1、 精密制造与自动化 2016年第3期 49 UG 可变轴轮廓铣曲面驱动在复杂曲面 加工中的应用 刘艳申（陕西工业职业技术学院 陕西咸阳 712000）摘 要 需要采用五轴联动加工的部分基本上都是曲面，这些曲面如何编程是最关注的问题。以裸模为载体，利用 UG NX9 软件，构造驱动曲面，利用可变轴轮廓铣的曲面驱动完成零件的编程，利用 DMU80 mono Block 五轴镗铣加工中心来进行验证，来讲述这些需要五轴联动加工的复杂曲面的一个编程方法，给其他学习者以借鉴。关键词 数控 UG 自动编程 五轴 曲面驱动 可变轴轮廓铣是 UG 用于由轮廓曲面形成的精加工区域的加工方法，它可以通过精确控制刀轴
2、和投影矢量，使刀轨沿着非常复杂的曲面中复杂轮廓移动，同时走刀过程中刀轴可以按照设定去避开零件和其他一些干涉体，主要应用在需要五轴联动加工的复杂曲面的自动编程。其驱动方式有很多，而曲面驱动是非常重要且应用非常广泛的一种生成合适驱动点的方式，其重点在于作为驱动体的曲面如何构造才能达到即能生成合适的刀具轨迹，且生成的刀具轨迹在加工过程中不发生干涉现象。下面以裸模为载体来重点讲述UG NX9曲面驱动的应用。1 1 工艺分析工艺分析 1.1 1.1 裸模结构分析裸模结构分析 经过 UG NX9 最小半径分析，在两腿中间半径最小，但由于部分半径过小且刀具无法正常切入，因此综合考虑选择最小球头刀半径为 1m
3、m。1.2 1.2 裸模数控加工工序卡裸模数控加工工序卡 表 1 中的切削用量是针对所选机床和刀具设定的值，不同加工设备不同刀具等需要根据实际情况重新设定。表表 1 双头螺旋槽零件数控加工工序卡双头螺旋槽零件数控加工工序卡 数控加工工序（工步）卡片 零件名称 材料 使用设备 螺旋槽零件 硬铝 DMU80 mono Block 五轴镗铣中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格/mm 主轴转速/rmin-1 进给速度/mmmin-1 背吃刀量/mm 余量/mm 1 裸模 Y 正、负向粗加工 T01 16 键槽刀 4000 2000 1 0.3 2 裸模 Y 正、负向二次开粗 T02 10 键槽刀
4、5000 3000 0.5 0.2 3 裸模曲面部分半精加工 T03 R4 球刀 8000 4000 0.3 0.06 4 裸模曲面部分精加工 T04 R2 球刀 12000 4000 0 5 清根加工 T05 R1 球刀 15000 4000 0 6 底座 16 个平面精加工 T01 16 键槽刀 1200 40 0 7 底座刻字 T06 0.2 雕刻刀 500 30 0.1 0 2 2 基于基于 UG NX9UG NX9 的裸模数控加工编程的裸模数控加工编程 整个裸模编程过程中最主要的就是曲面部分的半精加工和精加工，这部分在 UG NX 中可以采用 可变轴轮廓铣中曲面驱动的方式来完成，驱动
5、曲面 的构造是关键，驱动曲面在构造过程中要保证利用驱动曲面生成的刀具路径要能覆盖被加工的范围、产生的刀具轨迹要光顺平滑，相邻两刀之间的距离要均匀无多余跳刀、刀具轴线在随着刀路移动过程 精密制造与自动化 2016年第3期 50 中要适应机床自身各个坐标轴的行程范围（特别要关注两个旋转轴）、走刀过程中不发生干涉等。下面重点介绍驱动曲面的构造和利用驱动曲面完成裸模半精加工和精加工刀路的过程和方式。2.12.1 裸模驱动曲面的构造裸模驱动曲面的构造 在构造驱动面之前，先沿着 Z 向构造基准面。利用裸模底面沿着 Z 向做间距为 20mm 的等距面，在肩膀以上把基准面的间距按照 5mm 做等距面（该部分基
6、准面间距小是因为脖子这部分的曲面曲率变化较大，为了让刀路在这部分刀轴的控制更合适），结果如图 1 所示。图图 1 构造基准面构造基准面 分别在各个基准面上构造圆形或者椭圆形，具体各个圆形和椭圆的尺寸要结合机床的行程和要保证驱动曲面产生的轨迹线能投影到加工部位。比如肩膀部位比较扁，因此肩膀部位的基准面上画一个椭圆，椭圆的长半轴和短半轴区别不要太大，以免构造的曲面变形过大导致曲面某一部分法向变化太大超出机床行程；为了避免尽可能少的机床超行程，裸模肚子部分基准面上的圆形和相邻两个基准面上的圆形半径差别不能太大。为了裸模顶部刀路能覆盖全，在顶部基准面上可以构造半径为 0.05mm 的圆形。底部圆形较大是为了避免产生容易干涉的刀路和减少刀具长度。相邻两个基准面上构造的这些圆形大小不一致是为了尽可能减少生成刀具线切削速度为 0 的刀位点切削曲面，结果如图 2 所示（由于顶部基准面上构造的圆形半径太小，因此在图示中看不到）。图图 2 构造界面构造界面 构造驱动面。依次点击插入-网格曲面-通过曲线组，然后依次选择各个界面，选择过程中一定要注意各个界面的方向，避免产生扭曲的曲面。驱动面生成后一定要仔细看
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