复杂型面数控加工工艺及编程技术的相关探讨

余远杰

摘 要：随着我国计算机技术的不断发展，我国的数控技术也得到了相当广泛的应用，集中体现在了对复杂型面零件的加工过程当中。在实际的数控技术进行应用的过程当中，其操作性是相对较强的，并且具备较强的可移植性和缩放性，在集成化和自动化的机械领域制造当中是相当重要的一部分。在本文当中，首先对数控加工技术以及数控编程技术进行了概述；其次对复杂型面数控加工工艺流程进行了分析；最后对其实际的应用做出了探究。

关键词：数控加工；数控编程；复杂型面零件；工艺技术

在我国的国民经济发展过程当中，其机械制造行业是相当重要的一个行业，现代化的科学技术得到了迅速的发展，在人们的生活当中对于产品本身的多样化需求也变得越来越多，因此需要对其制造方式进行不断的改进，利用数控技术来实现制造行业的飞速发展。在数控技术的实际应用当中，需要和计算机的技术进行不断的集合，来对产品的生产效率和质量进行提升的同时，也可以最大限度的降低劳动率，主要应用在了飞机、轮船以及汽车等行业，保证了整体产品的稳定性能，实现企业的经济效益和社会效益。

1.数控加工技术以及数控编程技术

数控加工工艺，即为根据所提供的零件的图样和基本要求，来进行加工程序的编写，将其程序运行到数控机床当中，数控机床就可以进行零件的加工，，实现对零件的加工。在应用数控技术的过程当中，充分的对计算机和数字自动化控制系统进行了结合，节省了其劳动力的同时，也对零件加工的质量和效率得到了提升，在很大程度上减少了零件制造过程当中所产生的误差现象。

编程技术，主要体现在了CAD/CAM两个方面，主要是利用坐标系的确立、切削参数的确定来对程序进行完成，可以说是复杂型面数控加工的基础部分。在其实际的应用过程当中，主要包含了对加工坐标系的确定、加工区域和刀具的确定、走刀路径的设计和控制这几个方面。

2.复杂型面数控加工工艺流程

在数控加工技术的发展过程当中，需要实现在数字化信息的技术基础上对设备的充分控制，最终实现自动化控制。在数控加工的实际操作过程当中，数控编程是一个相当重要的环节，需要根据加工零件自身的图纸和技术、工艺实现深加工，在刀具运动的轨迹和方向方面，需要根据实际情况来对其进行程序的编写，在编写完成之后，将其输入到控制介质当中，控制介质就可以根据编程文档中的零件需求来进行加工，其中包括零件轮廓的加工和外形复杂程度的划分等，在数控编程的过程当中，需要对图样进行分析，确定实现的工艺，对其中涉及到的数值进行计算之后，还需要对其作出制作，最终对数值进行核对校验。在对零件进行图样分析的时候，需要掌握和分析出零件的尺寸和精度以及形状等多方面的因素作出分析，根据零件自身的设计尺寸来对加工的位置以及刀具的结合位置进行选择。在对工艺的确定方面，需要对零件加工过程当中的工艺基准和加紧的方式进行分析，在实际情况的基础上进行工艺流程、工艺顺序以及刀具类型等多种因素进行确定和选择，在对工艺流程进行设计的时候，需要在校准自后的基础上进行实现，在先面后孔的原则基础上进行加工，利用粗加工和精加工来进行综合实现，其中需要值得注意的是零件的加工精度、零件表面粗糙度以及热处理等情况。在对数值进行计算的时候，需要对基点坐标值和节点坐标值进行计算，保证零件的误差和编程的误差计算可以降低到最小，从而保证计算结果的精确程度。最后在进行程序编写的过程当中，需要根据实际情况来选择合适的方法，其中如果需要对简单零件进行加工，则可以利用手工编程的方式；相反如果零件相对复杂的话，则需要利用自动编程的方式进行加工。在应用手动编程的过程当中，其中需要用到的计算量是相对较少的，程序段数也是有限的，可以直观的对实际情况进行显示。但是在进行复杂额定零件的加工过程当中，由于其中的编程量是相对较大的，会造成编程过程的不精确。在自动编程的过程当中，主要是利用计算机当中专业的编程软件来进行计算和指令的生成，可以实现刀具路径的在精确，对曲面进行直接加工。

3.实际的应用

在本文当中，主要以某航空燃料附件壳体金属的模具当中的单一模块来作为主要的研究对象，利用了数控加工CAM的工艺规划过程来作为实际应用的例子，如图2所示，在本文当中主要分为以下几个方面进行了分析；

