基于UG的零件曲面加工接刀光顺方法的探讨

2016-07-18吴欣娟高东强

四川水泥 2016年7期

关键词：刀痕光顺米老鼠

吴欣娟高东强

（1陕西科技大学陕西西安 710021 2咸阳师范学院陕西咸阳 712000）

基于UG的零件曲面加工接刀光顺方法的探讨

吴欣娟1,2高东强1

（1陕西科技大学陕西西安 710021 2咸阳师范学院陕西咸阳 712000）

文章以UG软件为载体，分析了在数控铣机床上加工曲面零件时，各加工工序之间接刀光顺问题的解决方法，为以后加工类似工件提供参考，并加工出外观更加完美的合格零件。

UG NXCAM；接刀光顺；仿真加工

一、引言

UG NX是当前世界上最先进的、面向制造业的CAD/CAE／CAM高端软件。UG NXCAM 系统可以提供全面的、易于使用的功能，以解决数控铣刀轨的生成、加工仿真等问题［1］。尤其对于复杂曲面的加工采用自动编程时，只要构建出零件的三维实体，在UGCAM中确定进给路径和切削用量，计算机便可计算出刀具轨迹，自动编制出零件的加工程序。

但是数控编程一般很难保证用同一把刀具把整个零件精加工出来［2］，因此在换另一把刀加工时就存在怎样使两把刀相接处光顺，这也是影响数控加工表面质量好坏的关键因素，即使用同一把刀加工，也会存在进刀处的接痕问题。

二、接刀痕产生原因分析

数控加工中产生接刀痕对产品的使用性能和工作寿命有直接影响，使产品达不到设计要求，这不仅与设备有关，还必须重视加工工艺的改进。根据切削加工理论，当被加工表面宽度大于刀具直径，需要多次走刀完成切削时，在两次走刀的刀具交接处就会产生接刀痕迹。另外，当沿刀具径向进给时，刀具再次经过已加工表面的部分区域时，还会产生微量切削现象，也会产生微小的接刀痕迹，造成切削纹理发生变化。因此下面对米老鼠图样加工过程中接刀痕形成的可能原因进行分析：

1.刀具对刀误差

在加工中心上采用多把刀加工零件，建立工件坐标系时，所使用到的每把刀都要对Z轴，不管是使用试切法还是对刀仪对刀，都很难保证做到零误差，因为对刀误差主要产生在对刀过程中，刀具在移动到起刀点位置时受操作系统的进给修调比例值影响［3］。

2.不合理的切削参数

切削参数与工件变形有较大的关系［4］，切削量大、进给速度快，工件被加工表面受刀具挤压变形大，接刀痕就明显，反之，则不明显。

3.刀具磨损

当刀具磨损到一定程度后，由于切削力增大，会引起工件表面变形较大，接刀痕就比较明显。

三、解决方案

本文所提到的曲面零件主要是米老鼠图样（如图1）的三维加工，通过对模型的全面分析，其加工工序共有五类：型腔铣粗加工、固定轮廓铣精加工、固定轮廓铣清根、精加工轮廓、精加工底面。

图1 零件模型

下面以UG数控编程软件为例，基于米老鼠图样的加工，主要谈以下四个工序加工时接刀痕处理的问题：（1）固定轮廓铣精加工曲面（2）固定轮廓铣精加工曲面时与平面的接刀光顺（3）固定轮廓铣清根加工（4）精加工轮廓。

1. 在数控铣床完成米老鼠图样的型腔铣两次粗加工之后，要换用球头铣刀进行精加工，首次铣削时，由于没有经验，按照常规默认区域铣削驱动方法，将切削模式选为跟随周边，铣削完成发现在米老鼠眼睛部位产生明显接刀痕（见图2）；为此打开固定轮廓铣参数设置对话框，改变参数的不同设置，观察仿真刀路，通过一次次的对比和分析，最后确定在其他参数不变的情况下，仅将切削模式选为同心往复，并且指定进刀点为米老鼠鼻子的（见图3）最高处，重新计算就会生成一圈圈同心圆似的加工刀路，消除了之前的接刀痕。通过优化刀具路径解决接刀痕问题的方法不仅有效地消除了接刀痕，还减少了抬刀，缩短了加工时间，提高了加工效率。图3与图4是改进前后实际切削效果的对比。

图2 有明显接痕

图3 无接痕

2. 固定轮廓铣精加工时平面与曲面的接顺。在用球头铣刀精铣曲面部分米老鼠图样时，为了避免球头铣刀在水平面上产生刀痕，可先将水平面复制一个，把复制的水平面抬高0.05mm，并把复制的水平面选为保护面［5］，这样曲面与水平面相接的部分球头铣刀就是加工不到的，必须换平刀来进行清根精加工。这时就把先前复制的水平面隐藏不要，只选曲面与实际的水平面即可，下面图4与图5是改进前后的仿真加工效果对比。

图 4（改进前）

图 5（改进后）

3. 清根加工时刀路的顺接。在数控铣床装好清根使用的刀具，对好刀，再把机床Z轴抬（0.02mm到0.05mm），起初最好多抬高一点，在机床开始运行清根刀路生成的NC代码时，先进行试切削，并目测曲面与水平面、曲面与曲面之间的交接接刀效果，也可用手去摸感觉接刀效果，如接刀不好，再把Z轴再下降少许，再试切削，如此反复，直到接刀良好再放心运行机床进行清根。

4. 精加工轮廓时的接刀光顺。此次铣削以米老鼠外形轮廓为切削边界，以底平面为依据指定切削区域，通过指定起始平面高度以及每刀的深度来确定切削层，进一步完成外轮廓的精加工。但是在实际加工过程中，有时候会因为对刀误差或者刀具底面不平在加工表面留下刮痕，为此，通过检查几何体选取保护面，并且设置切削参数里面的检查余量为0.01mm，这样刀具就会自动抬高0.01mm,永远也不会切削到底平面上，避免了刮痕，便于下面工序的接刀。另外，在此次铣削时，还采用了圆弧侧向进刀，实现了与清根时加工的接刀光顺。