不规则型面数控加工技术研究

　　0 引言

　　不规则型面的数控加工技术一直是广大工程技术人员研究得比较多的课题。在某型新产品的研制开发过程中,承制了几项复杂零件型面的加工任务,该型面加工就属于典型的不规则型面加工。接到加工任务时,设计人员还没有把这些不规则型面的几何表达式确定下来,只能从样件上获知,该型面复杂、不规则,材料粘性大,加工性能差,表面粗糙度应为磨削精度要求。并且只能定性分析出,其尺寸加工精度要求高,加工保证困难。当时没有加工这类型面的专用设备,更没有相关加工经验。另一方面,该型面的成型质量直接影响整型产品的工作性能,其几何形状、尺寸精度及表面粗糙度的加工质量非常重要。

　　因此,必须找到一种在现有设备及技术条件下,加工复杂不规则型面的技术方案,既确保新产品研制任务的顺利完成,也为今后生产其它类似产品提供可以借鉴的成功经验和技术依据,使加工出的零件质量满足整型产品的技术要求。

　　1 型面加工工艺方案分析[1-2]

　　对不规则型面的生产加工,按传统工艺思路,应先粗铣其外廓型面,再对型面进行氮化处理,最后由专用设备磨削保证其型面精度。但我们并没有专用设备,因此,考虑在加工中心设备上采用数控铣削的方式进行加工,这主要是因为数控铣削一般不需要很多复杂的工艺装备,就可以通过编制程序把形状复杂和精度要求较高的产品加工出来。当设计更改时,也很容易用改变程序的方法作相应更改。具体实施过程中,利用加工中心设备精度高、自动化程度高并能够使刀具高速稳定旋转的特点,尝试通过精确规划不规则型面数控加工程序,采用专用切削刀具,合理控制走刀轨迹完成对型面的精加工。

　　需要强调的是,编制数控加工程序之前,必须对零件编程加工这一过程所涉及的所有工艺内容规划清楚,诸如加工设备类型、设备型号、刀具材料、刀具几何参数、零件装夹方式、下刀方式、切削方式、切削余量、主轴转速和进给速度等做全盘考虑,任何一个条件满足不了要求都会让所编程序成为废纸一张。因此,编程并不只是简单的代码编制工作,而是一个严密的工艺规划以及具体实施过程,它需要对零件加工过程的全部细节仔细规划并逐一落实。

　　2 型面参数确定[3]

　　所讨论的型面简图如图1、图2所示。由于本例零件不规则型面的数学表达式不能及时确定,无法作出其几何模型,我们只能从工艺方法上,通过数控编程保证加工出与现有样件型面完全一致的产品。因此,在采集样件型面数据时,必须充分考虑型面的加工工艺方法及编程,尽量减少采样数据与加工数据之间的换算频次,从而减小理论误差。