复杂曲面数控加工研究.pdf

1、 精密制造与自动化 2016年第4期 62 复杂曲面数控加工研究 马 丽（九州职业技术学院 江苏徐州 221116）摘 要 对复杂曲面的数控加工现状、难点及解决这些难点问题的意义作了具体介绍，首先利用 CAD/CAM 设计软件设计工艺品“葫芦”；再进行具体工艺分析，包括如何选刀、如何确定最佳加工路线等，巧妙利用外形轮廓 G73指令编写加工程序，录入到机床系统中，通过对刀、程序校验、进行首件试切加工；最后总结突破难点的成效、价值以及不足之处，应做哪些补充。关键词 工艺分析 G73 指令 数控加工 1 1 工艺品“葫芦”加工发展现状工艺品“葫芦”加工发展现状 “葫芦”制品具有极大的发展空间和潜力，

2、代表中国民间传统文化销往世界各国，为传播中国文化起到了重要作用。“葫芦”从原始的一种盛器开始到现代的民间工艺品，对其加工的工艺在不断的创新和发展。当前国内外研究“葫芦”工艺理论的专业人员稀缺，每年发表的专业论文篇数少，至今正式出版的相关著作国内也仅有几部而已。绝大多数“葫芦”工艺品的从业者是以按部就班的传统方式从事工艺品制作，对经验的总结很难形成文字性的支持。高校、科研机构申请国家社会科学研究的立项中，关于“葫芦”手工艺制作的相关研究也没有展开。诸多的原因导致葫芦工艺方面的理论知识呈现出发展“单薄”的局面。传统方式制作存在的问题有：（1）样式是由制作师傅的技术及经验决定；（2）加工方法是以手工

3、为主，完全取决于制作者的技术水平及经验积累；（3）效率低，制约了该工艺品的创新及发展。而创新、总结是“葫芦”制品发展的重心。本文以现代计算机辅助设计技术，数控加工技术为技术支撑，从外形设计、加工设备、加工刀具及加工工艺方法等方面优化处理，巧妙利用外形轮廓 G73 指令编写加工程序录入到机床系统里，进行对刀、程序校验、首件试切加工等作了详细阐述，对加工难点的突破提出了具体的方案。2 2 工艺品“葫芦”设计工艺品“葫芦”设计 针对传统加工方法存在的问题，从工人师傅自己的经验为主，到采用计算机辅助设计，突破了经验为主，该部分以突出现代设计理念，代替传统的工人经验，使结构更合理、美观、便携，如上、下的

4、比例及各圆弧的半径连接需过渡流畅，葫底大小与葫腹的比例，中颈的大小与葫腹的比例，视觉比例等进行优化处理。首先进行草绘，设计“葫芦”图纸，初步制定尺寸，利用 CAD 软件先建立图层，做辅助线，随后确定出总长度，再依次画出各个圆弧，检查轮廓是否封闭，然后利用裁剪、圆弧过渡进行编辑修改。其次对零件图形进行数学处理和计算，如果对构思的“葫芦”形状不满意，可以点击编辑界面，就进入图 1 的状态下，修改完成后基本图形就已完成。为了便于携带，在前端加了 3 的孔，距端面 4 mm处。最终设计的图形，如图 2 所示。图图 1 编辑界面编辑界面 图图 2 “葫芦”外形图“葫芦”外形图 万方数据 马 丽 复杂曲面

5、数控加工研究 63 3 3 工艺品工艺品“葫芦葫芦”的加工工艺分析及方法的加工工艺分析及方法 分析图纸，加工对象的特点为：（1）直径大小相差很大，采用图形尺寸进行循环切削，空运行次数多，切削时间长，效率低；（2）刀具切削时，刀刃左右交替参与切削，传统的左偏刀、右偏刀无法满足连续切削，因此本文做相应预处理。3.1 3.1 分析零件图分析零件图 结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工工艺分析，为了减少装夹次数、换刀次数，提高生产效率，毛坯总长定为 130 mm，直径 40 mm。选用三爪卡盘夹紧工件，选定工件右端面中心为编程原点，通过程序校验，减少空刀运行时间，选择 X41，Z105

6、 作为循环起始点，以确保加工效率。3.2 3.2 确定数控加工刀具及加工路线确定数控加工刀具及加工路线 为了减少刀具数量和装夹的次数，防止加工时刀具干涉影响切削面，针对要加工的材料是铝棒、木头等，这里用 R1.5 的专用圆弧车刀，可实现单把刀具完成全部加工及切断工作，不需要反身装夹和换刀，解决了传统加工因为刀具选择不合理，出现刀具干涉工件和换刀次数过多、反身装夹影响加工效率的现象，刀具参数见表 1。表表 1 1 刀具具体参数刀具具体参数 刀具号 刀具规格 加工内容 主轴转速 进给速度 T0101 R1.5 圆弧车刀 从右向左粗加工轮廓 800(r/min)F0.2 从右向左精加工轮廓 1 000(r/min)F0.1 4 4 工艺方案及编程工艺方案及编程 4.1 4.1 工艺方案工艺方案 （1）粗加工分段切削，减少空刀行程，加工出近似形状。（2）连续切削粗加工，切出曲线形状。（3）精加工，加工出圆弧曲线。（4）抛光，用砂纸进行打磨。4.2 4.2 车削车削工艺编程工艺编程 刀具选择，粗加工时可用割刀或者圆弧刃刀，精加工时用圆弧刃刀，抛光时要用砂纸打磨。按粗加工、精加工过程依次利用 G7