基于NX的復雜曲面零件數控加工自動編程

周禎暉

摘 要：當前的產品研發體系正逐漸向以用戶個性化需求為導向的小批量生產轉化，在這種形勢下，企業如何能夠實現新產品的研發及投產，將直接決定其是否能夠在市場中立足。為應對這種形勢，數控加工自動編程技術逐漸得到了廣泛的重視，該文以復雜曲面零件為研究對象，基于NX_CAM模塊，對數控加工自動編程中的刀具選擇、加工參數設置、刀軌生成及校驗、后置處理等一系列關鍵環節進行了研究，以為數控加工自動編程技術的實施提供了參考。

關鍵詞：NX 復雜曲面零件 數控加工自動編程

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0050-02

隨著人們物質生活水平的不斷改善和提高，用戶對產品的要求不再僅限于滿足基本功能，同時對產品的外觀、實用性等方面也提出了更高的個性化要求，如何能夠在較短的時間內將用戶需求轉化為實際的產品成為當前企業是否能夠在市場中立足的關鍵因素，正因為如此，數控加工技術得到了廣泛應用。

目前在很多制造企業，數控編程仍然采用傳統的手動編程模式，編程效率低下，程序質量受編程人員知識水平的限制較多，且容易產生人為錯誤。而針對復雜曲面零件時，很難通過人工實現數控程序的編寫，但目前很多個性化產品均是由各類復雜曲面構成，這就需要借助NC自動編程技術實現數控程序的自動編制?；诖耍撐囊詮碗s曲面零件為研究對象，基于NX_CAM模塊，對數控加工自動編程中的刀具選擇、加工參數設置、導軌生成及校驗、后置處理等一系列關鍵環節進行了研究，以期縮短編程周期、降低編程質量。

1 NX數控加工自動編程一般方法

基于NX的數控加工自動編程，是以NX為平臺，基于零件實體三維模型，通過在軟件界面中交互操作，指定相應的加工方法、加工刀具、加工工藝參數后，生成刀位軌跡文件，在此基礎上經后置處理操作，將刀位軌跡轉化為數控代碼。

2 基于NX的刀位軌跡文件生成

2.1 零件數控加工方案分析

數控加工方案設計是數控加工自動編程的前置環節，旨在規劃和指導整個數控編程過程中，為生成合理、高效的數控加工程序打基礎。數控加工方案設計主要包括制定符合零件外形和精度要求的數控加工方法、數控工藝路線，選取合適的數控加工刀具、機床以及工藝參數等。一般而言，可以根據零件的幾何外形信息及生產批量，擬定多個數控加工方案，最終選擇最優的方案指導整個數控加工過程。

以某鼠標零件為例，該零件的尺寸為96 mm×56 mm×32 mm，其頂面為自由曲面，側面為直紋面，一般在機加工過程中，通常需要遵循粗、精加工的分段加工原則，結合鼠標零件幾何外形尺寸和外形特征形態，可先用型腔銑開粗整個鼠標外形，開粗刀具為φ6平底立銑刀，該工序預留0.5 m的加工余量；鼠標零件頂面精度要求較高，可采用半精加工和精加工兩道工序，其中半精加工采用φ6R2球頭銑刀，銑削方法為固定軸曲面輪廓銑，該道工序預留0.3 mm的加工余量，精加工采用φ4R2球頭銑刀，銑削方法為固定軸曲面輪廓銑；鼠標零件的側面使用φ4R2球頭銑刀，基于等高輪廓銑方法加工完成。

2.2 加工坐標系的確定

加工坐標系旨在標定代加工零件幾何體加工過程中，在數控機床上的位置和數控加工中，數控程序的原點一般需要與加工坐標系的原點重合。

NX中的加工坐標系對應的坐標軸分別為XM、YM、ZM，其中，刀軸矢量方向默認為ZM，亦可指定其他坐標軸作為刀軸矢量方向，此外，加工坐標系的原點即是機床上的對刀點。NX中設定加工坐標系的具體指令是加工環境下“操作導航器”中，幾何視圖菜單中的“MCS”選項。這里的MCS即是加工坐標系Machining Coordinate System的縮寫。

2.3 創建程序組

NX中的程序組旨在實現對各類加工操作的管理，程序組決定了不同操作的執行順序，根據2.1節制定的數控加工方案，分別建立ROUGH_MOUSE、SEMIFINISH_TOP、FINISH_TOP、FINISH_SIDE4個程序組。

2.4 創建刀具組

刀具是數控切削的關鍵環節，刀具的種類、參數設置是否合理將直接對數控加工過程產生重要的影響。在NX中，有專用的刀具創建器實現刀具的創建，其中，銑刀創建器可分為5參數、7參數、10參數銑刀，球形銑刀等。根據2.1節制定的加工方案，分別建立φ5平底立銑刀、φ5R1球頭銑刀、φ3R1球頭銑刀。

2.5 創建加工幾何體組

NX中的加工幾何體只要用于指定加工對象和加工部位，此外，還可指定加工時的安全平面和下限平面，保證加工時的安全性。

2.6 創建加工方法

加工方法是為粗加工、半精加工、精加工指定具體的加工公差、余量以及切削步距、進給速度等參數，NX中銑削加工方法有MILL_ROUGH、MILL_SEMI_FINISH、MILL_FINISH和DRILL_METHOD這4種，在該文中，由于沒有孔加工工序，因此，只需創建MILL_ROUGH、MILL_SEMI_FINISH和MILL_FINISH這3種加工方法。

2.7 創建操作

在NX中，每一個操作相當于一個加工工步，其中包含了該加工工步執行時需要的所有操作信息和操作參數，每一個操作都需要指定相應的切削參數和非切削參數，進而完成整個操作的創建。

2.8 刀位軌跡文件的生成和顯示

在完成上述設置的基礎上，NX即可自動生成鼠標零件的刀軌，其中，刀具運動路徑、刀具軸線和刀具進給路徑分別用藍色、黃色和紅色線條表示。

3 后置處理

刀軌文件中包含了刀具運動的中心軌跡坐標以及加工參數等信息，但這些信息并不能直接被機床伺服系統所識別。在實際生產中，每類機床對應的數控系統可能存在差異，對應的其控制指令也會有所不同，因此，就必須根據機床數控系統的具體要求，將刀軌文件轉化為對應的數控加工程序。

在NX中，使用Post Processing功能轉換刀位軌跡，該方法需要選定機床后置處理文件。NX系統給出了一些除機床控制系統的后置處理文件，這其中包括西門子、法蘭克、海德漢等廠商的數控系統。該文選用四門子840d數控系統作為實際加工的數控系統，在NX中的Post Processing模塊中可直接選用該系統的后置處理文件，實現對刀位軌跡的文件的轉化，最終生成數控程序代碼。

4 結語

數控加工自動編程是實現產品數字化高效生產的重要組成部分，該環節周期和質量將直接決定產品研發的周期和效率，該文基于NX_CAM模塊，探究了復雜曲面零件的數控加工自動編程技術，在實際操作過程中，應根據零件本身的特點，合理設置加工方法、加工參數、加工刀具等，以提高數控加工程序的質量。

參考文獻

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