基于NX的楦頭五軸定向加工區(qū)域銜接技術(shù)應(yīng)用探究

郎永兵

（廣州市工貿(mào)技師學(xué)院，廣州510425）

0 引 言

楦頭是中國傳統(tǒng)的制鞋用具，通常按材質(zhì)分為木楦、塑楦和鋁楦三種。目前，隨著產(chǎn)品制造業(yè)的迅猛發(fā)展，應(yīng)用五軸加工技術(shù)完成楦頭加工成效顯著。下面以NX軟件為基礎(chǔ)，探究楦頭編程加工技術(shù)。

1 編程工藝

根據(jù)多軸加工的編程策略，對圖1所示的楦頭可采用多軸聯(lián)動與定向加工兩種方式進行編程。在實際應(yīng)用中因擺動/旋轉(zhuǎn)軸較線性軸運動性能差及聯(lián)動加工精度等因素，一般優(yōu)先選用定向加工。

楦頭模型底部中間為平坦曲面，周邊為環(huán)形曲面，主體部分為異形曲面。根據(jù)NX編程功能及特點，按加工部位、編程功能制定其精加工編程工藝，裝夾與坐標(biāo)如圖2所示，編程工藝如表1所示。

2 五軸定向加工

圖1 楦頭

圖2 裝夾

NX加工模塊中的固定軸輪廓銑提供了曲線/點、區(qū)域銑削、引導(dǎo)曲線、曲面區(qū)域等多種驅(qū)動方法，選擇何種驅(qū)動方法與要加工的零件表面的形狀及其復(fù)雜程度有關(guān)。固定軸加工適用于加工一個或多個復(fù)雜曲面, 根據(jù)不同的加工對象, 可實現(xiàn)多種方式的精加工[1]。

2.1 底部周邊加工

楦頭模型底部周邊為環(huán)形曲面，為提高刀具路徑的光順性，適合選用兩個引導(dǎo)曲線驅(qū)動的加工策略，通過設(shè)定不同的刀軌等參數(shù)[2]，完成螺旋狀加工刀具路徑，具體操作如下：

1）編程坐標(biāo)系與幾何體。編程坐標(biāo)系是CAM編程及輸出加工程序的參考坐標(biāo)。NX中的幾何體主要由部件幾何體、毛坯幾何體及檢查幾何體組成，在編程過程中依加工部位選擇設(shè)置。

按圖2所示的裝夾方式設(shè)置編程坐標(biāo)系，編程坐標(biāo)系位于夾具體上表面中間位置。在【工件】→【幾何體】中選擇楦頭模型為原部件，設(shè)置毛坯幾何體為“部件的偏置”，設(shè)定偏置量為“0.5”，如圖3所示。

表1 編程工藝

圖3 幾何體設(shè)置

2）加工工序建立與刀具設(shè)置。NX固定輪廓銑是用于對具有多種驅(qū)動方法、空間范圍和切削模式的部件或切削區(qū)域進行輪廓銑的基礎(chǔ)固定軸輪廓銑的工序。在應(yīng)用中根據(jù)需要指定部件幾何體和切削區(qū)域，通過選擇并編輯驅(qū)動方法來指定驅(qū)動幾何體和切削方法。通常用于輪廓形狀的半精加工、精加工工序。

3）引導(dǎo)曲線選擇與內(nèi)部參數(shù)設(shè)置。引導(dǎo)曲線主要用于確定刀軌的路徑與方向，需在驅(qū)動幾何體的選項中分別添加[2]。

在【驅(qū)動方法】中，選擇【引導(dǎo)曲線】，進入其對話框，選擇【模式類型】為“變形”并添加模型底面周邊環(huán)形曲面內(nèi)、外邊界為引導(dǎo)曲線（如圖5），設(shè)置切削模式、步距等相關(guān)參數(shù)（如圖6），完成引導(dǎo)曲線驅(qū)動方法設(shè)置，生成底面周邊加工刀具路徑如圖7所示。

圖4 固定輪廓銑工序

圖5 引導(dǎo)曲線

圖6 曲線驅(qū)動設(shè)置

圖7 底面周邊加工刀具路徑

2.2 底部中間曲面加工

平坦曲面的加工一般采用平行往復(fù)的加工策略，在編程中通過調(diào)整切削角度可以減少抬刀，并避免了機床坐標(biāo)軸的間歇性運動。在固定軸輪廓銑中可通過指定切削區(qū)域、設(shè)置區(qū)域銑削相關(guān)參數(shù)生成定角度平行往復(fù)加工刀具路徑。

