基于NXCAD/CAM技术在复杂零件加工中的应用——以“数控程序员认证项目”中的题库为例

1 引言

    现在的数控程序员认证考试中，要求加工的零件往往很复杂，见图1所示。通过原来的手工编程的方式，在规定的时间内，几乎不可能完成零件的数控加工，更不要说保证零件的尺寸精度和表面质量。因此，只有运用CAD/CAM一体化软件，通过自动编程的方式，来完成零件的数控加工。这里，我们选用NX6软件，充分发挥NXCAD/CAM高度集成的优势来完成复杂零件的数控加工。

2 NX CAD建模

2.1 零件的特点及分析

图1 认证项目的零件图

    NX6中的Modeling模块，提供了Sketch（草图）、Curve（曲线）、Form Feature（实体）等模块。选择何种建模方法，主要是依据加工零件的特点而定。我们需要设计的零件见图1所示。结合相关资料，可知材料是YL12，加工性能良好。毛坯尺寸为120×80×30mm。零件表面由凸台、型腔、曲面等构成，内部又包含一些通槽、内孔、斜角等特征，零件结构相当复杂。其主要尺寸公差为IT8级，表面粗糙度为1.6，精度要求比较高。手工编程没有办法完成，要用NX的复合建模法完成。

2.2 零件的实际建模过程

    零件的NX CAD流程，如图2所示。零件的NX设计过程，如图3所示。在模型建立之前，先确定零件的主要特征及建立特征的先后顺序。根据零件的主要特征建立创建Sketch（草图），绘制相关曲线，并通过适当的拉伸（Extruded Body）、旋转（Recolved Body）以及布尔运算（Unite、Subsection、Intersect）等操作建立零件的主要特征，再利用修剪、倒圆、倒角等操作形成零件的实体造型。

图2 零件的NX CAD流程图

图3 零件的NX设计过程

3 NX CAM数控加工

3.1 工艺分析及加工工艺路线设计

    由零件图纸分析外形结构可知，第一次装夹以毛坯底面为粗基准进行定位，将零件的下表面铣削开槽。然后翻身以该下表面的两条槽为精基准进行定位第二次装夹。夹紧后，铣削上表面和其它项目。这样加工，可以减少夹具难度，又能保证零件上下底面的平行度。按零件的加工工艺方案，如表1的所示。利用NX的CAM功能，创建相应的加工操作，对应生成一个刀具轨迹文件并最终转换成NC程序，完成加工。

表1 零件的加工工艺方案

3.2 创建零件的加工操作

    进入NX CAM模块，选择“cam_general”，设置“mill_contour”并确认，初始化加工环境，然后依次创建程序、创建刀具、创建几何体及创建操作，其余选择系统默认设置。

    （1）零件的粗加工；选择“CAVITY_MILL”操作，打开对话框，设置如下：指定切削区域为整个零件；刀具选择“T03_D14”，补偿号选择“3”；方法选择“MILL_ROUGH”；切削模式选择“跟随部件”；平面百分比选择“75%”，全局每刀深度选择“3mm”；进给速度选择“2000r/min”，进给量选择“200mm/min”；部件余量为“0.5mm”；其余设置采用默认值，其粗加工效果如图4所示。其他刀具的粗加工类似。