3.1建立加工坐标系

在CAD阶段实体模型的建立过程当中，主要是在工作坐标系的基础上进行建立的，其中可以利用两个坐标系来实现重合现象，坐标系可以根据实际情况来进行定义。在对其坐标系以及数控加工技术的实际应用当中，数控机床的坐标系包括坐标系、坐标原点和运动方向这几个部分。

从上图当中可以看出，在对该模块进行加工的过程当中，采用了模块底部朝下的方式来进行加工，需要将其放置在工作台当中，从而可以对压板的进行灵活存放。利用此种方式可以一次性的实现对模块的所有型面的切削加工过程。在这个过程当中，对于所加工的坐标方向，需要根据实际情况来尽心定义，如果垂直于模块底平面并朝向模块型面方向用Z 軸来代表，则机床的X 轴方向行程需要大于 Y 轴方向行程，因此 X 坐标轴方向定义为模块长边方向；利用此种方式可以对加工者的模块加工过程进行随时的监督和观察。模块型面由低向高方向用Y 轴代表。其中具体的该模块的加工坐标系如图2所示。

3.2划分加工区域

在对本文当中的实例模块进行总体加工的过程当中，可以了解到加工的区域外形为壳体复杂外型面，需要对其中的复杂型腔结构区域以及包括模具特有结构特征等多种因素来进行分析和了解。在对模块进行加工的过程当中，如果需要对一个加工范围进行相对大的定义的时候，也就是需要对模块外部的边框进行定义来作为整体的加工区域范围。在这种情况下，进行编程的过程当中只需要进行一道精加工的安排的，也就是说做一次加工刀轨路径计算就可获得全部精加工刀轨数据。但是在此种情况下，对于每一个模块内部所包含的加工特点和切削用量都是不明确的，没有做出明确的针对分类，从而也对其数控加工的程序没有做出针对性的分析。在此种情况下，就需要利用同一把道具来对不同的结构、深浅不一样的型面进行同时的加工，会造成加工效率的降低的同时，还会造成零件质量的降低，对于切削刀具来说也会造成很大的伤害。如果换成一种方式，就是对其加工区域范围进行分别定义，就可以在进行数控加工的编程计算的过程中进行4道精加工工序的安排，最终获取到全部精加工刀轨数据。采用此种方式可以实现对工艺规划的最大限度的优化，提高了加工程序的针对性和实用性以及加工的效率。

3.3定义加工刀具

在对航空燃料的附件壳体金属模具进行加工的分析过程当中，其中的成形壳体的外形尺寸是相对较大的，因此对于模具当中的型腔当中的尺寸都相对较大，需要对模具当中的多余用量进行减少和去除。在此种情况下，可以利用较大尺寸的刀具进行模具的粗加工、半精加工和精加工的工作。在对该模具进行型腔曲面结构以凹弧面加工的过程当中，需要利用球头刀来进行完成。与此同时，可以利用ρ=6mm来对模具内部的型腔内轮廓面最小曲率半径进行加工。在实际的切削刀具选择方面，可以采用半径为 r=0.9×6 ≈ 5mm的方式，因此，可选定该模具精加工切削刀具为SR5 球头刀。除此之外，进行粗加工的过程当中，需要选择较高的加工效率和较多的材料去除量。在本文当中，需要利用φ20的波纹立铣刀进行初步的材料去除工作，对于多余的用量进行切除。在对其进行粗加工之后，在模具的上面会存在着加工余量最大点处，在这个位置处需要取该模具型腔内轮廓面最小曲率半径处。

4.结语

综上所述，在对复杂型面的数控加工进行实施的过程当中，作为工艺的设计人员以及编程人员需要对现阶段所存在的设备进行分析，根据实际情况来对其工艺流程进行优化。在其工艺线路的优化过程当中，可以根据实际情况和科学的原则进行机床、工序以及编程等多方面因素的选择和分析，最终实现工艺线路的优化。在对其工艺内容进行设计的时候，需要保持加工坐标系的准确，从而可以对加工刀具、走刀路径以及切削用量等做出不断的优化。最后还需要对加工仿真的设计进行优化，利用不同的仿真数据模型来保证其整体过程的安全性，最终可以发挥出数控产品设备的加工优势，保证复杂型面加工的质量，实现企业的经济效益和社会效益。

参考文献：

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