基于Cimatron的典型曲面零件的编程加工

1 引言

    随着数控机床的出现，特别是高速加工中心的出现，自由曲面的加工可以通过软件自动编程来实现，这样就大大提高了曲面的加工精度和表面质量。同时，使用CAM软件来实现零件的编程结合数控加工中心的加工也加大了机械加工范围。在Cimatron软件中有一系列专门针对曲面aDT的方式策略，也可以通过五轴航空铣来生成三轴加工程序。通过合理的选择加工方式可以高质量的加工出绝大多数的复杂曲面。复杂型曲面一般采用球头铣刀来进行精加工，数控程序给出的加工轨迹是刀头球心的运动轨迹。

2 曲面加工的技术要点

2.1 曲面零件的加工方式

    曲面加工主要是由数控铣床或加工中心等多轴联动机床来完成，对于曲面特别是复杂曲面，如叶片，模具的加工，甚至需要五轴联动机床来完成加工。加工中心对自由曲面的连续铣削加工，有行切法、环切法、层切法、等高加工等几种方法。行切法具有编程简单和切削效率高等特点，但是由于刀具在行切平面内运动，切曲面的曲率不同和定位等原因，会导致行间的残留高度相差较大，因此常用于粗加工。层切法加工是在等高面上切除加工余量，其实质是一种两轴半的分层处理加工方法，在层切法加工过程中，走刀轨迹被限制在二维平面内，方便了刀具轨迹的优化，空刀现象大大减少，切削效率高，因此，层切法是一种高效的粗加工方法。

2.2 步长的确定

    加工步长是构成曲面刀具轨迹的一个重要参数，它的确定是刀具轨迹生成的关键因素，加工步长小，则刀具轨迹上的刀位数据密度大，零件程序增加，加工效率减慢。

2.3 行距的确定

    行距是相邻两条刀路轨迹之间的距离，一般情况下是根据残留高度设定行距。设刀具切削半径为Re，曲面沿垂直于走刀方向的曲率半径为Rb，残留高度为h。如图1所示，推导出3种情况下的行距△d为：

图1 三种情况夏的△d

2.4 切削用量的确定

    切削用量主要包括主轴的转速和加工步长，对于不同的加工方法，需要运用不同的切削用量，因此，需要合理的选择切削用量，其原则是，粗加工时，一般是以提高anT效率为主，但也需要考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工时，在保证anT-质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本等。总之，切削用量是在结合机床参数性能和刀具的材料和切削能力等综合条件下进行合理的选择和设定。

2.5 加工余量的确定

    加工余量的大小，对于零件的加工质量和生产效率及经济性均有较大的影响，余量过小。会因零件不可避免的安装误差而导致工件加工余量欠缺，导致生产出废品。若加工余量过大，不仅增加材料，动力、刀具和加工时间的消耗而也提高了成本。