基于NX8.5的倒型腔曲面的三轴数控加工

　　3.软件刀具建模 
　　使用NX CAM软件建立此刀具模型时，首先选择刀具子类型为“T型刀”，根据对话框图示尺寸依次输入刀具直径160、颈部直径80、下半径8，上半径8、长度400及刀刃长度16，生成刀具模型如图3所示。此时显示刀具零点在前端面，因此使用此刀具加工对刀时按刀具前刀面对刀。 
　　三、软件编程 
　　1.型腔铣 
　　NX8.5软件型腔铣的功能很强大，它够识别零件几何体，将零件待加工面沿刀轴方向分成若干层，计算出每个切削层上不同的刀轨形状，使用平面的切削刀路一层层移除材料，形成平行零件轮廓的刀轨。 
　　以图l所示零件为例，按照型腔铣操作的一般方法设置几何体、工具等参数，其中刀具选择“D160R8（铣刀-T型刀）”、刀轴选择默认“+Z轴”、切削模式选择“轮廓加工”、切削参数选项卡设置余量为0、切削方向选择“顺铣”、切削顺序选择“层优先”、非切削参数设置“圆弧进退刀”方式等，生成如图4所示刀轨，显然刀具无法达到型腔内部，无法加工出零件轮廓。这是利用NX软件的型腔铣功能生成此类零件刀轨的一个共性问题，也是本文要研究解决的主要问题。 
　　要想利用软件型腔铣的方法加工此类零件，需进一步探索利用软件的特殊功能及其他工艺方法。 
　　（1）修改“容错加工”选项设置。针对上述情况，尝试修改“切削模式”、“切削参数”等选项卡设置，发现“切削参数”选项卡中的“容错加工”选项是能否生成倒型腔刀轨的关键。 
　　一般情况下，切削参数选项默认选择“容错加工”，是一种可靠的算法，能够找到正确的加工区域而不过切部件。此时材料侧仅与刀轴矢量有关，表面刀具位置属性无论用户如何设置，系统都设置为相切。因此，选择此选项时，系统对图1所示的零件材料侧曲面法矢与刀轴方向不同的区域不作处理，若将默认的“容错加工”选项的对勾去掉，则此时出现“底切”的选项，勾选“允许底切”选项，如图5所示，则可以生成如图6所示沿倒型腔的轮廓逐层切削的刀轨，是我们想要的理想刀轨。 
　　显然，采用软件默认的可靠计算方式勾选“容错加工”，在曲面法向矢量与刀具主轴矢量夹角大于90°时无法生成理想刀轨。而不勾选“容错加工”选项时，采用“允许底切”的方式，则可以将所有曲面区域都加工到。但这种方法是软件不支持的一种方式，容易造成过切，因此使用时要特别注意刀轨过切。 
　　（2）变“倒型腔”为“正型腔”。对于图l所示零件，若将零件从中间剖分开，就可以按两个正型腔来规划刀轨，使用程序时，上半部分倒型腔从零件中间处进刀，采用倒拉加工，下半部分曲面为正型腔，采用常规方法加工。下面我们将主要研究零件上半部分曲面的倒拉加工方法。 
　　如图7所示，按照常规型腔铣的方法，不修改切削参数中的容错加工选项，生成上半部分曲面的“正型腔”刀轨。 
　　但实际使用此程序加工时，需要从小开口处进刀加工，要想在小开口端进刀使用图7所示的刀轨，必须采用相同的三面刃刀盘，按后刀面对刀，如图8所示，才能保证加工的正确性。要使实际加工时使用的刀具加工方式为顺铣，在另一侧生成刀轨时则按照逆铣的方式生成刀轨。 
　　使用此方法生成的刀轨不会引起过切，但由于使用时刀轴方向发生转变，而软件无法改变刀轴进行仿真，所以需要特别注意刀轴与小开口处的干涉碰撞问题，使用程序从零件中部开始加工，小开口处仍是毛坯状态，因此为防止刀柄与毛坯碰撞，选用刀柄直径时需要将零件开口处的毛坯余量加到安全距离c中考虑。 
　　2.固定轴曲面轮廓铣 
　　固定轴曲面轮廓铣一般生成三轴联动的刀轨对复杂曲面零件进行半精及精加工。图1所示零件可以考虑采用固定轴曲面轮廓铣生成三轴联动的螺旋形刀轨来进行精加工。 
　　但是固定轴曲面轮廓铣就只能用于零件的精加工吗？当然不是。本文作者针对图1所示的零件，利用固定轴曲面轮廓铣编辑出了沿刀轴分层加工的零件轮廓的刀轨，提出了利用固定轴曲面轮廓铣进行零件粗精加工的方法。 
　　以图1所示零件为例，按照以下步骤设置固定轴轮廓铣参数，生成如图9所示刀轨。 
　　创建一个固定轴曲面轮廓铣的工序一指定几何体一驱动方法选择“流线”选项卡一进入“流线”选项卡设置流线驱动方法一“自动”生成流曲线一指定切削方向为顺铣方向一刀具位置选择“相切”一切削模式选择“单向”一根据零件表面要求设置步距一投影矢量选择“朝向驱动体”一刀具选择“D160R8（铣刀T型刀）”一刀轴选择“+Z轴”一切削参数选项卡设置余量非切削参数设置“圆弧进退刀”方式等。 
　　由于固定轴曲面轮廓铣只能沿刀具径向生成一层刀轨，若零件毛坯佘量较大时，可以在切削参数选项卡中设置加工余量，分多次加工完成。 
　　四、结语 
　　本文针对倒型腔类曲面零件的数控三轴加工进行了分析，利用NX8.5软件结合工艺方法，提出了多种有效解决此类零件在三轴数控机床上加工的方法，读者使用三轴数控机床加工此类零件时，须具体问题具体分析，灵活运用上述方法解决此类难题