基于UG的零件曲面加工接刀光順方法的探討

吳欣娟高東強

（1陜西科技大學 陜西西安 710021 2咸陽師范學院 陜西咸陽 712000）

基于UG的零件曲面加工接刀光順方法的探討

吳欣娟1,2高東強1

（1陜西科技大學 陜西西安 710021 2咸陽師范學院 陜西咸陽 712000）

文章以UG軟件為載體，分析了在數控銑機床上加工曲面零件時，各加工工序之間接刀光順問題的解決方法，為以后加工類似工件提供參考，并加工出外觀更加完美的合格零件。

UG NXCAM；接刀光順；仿真加工

一、引言

UG NX是當前世界上最先進的、面向制造業的CAD/CAE／CAM高端軟件。UG NXCAM 系統可以提供全面的、易于使用的功能，以解決數控銑刀軌的生成、加工仿真等問題［1］。尤其對于復雜曲面的加工采用自動編程時，只要構建出零件的三維實體，在UGCAM中確定進給路徑和切削用量，計算機便可計算出刀具軌跡，自動編制出零件的加工程序。

但是數控編程一般很難保證用同一把刀具把整個零件精加工出來［2］，因此在換另一把刀加工時就存在怎樣使兩把刀相接處光順，這也是影響數控加工表面質量好壞的關鍵因素，即使用同一把刀加工，也會存在進刀處的接痕問題。

二、接刀痕產生原因分析

數控加工中產生接刀痕對產品的使用性能和工作壽命有直接影響，使產品達不到設計要求，這不僅與設備有關，還必須重視加工工藝的改進。根據切削加工理論，當被加工表面寬度大于刀具直徑，需要多次走刀完成切削時，在兩次走刀的刀具交接處就會產生接刀痕跡。另外，當沿刀具徑向進給時，刀具再次經過已加工表面的部分區域時，還會產生微量切削現象，也會產生微小的接刀痕跡，造成切削紋理發生變化。因此下面對米老鼠圖樣加工過程中接刀痕形成的可能原因進行分析：

1.刀具對刀誤差

在加工中心上采用多把刀加工零件，建立工件坐標系時，所使用到的每把刀都要對Z軸，不管是使用試切法還是對刀儀對刀，都很難保證做到零誤差，因為對刀誤差主要產生在對刀過程中，刀具在移動到起刀點位置時受操作系統的進給修調比例值影響［3］。

2.不合理的切削參數

切削參數與工件變形有較大的關系［4］，切削量大、進給速度快，工件被加工表面受刀具擠壓變形大，接刀痕就明顯，反之，則不明顯。

3.刀具磨損

當刀具磨損到一定程度后，由于切削力增大，會引起工件表面變形較大，接刀痕就比較明顯。

三、解決方案

本文所提到的曲面零件主要是米老鼠圖樣（如圖1）的三維加工，通過對模型的全面分析，其加工工序共有五類：型腔銑粗加工、固定輪廓銑精加工、固定輪廓銑清根、精加工輪廓、精加工底面。

圖1 零件模型

下面以UG數控編程軟件為例，基于米老鼠圖樣的加工，主要談以下四個工序加工時接刀痕處理的問題：（1）固定輪廓銑精加工曲面（2）固定輪廓銑精加工曲面時與平面的接刀光順（3）固定輪廓銑清根加工（4）精加工輪廓。

1. 在數控銑床完成米老鼠圖樣的型腔銑兩次粗加工之后，要換用球頭銑刀進行精加工，首次銑削時，由于沒有經驗，按照常規默認區域銑削驅動方法，將切削模式選為跟隨周邊，銑削完成發現在米老鼠眼睛部位產生明顯接刀痕（見圖2）；為此打開固定輪廓銑參數設置對話框，改變參數的不同設置，觀察仿真刀路，通過一次次的對比和分析，最后確定在其他參數不變的情況下，僅將切削模式選為同心往復，并且指定進刀點為米老鼠鼻子的（見圖3）最高處，重新計算就會生成一圈圈同心圓似的加工刀路，消除了之前的接刀痕。通過優化刀具路徑解決接刀痕問題的方法不僅有效地消除了接刀痕，還減少了抬刀，縮短了加工時間，提高了加工效率。圖3與圖4是改進前后實際切削效果的對比。

圖2 有明顯接痕

圖3 無接痕

2. 固定輪廓銑精加工時平面與曲面的接順。在用球頭銑刀精銑曲面部分米老鼠圖樣時，為了避免球頭銑刀在水平面上產生刀痕，可先將水平面復制一個，把復制的水平面抬高0.05mm，并把復制的水平面選為保護面［5］，這樣曲面與水平面相接的部分球頭銑刀就是加工不到的，必須換平刀來進行清根精加工。這時就把先前復制的水平面隱藏不要，只選曲面與實際的水平面即可，下面圖4與圖5是改進前后的仿真加工效果對比。

圖 4（改進前）

圖 5（改進后）

3. 清根加工時刀路的順接。在數控銑床裝好清根使用的刀具，對好刀，再把機床Z軸抬（0.02mm到0.05mm），起初最好多抬高一點，在機床開始運行清根刀路生成的NC代碼時，先進行試切削，并目測曲面與水平面、曲面與曲面之間的交接接刀效果，也可用手去摸感覺接刀效果，如接刀不好，再把Z軸再下降少許，再試切削，如此反復，直到接刀良好再放心運行機床進行清根。

4. 精加工輪廓時的接刀光順。此次銑削以米老鼠外形輪廓為切削邊界，以底平面為依據指定切削區域，通過指定起始平面高度以及每刀的深度來確定切削層，進一步完成外輪廓的精加工。但是在實際加工過程中，有時候會因為對刀誤差或者刀具底面不平在加工表面留下刮痕，為此，通過檢查幾何體選取保護面，并且設置切削參數里面的檢查余量為0.01mm，這樣刀具就會自動抬高0.01mm,永遠也不會切削到底平面上，避免了刮痕，便于下面工序的接刀。另外，在此次銑削時，還采用了圓弧側向進刀，實現了與清根時加工的接刀光順。

四、結論

本文對曲面、平面加工時的接刀光順問題以具體加工實例為載體進行了較為詳盡的探討與論述，使人們對平面、曲面的如何接刀光順有一定的認識和了解。從而使加工出的零件更加光順，這樣的零件不僅外觀更加美觀，同時如果作為模具產品的話也可有效避免零件在接刀處出現應力集中現象，防止零件的開裂。

[1]張立文.刀具路徑優化解決缸體接刀痕問題試驗研究［J］.山東水利職業學院，2010（26）：86-90.

[2]錢楊林.數控銑削加工接刀光順的研究［J］.湖南科技經貿職業學院，2011.

[3]高航，張耀滿.基于UG 的CAD/CAM 技術［M］.北京：清華大學出版社，2005.

[4]魏強.UG NX數控銑加工編程的關鍵技術及應用[J].信息系統工程，2010.

[5]郝一舒,岳濱楠.UG環境下的葉輪高速銑銷加工技術研究[J].現代制造工程,2009.

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1007-6344（2016）07-0272-01