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復雜型面數(shù)控加工研究論文
1汽車模型建模
復雜型面的難點之一是型面的設(shè)計問題。復雜型面沒有具體的曲面方程和表達式，無法通過傳統(tǒng)的設(shè)計方法去獲得。汽車模型一般由真實汽車等比例縮放制成，結(jié)構(gòu)復雜，如果需要得到比較精確的汽車形狀，需要專業(yè)的測量掃描設(shè)備。由于此次主要對復雜型面的數(shù)控加工技術(shù)進行初步研究，根據(jù)實際情況，采用一定比例的光柵圖像對汽車模型進行近似處理。UG是一款功能強大的CAD/CAM/CAE一體化軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、通用機械及模具等行業(yè)；依托于UG強大的曲面造型能力，對汽車模型各部件進行建模造型。
2汽車模型車身的數(shù)控加工
汽車模型，尤其是汽車覆蓋件，其表面是由連續(xù)復雜曲面組成，且形狀不規(guī)則，各曲面光滑過渡連接。曲面加工又是數(shù)控加工中的難點，雖然有多軸數(shù)控機床，但是三軸數(shù)控機床在企業(yè)生產(chǎn)中還占有相當大的比例，因此作者結(jié)合單位的FV-1000加工中心，探討汽車模型覆蓋件的數(shù)控加工方法。曲面數(shù)控加工刀具軌跡的生成是數(shù)控編程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，目前曲面數(shù)控加工刀具軌跡生成的常用方法有等參數(shù)法、等殘留高度法、等距截平面法、投影法、三坐標球形刀多面體曲面加工法和分片側(cè)銑法。UG提供了型腔銑、等高輪廓銑和曲面輪廓加工等多種曲面加工方法，下面以UG8.0為例探討汽車模型的數(shù)控加工技術(shù)。
2.1汽車模型車身的模擬加工
汽車覆蓋件是曲面，形狀復雜，無法采用手動編程，因此采用UG加工環(huán)境進行汽車模型的模擬加工和數(shù)控編程。UG加工零件一般包括創(chuàng)建程序、創(chuàng)建刀具、創(chuàng)建幾何體和創(chuàng)建工序四個要素。在使用UG創(chuàng)建零件加工過程時，應(yīng)注意以下問題：1）在創(chuàng)建刀具時，要根據(jù)實際加工情況選用相同的刀具，以免實際加工過程中出現(xiàn)切不到和過切的現(xiàn)象。2）在創(chuàng)建幾何體時，要合理設(shè)置加工坐標系，為了保證后處理過程中數(shù)據(jù)的一致性和正確性，應(yīng)保證工作坐標系和加工坐標系重合；根據(jù)實際情況設(shè)置毛坯大小，并且需要考慮裝夾位置，防止實際加工過程中撞刀。3）UG提供了多種加工類型，并且每一種加工類型中有不同的切削方式，應(yīng)根據(jù)具體情況選用合理的切削方式。UG8.0提供了平面銑、型腔銑和多軸銑三種面銑削類型，同時每一種銑削類型里又包含多種銑削方式。結(jié)合單位的三軸數(shù)控機床和加工表面，因此采用型腔銑和固定軸輪廓銑的方法進行曲面加工。汽車模型型面加工工序按粗加工、半精加工和精加工的順序安排加工工序。粗加工主要是為了去除毛坯上大部分的余量，使毛坯在形狀和尺寸上大致接近零件的成品狀態(tài)，提高加工效率是粗加工工序中應(yīng)考慮的最主要的問題；粗加工采用準20端銑刀，每刀深度1.5mm，步距為刀具直徑的80%，余量為1mm。粗加工為了提高加工效率，采用大直徑、大切削深度和大步距，造成了汽車模型型面某些小區(qū)域加工不到從而導致半精加工余量不均現(xiàn)象，因此半精加工前需要進行殘料加工。半精加工是在粗加工的基礎(chǔ)上進一步去除一部分余量，使零件的主要表面基本達到要求的加工精度，并保留一定的余量，為精加工做準備，這個階段應(yīng)該同時考慮加工效率和加工精度的問題；半精加工采用準20球頭銑刀，每刀深度0.2mm，步距為刀具直徑的20%，余量為0.25mm。精加工是為了使零件的尺寸精度、技術(shù)要求和表面質(zhì)量同時達到圖紙要求，這個階段應(yīng)主要考慮如何提高加工精度和表面質(zhì)量問題；精加工采用準10球頭銑刀，每刀深度根據(jù)型面陡峭程度分層設(shè)定，步距為刀具直徑的10%，不留余量。為了提高加工效率，精加工時采用了較大直徑的銑刀，型面小凹面可能存在加工不到的現(xiàn)象，因此在精加工之后進行清根處理。
2.2汽車模型車身的銑削加工
在UG8.0加工環(huán)境下檢查加工刀路正確的情況下，通過后處理生成三軸數(shù)控機床可識別的數(shù)控程序，輸入到FV-1000加工中心進行汽車模型型面加工實驗。
3結(jié)論
以汽車模型型面為例，利用UG強大的曲面造型功能進行了建模和仿真加工，探討了復雜型面的三軸數(shù)控加工過程，為后續(xù)復雜型面的數(shù)控加工研究提供了依據(jù)，也為解決中小企業(yè)復雜型面的加工問題提供了參考。加工實驗表明：仿真加工所選用的加工方法和相關(guān)參數(shù)選用合理，模型表面光滑，表面質(zhì)量較好。通過加工實驗發(fā)現(xiàn)：復雜型面加工時，要想獲得較好的表面質(zhì)量，需要設(shè)置較小的步距和加工深度，但加工效率降低；汽車模型型面是光滑連續(xù)的曲面，且具有可變的陡峭度，表面陡峭度越小，表面加工質(zhì)量越差，刀痕越明顯。
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