高顺

摘 要：曲面驱动之螺旋柱的四轴加工，将学生对机械加工知识的学习提升到了一个更高的档次。文章探索“四轴加工”主干实践课程——《数控多轴加工》中造型及后处理加工的教学改革。通过寻策略、找方法、落实践，教师以自身深厚的功底示教，用实际案例说话，激发学生开动脑筋完成多轴加工工作任务的兴趣与质量意识，收到良好教学效果。

关键词：曲面驱动；四轴加工；UG软件；教学提升

中图分类号：TG659 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）03-0057-02

Abstract： The four-axis machining of curved helical columns promotes students' knowledge of machining to a higher level. This paper explores the teaching reform of modeling and post-processing in the main practical course of "four-axis machining"， i.e. "numerical control multi-axis machining". Through searching for strategies， finding methods and putting them into practice， the teacher can teach with their own deep knowledge and use actual cases to arouse students' interest and quality consciousness in completing multi-axis processing tasks， which has achieved good teaching results.

Keywords： curved surface drive； four-axis machining； UG software； teaching promotion

1 基准面构造

（1）首先打开UG10.0软件导入模型以零件的右端面中心为基准建立加工坐标系（如图1所示），从坐标系X方向的零点开始构造多个基本面出来，每一个基准面的间隔为20mm。并在每一个基准面的草图上画整圆，每个直径略大于模型的径向尺寸，如果想让刀路在这部分刀轴的控制更合适，可以把基本面间的间距分的再小一点。

（2）驱动面的建立

在UG10.0建模操作任务栏里找到插入-网格曲面-通过曲线组，把刚才画的多个整圆连接起来，逐个选择各个面的方向，避免产生变形扭曲的曲面。完成后可以按照构造的驱动面生成刀具轨迹，查看刀具接触的点是否均匀。

2 曲面驱动加工

（1）采用型腔铣对模型进行粗加工，选用直径12mm的三刃平底键槽铣刀。刀轨设置-切削模式-轮廓，全局每刀切深1mm，留精加工余量0.5mm。如图1所示。由于零件是一个分布均匀的回转体零件，因此可以利用变换功能把型腔铣刀路分为4个粗加工刀路，每一次开粗后分度的A轴旋转90°，每次加工的深度为20mm。为了保证加工的效率和开粗的表面质量，可以在非切削移动-转移/快速这一栏内把区域之间移动改为直接，并且在进退刀里把进刀的类型改为螺旋进刀。如图1所示。

（2）为了保证零件的加工质量可以在精加工前先进行半精加工，刀具选择φ6-R3球头刀，加工方式选择可变轮廓铣，驱动方式选择曲面驱动，在曲面编辑对话框中指定驱动几何体为刚才构建的驱动面，制定切削方向并在驱动设置栏里定制切削模式为螺旋、步距数量为100；预览显示刀具的接触点位置是否合理；在切削参数中设置精加工余量为0.2mm；刀轴控制方向选择“远离点”，转速和进给可以根据需要自己设定，最终通过计算得出图2所示半精加工刀路。

（3）精加工选用φ4-R2球头刀，把前一个半精加工的刀路复制——内部粘贴至WORKPIECE下，然后把刀具更换为精加工刀具，并修改切削模式中的螺旋加工步距数量，把每刀的间距缩小从而更好的达到加工所需的表面质量。在预览里查看刀具接触的点是否合理，把切削参数中的余量改为0，公差精度设置为±0.001mm，非移动切削参数中的转速进给量可根据需求自行设置，最后生成刀路。

（4）生成NC文件，在资源管理器中的加工工序导航器里在你要出程序的加工工序上：右键——后处理，这个时候会弹出后处理对话框，选择我们HASS四轴的UG后处理，在单位选项中选择公制并点击应用即可。本课题加工所用机床的第四轴为X轴的回转轴A轴，回转角度范围为0～360°，如果是自己制作后处理器的话制作完成后必须存放在（？：＼ProgramFiles＼Siemens＼NX 10.0＼MACH＼resource＼pos

tprocessor）这个目录下面。

生成的NC程序开头例如：N0020 （HASS 4 AXIS）；N0030 （PROGRAM NAME：O0006）；N0040 （刀具名称：D4R2）；N0050 （刀具直径=4.00）；N0060 （刀具下半径=2.00）N0070 G90G54G80G40G49；N0080 G91G28Z0.；N0090 G90G00X0Y0A0；N0100 S3000 M03；N0110 G0G90Z50.

（5）在加工之前利用UG NX自带的模拟器进行三维的模拟加工，也可以使用vericut仿真进行模拟实体加工演示。检查是否有刀具、行程干涉或一些过切欠切现象。在HASS四轴铣加工中心上进行实体加工验证，可通过在电脑里安装CIMCOEdit5.5软件用RS232数据传输通讯线与机床连接进行DNC在线加工验证（需要注意的是软件中的串口设置和波特率必须与机床一致否则会出现连接出错现象）。也可以用CF卡或USB直接连接进行DNC加工，并在加工后检查表面质量是否达到所需要求。最终加工出的实体如图3所示。

3 结束语

近年来，国家对于数控技能人才的需求量十分大，而这类技能人才不是以前那些只会单一操作二轴、三轴数控机床的人，需要的是会使用高新技术设备和软件的人才。本文结合学校教育教学中的多轴曲面零件加工，借助UG10.0（CAD/CAM）软件对零件进行曲面造型设计和三维建模、构造驱动面，利用CAM 功能模块对加工零件进行合理的刀路设定、切削与非移动切削参数的设置，生成合适的刀具轨迹。制定HASS四轴铣加工中心所适用的后处理器生成NC 代码，然后用DNC在线加工方式完成零件的铣削（在线加工方式有读卡器连接、USB连接、数据线连接）。在加工前需要考虑机床结构和加工范围、刀具干涉角度等问题、选择合适的切削用量来满足加工质量要求。本课题的研究提升了学生对于软件造型、辅助编程、实际加工的能力，让理论和实践相结合培养出适合企业发展需求的高技能型人才。

参考文献：

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