數(shù)控加工技術(shù)是指高效、優(yōu)質(zhì)地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零件特別是復(fù)雜形狀零件加工的有關(guān)理論、方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)，它是自動(dòng)化、柔性化、敏捷化和數(shù)字化制造加工等現(xiàn)代制造業(yè)的重要基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)，也是發(fā)展軍事工業(yè)的重要戰(zhàn)略技術(shù)，是衡量一個(gè)國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。數(shù)控加工仿真技術(shù)是最能明顯發(fā)揮數(shù)控加工效益的環(huán)節(jié)之一，常用的數(shù)控加工軟件有NX、Pro/E、CATIA等集成CAD/CAM/CAE軟件。

　　NX是優(yōu)秀的面向制造行業(yè)的高端軟件，提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。NX面向過程驅(qū)動(dòng)的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，在面向過程驅(qū)動(dòng)技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實(shí)現(xiàn)了并行工程。CAM模塊提供了眾多的加工模塊，如車削、固定軸銑削、可變軸銑削、切削仿真、線切割等。其中，固定軸曲面輪廓銑削模塊用于產(chǎn)生三軸運(yùn)動(dòng)的刀具路徑，它提供了非常強(qiáng)大的選擇加工對(duì)象的方法及多種驅(qū)動(dòng)方式與走刀方式，可根據(jù)零件表面輪廓選擇切削路徑及切削方法，從而滿足復(fù)雜曲面的半精加工與精加工要求。

1 待加工零件建模及工藝分析與規(guī)劃

　　1.1 雙參數(shù)三次B樣條曲面

　　零件中的復(fù)雜曲面為B樣條曲面。

　　式中：S(u，v)為B樣條曲面上任意點(diǎn)的位置矢量；

　　u，v為參變量；

　　P為幾何系數(shù)矩陣。

　　其元素為B樣條曲面的控制點(diǎn)，包含了確定B樣條曲面所需的幾何信息。

　　1.2 待加工零件建模

　　利用NX/CAD模塊建立如圖1所示的具有復(fù)雜型面的零件，該零件特點(diǎn)是上表面是雙參數(shù)三次B樣條曲面，其上有2個(gè)方形凹槽和2個(gè)球面凹坑，所有邊上都進(jìn)行了倒圓角處理。

　　1.3 工藝分析與規(guī)劃

　　該零件加工難度在于上表面及其上特征的加工。通過分析，該零件分粗加工和精加工兩步完成加工，粗加工Ⅰ采用型腔銑完成上表面及其球面凹坑、階梯圓柱面上材料的去除，刀具采用波形刀片可轉(zhuǎn)位立銑刀，粗加工余量為0.8mm；粗加工Ⅱ采用型腔銑完成上表明方形凹槽上材料去除，刀具采用可轉(zhuǎn)位立銑刀；精加工Ⅰ采用整體硬質(zhì)合金立銑刀完成階梯圓柱面的加工，加工余量為0；精加工Ⅱ采用固定軸輪廓銑完成上表面及其方形凹槽和球面凹坑的加工，刀具采用整體硬質(zhì)合金球頭銑刀，加工余量為0。

2 NX集成環(huán)境下的加工仿真和試加工

　　2.1 固定軸曲面輪廓銑CAM仿真相關(guān)參數(shù)的設(shè)置

　　上表面的加工采用固定軸曲面輪廓銑，驅(qū)動(dòng)方式為區(qū)域銑削，切削模式為同心往復(fù)，圖樣方向向外，切削方向?yàn)槟驺姡骄酁闅堄喔叨龋瑲堄喔叨?0.001mm。投影矢量為刀軸，刀軸為+ZM軸。余量：部件余量=檢查余量=邊界余量=0，公差：部件內(nèi)公差=0，部件外公差=0.0005，邊界內(nèi)公差=邊界外公差=0.001。工件安全距離=3mm，過切時(shí)警告。主軸轉(zhuǎn)速2500r/min，進(jìn)給率(mm/min)：切削360，快進(jìn)3500，逼近3000，進(jìn)刀100，第一刀切削200，單步執(zhí)行360，移刀800，退刀2500，離開3000。

　　2.2 生成刀軌路徑

　　設(shè)置好粗、精加工各項(xiàng)參數(shù)后，生成刀軌，雙參數(shù)三次B樣條曲面的固定軸曲面輪廓銑，為清晰起見，殘余高度取0.5mm，實(shí)際加工中，殘余高度=0.001mm。在圖形區(qū)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、放大視圖并進(jìn)行刀軌動(dòng)態(tài)仿真，檢查生成的刀軌路徑是否合理，合理后確認(rèn)。

　　2.3 后處理

　　NX自動(dòng)編程產(chǎn)生刀位軌跡的計(jì)算過程稱為前置處理(Preprocessing)，前置處理所產(chǎn)生的中性刀位源文件包含的是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工控制所要經(jīng)過的各加工點(diǎn)的坐標(biāo)值以及刀軸失量等，它采用相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，將刀位軌跡的計(jì)算統(tǒng)一在工件坐標(biāo)系中進(jìn)行，而不考慮具體的機(jī)床結(jié)構(gòu)及指令格式，從而簡化系統(tǒng)軟件；而后置處理(PostProcessing)是指將前置處理產(chǎn)生的刀位源文件和加工工藝參數(shù)與特定的機(jī)床特性文件及定義文件相結(jié)合，生成指定數(shù)控加工設(shè)備能夠識(shí)別的數(shù)控加工程序的過程。能夠執(zhí)行后置處理過程的程序稱為后置處理器(Postprocessor)。后處理是將理論設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化到實(shí)際生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作者采用自開發(fā)的后處理器來獲得NC加工程序，將其導(dǎo)入CIMCO軟件可再次驗(yàn)證刀軌。

　　2.4 零件試加工

　　后處理所獲得的程序共29.23萬行，大小為8.75M，所使用的機(jī)床FANUCOi-MB的內(nèi)存小于1M，只能采用DNC加工，CIMCO軟件具備通過RS232C的DNC加工功能，但考慮到加工過程數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，采用基于CF卡的DNC加工，最終獲得的加工零件。通過三坐標(biāo)測(cè)量儀，零件B樣條曲面最大偏差為5μm。

3 結(jié)論

　　NX/CAM所提供的固定軸曲面輪廓銑功能，使三軸數(shù)控機(jī)床可以完成復(fù)雜型面的半精加工和精加工，與五軸機(jī)床相比，能有效地降低加工成本，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。