CAXA制造工程师的曲面加工技术研究

1 典型曲面零件的分析、加工方法比较分析

    (1)典型曲面的零件分析

    随着机械、汽车、船舶等工业的发展，各种由复杂空间自由曲面构成的零件愈来愈多，选择了3个典型零件（见图1）对CAXA制造工程师曲面加工方法进行研究。

图1 典型曲面零件

    ①零件1  曲面是由直纹曲面和旋转曲面组合而成，轮廓形状是由一系列等高线构成的，曲面形状底部比较平坦，侧面比较陡峭；

    ②零件2  曲面是由实体拉伸生成的，包括多个型腔，轮廓形状是由一系列等高线构成，曲面形状部分比较平坦，部分比较陡峭；

    ③零件3  截面形状较简单，但其在Z方向是螺旋形的，即轮廓形状不是等高线，曲面形状比较陡峭。

    (2)加工方法比较分析

    目前，国内外学者对数控加工方法进行了大量研究。本文将从加工参数设置和不同的精加工方法两方面对提高曲面加工质量与加工效率进行讨论。

    ①曲面的粗加工  粗加工是从毛坯开始加工，主要是去除多余材料，为精加工打下良好的基础。CAXA制造工程师中曲面较通用的粗加工方式是等高线粗加工，它适用范围广，但不同的加工方式、加工参数会对加工效率和加工余量有较大的影响，下面针对3个典型曲面零件不同加工条件进行等高粗加工如表1、表2、表3所示。

表1 零件1的等高粗加工

表2 零件2的等高粗加工

表3 零件3的等高粗加工

    从表1、表2和表3可以看出，两轴半的等高粗加工选用端刀和球刀的加工效果有明显的区别，相同的参数，球刀会留下较大的残留高度，使用端刀可以提高效率；粗加工中走刀方式优先选择环形走刀，因为环形走刀空刀时间少，效率高，平行走刀加工效率低；对于有多个凹槽的零件2，选用层优先，加工完一层后再加工下一层，而选用深度优先，则产生的加工轨迹是将这一层所有的内外形均在加工到凹形部分时，先将这一部分的深度加工完再加工其他部分，空刀时间增多，效率降低；粗加工时可以给较大的加工误差，加工误差越小，则走刀线段越短，加工代码越长，加工效率越低。

    ②曲面的精加工  精加工是基于粗加工余量，完成工件的最终加工，以保证精度及表面质量。CAXA制造工程师精加工方法中的等高精加工、参数线加工、导动加工和曲面区域加工是常用的曲面精加工方法，对3个典型曲面零件不同加工方式精加工如表4、表5、表6所示。