基于UG復雜曲面的數控銑削研究

[摘 要] 隨著力學性能、零件功能和審美要求的不斷提高，對復雜曲面的加工質量也有更高要求。UG軟件的CAM模塊，在復雜曲面零件的加工中發揮了優勢，降低了編程難度， 提高了編程的效率，從而保證了數控銑削加工的質量和效率。

[關 鍵 詞] 曲面；銑削加工；質量

[中圖分類號] TG547 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）25-0141-01

UG的加工模塊，功能強大，操作簡單，可以選擇合適的銑削方式來粗加工、半精加工、精加工，眾多的修改、剪裁、復制等編輯功能，可以靈活地優化加工工藝。UG軟件的加工模塊可以在實體模型上直接生成加工程序，并保持與實體模型全相關，可以做輔助圖形使程序更簡單和實用。因此，選擇UG進行曲面加工有很大優勢。

本文主要從以下幾方面進行分析研究，對加工零件進行合理的加工參數設置、刀路規劃及編輯，從而生成合理的零件刀具軌跡；定制好后，處理器利用后處理生成和機床匹配的NC代碼；將NC代碼傳入數控機床加工出實體零件，加工完成的零件具有很高的精度和表面質量。

一、數控銑削加工編程技術

數控編程一般分為手工編程和自動編程兩類。手工編程主要適用于幾何形狀不太復雜、坐標計算比較簡單、加工程序不長的零件的加工。對于一些復雜零件，特別是具有空間曲線、曲面的零件，則必須使用計算機自動編程。自動編程方式大大減小了編程出錯率，提高了編程效率和可靠性，因此，曲面加工必須利用自動編程。

UG軟件的計算機輔助制造（CAM）功能，能完成工藝方案的制訂、刀具及其參數的設定、切削用量的設定、幾何體的選擇、非切削參數的設定等，選擇的加工類型能自動計算出刀具路徑，并且可以進行3D模擬加工，如有錯誤，可根據報錯的信息進行修正。最后利用設置好的后處理生成指定數控系統用的數控加工程序。

二、UG銑削加工工藝分析

UG軟件中，銑削方式有很多種，對于曲面加工常用的方法，先用Φ20mm的立銑刀進行型腔銑開粗，選擇Φ10mm的圓角刀利用型腔銑中的剩余材料設置進行二次開粗；選擇Φ6mm球頭刀利用深度加工輪廓和區域面銑等進行半精加工；最后針對各種曲面，利用固定軸輪廓加工中的各種驅動方式分別完成精加工。

加工方案的制定：

1.由上圖可知，從毛坯到成品切削余量很大，可以采用UG加工模塊提供的“型腔銑”來去除大部分余料，工件材料是鋼件，最好將粗加工再分成兩次，采用平底刀開粗后，再選用圓角銑刀來進行二次開粗，為后面的加工留有均勻的余量。

2.由于曲面較深，一般選用Φ20mm的立銑刀來加工到刀具所能達到的深度，再選擇加長刀具，加工到零件的底部，加長刀具容易產生震動，適當調整切削速度和背吃刀量。

3.該零件的直壁面較多，換圓角刀，采用“等高輪廓銑”進行半精加工，為精加工留有均勻的余量。

4.型腔底部較平坦，可選擇面區域銑削。為整齊，切削角可設置45°，使機床工作臺運動相對平穩，減少切削震動。

5.精加工方式主要針對不同類型的曲面分別進行輪廓區域驅動加工，最后在凹角處用多刀路清根，保證加工質量，獲得較高的加工速度。

6.依據圖形的特點，選擇合適的驅動方式，根據加工工件的材料、刀具參數、機床參數來設定切削參數。

三、零件的加工

（一）后處理生成NC代碼

機床在物理結構和控制系統方面不同，生成的刀軌需經過后處理才能生成和機床匹配的NC代碼文件。使用UG提供的后處理器構造器，設置NC編碼所需的參數以及機床運動參數，如機床、程序、刀軌、數據格式、列表文件、輸出控制及文件預覽等， 來創建適合該機床的后處理程序，在UG加工環境中選擇該后處理程序對各刀軌進行后處理，生成合適的NC代碼。

（二）數控銑床的加工

設置好機床和軟件之間的傳輸數據，將生成的NC程序傳入數控銑床，裝好刀具、切削液對準刀具、裝好零件和對刀等輔助工作，啟動機床，刀具受損時及時停下機床更換，保證加工的零件具有高的精度和表面質量，達到預定的目標和要求。

四、曲面質量分析

曲面的加工質量主要有零件的加工精度與零件的表面質量（粗糙度）。通常加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數與圖紙要求的理想幾何參數的符合程度。通常形狀和位置精度由機床和軟件來保證，可以用軟件來微調。

影響曲面質量的主要因素有：機床精度、刀具性能、零件材料的切削性能、切削參數、軟件的選擇、加工方式的選擇、切削液的選擇等。不斷優化參數，積累實際加工經驗，爭取在實際加工中加工出更接近要求的高精度零件。

本文以復雜曲面加工為例，分析了曲面加工的整個流程及每個步驟的注意事項，最后加工出高質量的實體零件。其中，利用UG軟件解決了許多加工中的困難，縮短了零件的制造周期，提高了零件的加工質量，為以后的銑削加工工藝提供了良好的參考方案。

參考文獻：

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