復雜曲面數控加工的若干基礎技術

彭磊

摘 要：隨著我國工業的不斷發展，許多大型覆蓋件模具的應用變得越來越普遍，而大型覆蓋件模具最為顯著的一個特征就是其具有復雜曲面，要想實現對這些復雜曲面的加工，難度往往較大。當前在對于復雜曲面進行加工的過程中，大都是采用數控加工技術，通過對數控加工技術的應用能夠使得復雜曲面的加工質量得到較好的保證，而且也能夠保證復雜曲面加工的效率。所以在本文的研究中，主要就復雜曲面數控加工的若干基礎技術進行了相應的研究。

關鍵詞：復雜曲面；數控加工；基礎技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.049

0 前言

復雜全面加工在航空航天、造船、汽車以及模具等領域有著非常廣泛的應用，而傳統的復雜曲面加工更多的是依賴于手工方式進行制造，而在數控機床出現之后，通過對數控機床加以應用，能夠有效地提高復雜曲面的加工質量以及加工效率。在對于數控機床加以應用的過程中，需要注重相應的基礎技術，只有合理的對于數控加工的基礎技術加以應用，才能夠保證復雜曲面的加工質量。因此對于復雜曲面數控加工的基礎技術進行研究有著非常重要的意義。

1 復雜曲面數控加工所存在的主要問題

1.1 復雜曲面定位問題

對于柔性、小批量的制造而言，工件定位已經成為了制造技術的一個重要瓶頸，因為在對于工件進行調整、重新裝夾和尺寸在線檢測往往都需要消耗大量的資金。而傳統的工件裝夾是采用機械夾具和量規。但是如果給定了典型加工工件的精度要求，往往就需要對于全新的專用夾具進行設計和制作，從而會消耗更多的資金。對于復雜曲面而言，其參考點往往更加難以識別，所以如果利用傳統的方法將無法有效地進行曲面定位，而曲面定位又是復雜曲面數控加工的一個重要基礎和前提。所以復雜曲面定位問題是當前復雜曲面數控加工所面臨的一個重要問題。

1.2 復雜曲面的粗加工問題

在對于復雜曲面進行加工的過程中，往往需要先進行粗加工，而粗加工常用的方法就是型面加工，但是在進行粗加工的過程中，十分容易受到毛坯的影響。因為毛坯曲面各處的變形量往往是不均勻的，所以在粗加工的過程中常常會存在大量的空走刀現象，從而使得切削的效率大大降低。所以在對于復雜曲面進行粗加工的過程中，粗加工的質量不能夠得到有效保證是一個非常重要的問題，不僅僅造成了嚴重的資源浪費，同時還不利于后期加工活動的開展，所以必須要注重控制復雜曲面粗加工過程中空走刀的問題。

1.3 機床數控技術有待完善

當前在對于復雜曲面進行加工的過程中，一般都是采用數控加工技術，通過對于數控機床以及數控加工道具的應用，能夠有效地提升復雜曲面的加工效率以及質量，但是在實際的加工過程中，機床的性能并沒有能夠得到充分的發揮，比如說機床的參數設置過于保守，工藝參數與機床及刀具的選擇不夠匹配等，都會對于機床的性能造成重要的影響。所以就機床數控技術而言，仍然還有待完善，只有進一步完善機床數控技術，才能夠更好地保證復雜曲面的加工質量。

2 復雜曲面數控加工的基礎技術

2.1 數據獲取技術

數據獲取技術在復雜曲面數控加工中發揮著非常重要的作用，只有有效地獲取相關的數據，才能夠更好地對于復雜曲面進行加工。當前數據點主要是通過專門的測量設備以及測量方法來獲得的，而數據點的獲取方式較為多樣化，比如說激光掃描、照相法以及CT成像法等都可以用來獲取數據點。在利用數字化測量技術得到相應的數據之后，往往不可避免的會存在測量噪音，所以還需要對于數據進行相應的處理，從而確保數據的準確性。由于數據獲取的方法較多，而為了有效地保證復雜曲面的加工質量，在確定數據獲取技術的過程中，必須要找到最為合理的測量方法，并且在獲取數據之后有效地對其進行處理，以使得后期加工活動能夠順利地得以開展。

2.2 曲面匹配技術

曲面匹配技術也是復雜曲面數控加工中的一種重要基礎技術，曲面匹配實際上就是對于同一曲面在兩個不同坐標系下的兩種表示方法在空間上對準的一個過程。當前曲面匹配技術在諸多領域之中都得到了廣泛的應用，而在復雜曲面數控加工之中也有著非常重要的應用。在對于曲面匹配技術加以應用的過程中，首先需要對于匹配要素進行選擇，在選擇匹配要素的過程中，主要需要從三維曲面中提取出相關的信息，并且使得各個對應點、特征建立起對應的關系。三維曲面匹配要素的選取主要可以基于三個方面，第一是基于特征，第二是基于點，第三是基于模型。在選擇了匹配要素之后，需要對于相應的相似性度量加以確定，然后再引入合適的約束條件，使得匹配過程的計算量能夠得到有效地控制。最后確定匹配策略，所謂的匹配策略，實際上就是指的一組變換參數。

2.3 工件的定位安裝技術

工件的定位安裝技術是復雜曲面數控加工過程中的一個重要基礎技術，傳統的定位以及夾緊方法往往需要繁瑣的準備以及調整，即使只是很少的加工量也需要消耗大量的時間進行工件的定位安裝。而在對于自由曲面工件進行加工的時候，因為加工件的變形較大，所以定位安裝問題就更加明顯。而通過采用合理的工件安裝定位技術，能夠更好地保證復雜曲面數控加工的質量。在對于復雜曲面進行數控加工的過程中，先在龍門銑床上以粗定位基準對于底面進行加工，然后再將加工好的底面作為基準來對于型面進行加工。在對于復雜曲面進行加工的過程中，必須要注重對于型面加工質量的控制，以保證加工型面加工余量的均勻作為基本的準則，從而使得復雜曲面數控加工的效率得到有效地提升。在進行定位安裝的過程中，必須要兼顧限止塊安裝面以及作為基準面的底面等加工面的加工，確保這些待加工面能夠擁有足夠的加工余量。

3 結語

數控加工技術的出現使得復雜曲面加工的難度大大降低，同時利用數控加工也能夠使得復雜曲面的加工質量得到更好地保證。在對于數控加工技術加以應用的過程中，必須要掌握其基礎技術，把握每一個環節的質量，注重對數據獲取技術、曲面匹配技術以及工件定位安裝技術的靈活應用，從而有效地保證復雜曲面的加工質量，同時提高復雜曲面的加工效率。

參考文獻：

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