創(chuàng)建固定輪廓銑工序，在“位置”中指定底部周邊加工中的程序、刀具、幾何體。在固定輪廓銑對話框中指定切削區(qū)域為底部中間曲面（如圖8），在驅(qū)動方法中，選擇【區(qū)域銑削】，進入其對話框，選擇【陡峭空間范圍】為“無”，設(shè)置【非陡峭切削模式】為“往復(fù)”、【切削角】為“40°”（如圖9），完成區(qū)域銑削驅(qū)動方法設(shè)置，生成底部中間曲面加工刀具路徑如圖10所示。

2.3 主體部分曲面加工

為簡化編程，對主體部分曲面通過0°、90°、180°、270°四個方向進行定軸加工。在編程時涉及各加工區(qū)域劃分與區(qū)域間的銜接，在固定軸輪廓銑中主要通過以下兩種編程策略相互配合完成：1）加工區(qū)域劃分。在區(qū)域銑削驅(qū)動方法中，通過陡峭空間范圍中的陡峭壁角度選項, 將陡峭區(qū)域與非陡峭區(qū)域分開, 并可分別指定陡峭、非陡峭區(qū)域的走刀方式。2）加工區(qū)域銜接。在固定軸輪廓銑中，位于刀軌設(shè)置下切削參數(shù)中的空間范圍選項卡主要對加工過程工件依程序順序進行毛坯跟隨控制，通過結(jié)合毛坯幾何體設(shè)置最少除料量完成與前工序均勻重疊加工。

楦頭主體曲面呈瘦長形，為方便編程，在90°、270°方向通過區(qū)域劃分方式編程，0°、180°方向通過區(qū)域銜接方式編程，具體操作如下。

2.3.1 90°、270°方向加工

創(chuàng)建固定輪廓銑工序，在“位置”中指定底部周邊加工中的程序、刀具、幾何體。在驅(qū)動方法中，選擇【區(qū)域銑削】，進入其對話框，選擇【陡峭空間范圍】為“非陡峭”，設(shè)置【陡峭壁角度】為“60°”、【非陡峭切削模式】為“往復(fù)”、【切削角】為“自動”，完成區(qū)域銑削驅(qū)動方法設(shè)置，選擇【刀軸】為“動態(tài)”，通過控制手柄設(shè)置刀軸為90°方向（如圖11），生成90°方向加工刀具路徑，如圖12所示。據(jù)此完成270°方向固定輪廓銑工序，如圖13所示。

2.3.2 0°、180°方向加工

創(chuàng)建固定輪廓銑工序，在“位置”中指定底部周邊加工中的程序、刀具、幾何體。在驅(qū)動方法中，選擇【區(qū)域銑削】，進入其對話框，選擇【陡峭空間范圍】為“無”，設(shè)置【非陡峭切削模式】為“往復(fù)”、【切削角】為“65°”，選擇【刀軸】為“動態(tài)”，通過控制手柄設(shè)置刀軸為0°方向（如圖14），選擇【刀軌】→【切削參數(shù)】，設(shè)置空間范圍選項參數(shù)（如圖15），生成0°方向加工刀具路徑，如圖16所示。據(jù)此完成180°方向固定輪廓銑工序，區(qū)域銜接刀具路徑如圖17所示。

圖8 切削區(qū)域

圖9 區(qū)域銑削參數(shù)

圖10 底部中間曲面刀具路徑

圖11 刀軸設(shè)置

圖12 90°方向刀具路徑

圖13 270°方向刀具路徑

圖14 刀軸設(shè)置

圖15 空間范圍設(shè)置

圖16 0°方向刀具路徑

圖17 區(qū)域銜接刀具路徑

3 結(jié) 語

NX固定軸輪廓銑中提供了多種驅(qū)動方法可滿足不同對象的加工,結(jié)合幾何體、刀軸、刀軌等內(nèi)部參數(shù)可實現(xiàn)加工區(qū)域劃分、區(qū)域自動銜接、環(huán)形面螺旋走刀等切削模式的刀具路徑，并能有效控制加工過程中的抬刀，使刀具路徑光順、銜接加工區(qū)域均勻。正確理解NX軟件CAM功能及選項參數(shù)、合理選擇驅(qū)動方法定制編程工藝是實現(xiàn)高質(zhì)量編程的關(guān)鍵因素，是提高曲面加工效率的先決條件。