基于UG負角度曲面零件的三軸數控加工

林靜財，楊金健，劉 健

（成都宏明雙新科技股份有限公司，四川 成都 610091）

0 引 言

模具加工制造中，數控加工經常出現負角度曲面，如圖1所示，負角度曲面如果使用三軸數控機床加工，制造過程中存在加工盲區，無法達到使用標準，現從三軸數控機床使用UG NX加工模塊詮釋加工負角度曲面的方法。

圖1 隨形定位夾具

1 三軸數控機床加工負角度曲面的工藝方法

三軸數控銑床具有3個正交移動軸（X、Y、Z軸），在使用UG NX等高加工和區域銑削的情況下，銑削時存在加工盲區，需設計專用工裝夾具，采用二次裝夾對負角度曲面進行銑削。以圖1所示的隨形定位夾具為例，通過使用UG NX曲面銑削的方法省去工裝夾具，直接一次性銑削負角度曲面達到工件要求。加工負角度曲面需要特制圓盤銑刀，涂層材料為硬質合金，其尺寸及實物如圖2所示。

圖2 圓盤銑刀

（1）型腔粗加工工藝。使用UG NX加工模塊中的型腔銑工序，使用φ10 mm合金平底銑刀對模具型腔進行粗加工，底面及側面各留0.1 mm余量，切削深度每刀0.5 mm，主軸轉速為4 500 r/min，刀具進給率為3 000 mm/min，加工刀路如圖3所示。

圖3 粗加工刀路示意圖

（2）型腔側面精加工工藝。對型腔側面采用UG NX加工模塊中的等高加工進行精加工。使用φ10R1合金立銑刀，切削深度為0.2 mm，主軸轉速為5 500 r/min，刀具進給率為2 000 mm/min，加工刀路如圖4所示。

圖4 型腔側面精加工刀路

（3）型腔底面精加工工藝。對于型腔底面采用UG NX加工模塊中的底壁加工進行精加工。為避免交換刀具，同樣使用φ10R1刀具進行加工，主軸轉速為5 500 r/min，刀具進給率1 800 mm/min。底面精加工刀路如圖5所示。

圖5 底面精加工刀路

（4）負角度曲面粗加工工藝。對負角度曲面采用UG NC加工模塊中的曲面銑削進行加工。使用D12R3Z4×D6×50×D12×100 刀具 ，切 削深度為 0.3 mm，主軸轉速為3 000 r/min，刀具進給率為2 500 mm/min，負角度曲面粗加工刀路如圖6所示。

圖6 負角度曲面粗加工刀路

（5）負角度曲面精加工工藝。同樣采用UG NC加工模塊中的曲面銑削進行加工。使用D12R3Z4×D6×50×D12×100刀具，切削深度為0.1 mm，主軸轉速為5 000 r/min，刀具進給率為2 000 mm/min，負角度曲面精加工刀路如圖7所示。

圖7 負角度曲面精加工刀路

（6）讓位沉孔加工工藝。采用UG NX加工模塊中的等高加工直接銑讓位沉孔到工件要求。使用φ3 mm合金立銑刀，切削深度為0.2 mm，主軸轉速為5 000 r/min，刀具進給率為1 000 mm/min。加工讓位沉孔刀路如圖8所示。

圖8 銑讓位沉孔刀路

（7）定位孔粗加工工藝。采用UG NX加工模塊中的鉆孔工序粗加工定位孔，使用φ4.8 mm鉆頭對定位孔進行粗加工，主軸轉速為600 r/min，刀具進給率為100 mm/min，鉆孔刀路如圖9所示。

圖9 鉆孔刀路

（8）定位孔精加工工藝。采用UG NX加工模塊中的鉸孔工序精加工定位孔。使用φ5 mm鉸刀，刀具轉速為400 r/min，刀具進給率為50 mm/min，精加工定位孔到工件要求。

2 加工效果及不同加工負角度曲面方式對比

使用三軸數控機床加工完成后的隨形定位夾具如圖10所示。經測量負角度曲面表面粗糙度值達到Ra1.6 μm，加工負角度曲面的輪廓度達到±0.01 mm，位置精度達到±0.01 mm，完全符合使用標準。

圖10 夾具成品

經多次試驗采用電火花機床加工負角度曲面，加工負角度曲面處表面粗糙度值最高達到Ra0.8 μm。但電火花加工負角度曲面需要專用電極，精度及粗糙度要求越高，電極數量需求越多；負角度越大，電極數量也同時增加，且電極加工與負角度曲面火花成形不能同時進行，會延長生產周期。

由于五軸機床成本太高，一般只用于多角度的異形曲面零件及高精度斜孔的加工，用于加工負角度曲面將會提高制造成本。因此，一般中小企業并不配備五軸數控機床。

采用不同加工方式加工負角度曲面的優缺點對比如表1所示。

表1 不同加工方式加工負角度曲面的對比

3 結束語

在實際加工應用中，UG NX曲面加工解決了三軸數控機床在加工負角度曲面需特制夾具的問題，經過優化加工程序使數控機床能以更快捷的方式加工工件達到要求，減少了加工時間，避免了因二次裝夾導致精度變差的情況，節約了加工成本，縮短了生產周期。