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。
表4 零件1的精加工
表5 零件2的精加工
表6 零件3的精加工
从表4、表5和表6可以看出，采用不同的加工方式各种类型的曲面精加工取得了不同的加工效果，由等高线构成的曲面可用于如零件1和零件2的加工，采用等高线精加工时这些曲面较陡的部分由较多的刀次，而平坦的部分刀次较少，效果不好。采用曲面区域加工平坦的曲面会得到较好的效果，因为曲面区域加工是固定行距，在较平缓的部分由较多的刀次，但曲面较陡的部分效果不如等高精加工；导动加工生成的二维代码，精度高，计算速度快，但不能应用于由多个凹槽组成的零件2和Z方向是螺旋形的的零件3，零件1采用此加工方法可以大大提高效率和改善加工表面质量；零件3轮廓形状不是等高线，采用参数线精加工得到的加工效果最好，在加工曲面曲率较大时，为了获得更多的走刀次数，使用行距定义吃刀量，而在加工曲面曲率较小时，用残余量定义吃刀量可以得到好的加工效果。
2 加工方法的使用技巧
在零件1采用导动加工方法时，当刀具路径轨迹生成过程中出现按操作步骤选取轮廓曲线和截面线后，生成不了加工轨迹或生成的加工轨迹与要求不符的现象。产生这种情况的主要原因是轮廓曲线位置选择不当或加工参数设置不正确。导致加工轨迹生成时要求截面线必须在轮廓线的法平面内且与轮廓线相交于轮廓的端点。如图2所示的平面轮廓曲线1和截面线2，先将曲线1在与曲线2的交点处打断，当顺时针方向加工时，轮廓选取方法是先拾取断点右段，链搜索方向是顺时针方向，截面线2的搜索方向是向下。当逆时针方向加工时，轮廓选取方法是先现拾取左段，链搜索方向是逆时针方向，截面线2的搜索方向是向下搜索。否则可能生成不了加工轨迹或生成的加工轨迹不符合要求。
图2 导动加工轮廓曲线和截面线
3 结语
本文通过典型零件的自动编程和加工对CAXA制造工程师的等高粗加工参数的设置和各种曲面精加工方法进行了比较，为初学者在曲面加工中能够选取适合的加工方法和设置正确的加工参数提供依据。
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本文标题：CAXA制造工程师的曲面加工技术研究
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