基于UG的零件曲面加工接刀光顺方法的探讨

吴欣娟高东强

（1陕西科技大学 陕西西安 710021 2咸阳师范学院 陕西咸阳 712000）

基于UG的零件曲面加工接刀光顺方法的探讨

吴欣娟1,2高东强1

（1陕西科技大学 陕西西安 710021 2咸阳师范学院 陕西咸阳 712000）

文章以UG软件为载体，分析了在数控铣机床上加工曲面零件时，各加工工序之间接刀光顺问题的解决方法，为以后加工类似工件提供参考，并加工出外观更加完美的合格零件。

UG NXCAM；接刀光顺；仿真加工

一、引言

UG NX是当前世界上最先进的、面向制造业的CAD/CAE／CAM高端软件。UG NXCAM 系统可以提供全面的、易于使用的功能，以解决数控铣刀轨的生成、加工仿真等问题［1］。尤其对于复杂曲面的加工采用自动编程时，只要构建出零件的三维实体，在UGCAM中确定进给路径和切削用量，计算机便可计算出刀具轨迹，自动编制出零件的加工程序。

但是数控编程一般很难保证用同一把刀具把整个零件精加工出来［2］，因此在换另一把刀加工时就存在怎样使两把刀相接处光顺，这也是影响数控加工表面质量好坏的关键因素，即使用同一把刀加工，也会存在进刀处的接痕问题。

二、接刀痕产生原因分析

数控加工中产生接刀痕对产品的使用性能和工作寿命有直接影响，使产品达不到设计要求，这不仅与设备有关，还必须重视加工工艺的改进。根据切削加工理论，当被加工表面宽度大于刀具直径，需要多次走刀完成切削时，在两次走刀的刀具交接处就会产生接刀痕迹。另外，当沿刀具径向进给时，刀具再次经过已加工表面的部分区域时，还会产生微量切削现象，也会产生微小的接刀痕迹，造成切削纹理发生变化。因此下面对米老鼠图样加工过程中接刀痕形成的可能原因进行分析：

1.刀具对刀误差

在加工中心上采用多把刀加工零件，建立工件坐标系时，所使用到的每把刀都要对Z轴，不管是使用试切法还是对刀仪对刀，都很难保证做到零误差，因为对刀误差主要产生在对刀过程中，刀具在移动到起刀点位置时受操作系统的进给修调比例值影响［3］。

2.不合理的切削参数

切削参数与工件变形有较大的关系［4］，切削量大、进给速度快，工件被加工表面受刀具挤压变形大，接刀痕就明显，反之，则不明显。

3.刀具磨损

当刀具磨损到一定程度后，由于切削力增大，会引起工件表面变形较大，接刀痕就比较明显。

三、解决方案

本文所提到的曲面零件主要是米老鼠图样（如图1）的三维加工，通过对模型的全面分析，其加工工序共有五类：型腔铣粗加工、固定轮廓铣精加工、固定轮廓铣清根、精加工轮廓、精加工底面。

图1 零件模型

下面以UG数控编程软件为例，基于米老鼠图样的加工，主要谈以下四个工序加工时接刀痕处理的问题：（1）固定轮廓铣精加工曲面（2）固定轮廓铣精加工曲面时与平面的接刀光顺（3）固定轮廓铣清根加工（4）精加工轮廓。

1. 在数控铣床完成米老鼠图样的型腔铣两次粗加工之后，要换用球头铣刀进行精加工，首次铣削时，由于没有经验，按照常规默认区域铣削驱动方法，将切削模式选为跟随周边，铣削完成发现在米老鼠眼睛部位产生明显接刀痕（见图2）；为此打开固定轮廓铣参数设置对话框，改变参数的不同设置，观察仿真刀路，通过一次次的对比和分析，最后确定在其他参数不变的情况下，仅将切削模式选为同心往复，并且指定进刀点为米老鼠鼻子的（见图3）最高处，重新计算就会生成一圈圈同心圆似的加工刀路，消除了之前的接刀痕。通过优化刀具路径解决接刀痕问题的方法不仅有效地消除了接刀痕，还减少了抬刀，缩短了加工时间，提高了加工效率。图3与图4是改进前后实际切削效果的对比。

图2 有明显接痕

图3 无接痕

2. 固定轮廓铣精加工时平面与曲面的接顺。在用球头铣刀精铣曲面部分米老鼠图样时，为了避免球头铣刀在水平面上产生刀痕，可先将水平面复制一个，把复制的水平面抬高0.05mm，并把复制的水平面选为保护面［5］，这样曲面与水平面相接的部分球头铣刀就是加工不到的，必须换平刀来进行清根精加工。这时就把先前复制的水平面隐藏不要，只选曲面与实际的水平面即可，下面图4与图5是改进前后的仿真加工效果对比。

图 4（改进前）

图 5（改进后）

3. 清根加工时刀路的顺接。在数控铣床装好清根使用的刀具，对好刀，再把机床Z轴抬（0.02mm到0.05mm），起初最好多抬高一点，在机床开始运行清根刀路生成的NC代码时，先进行试切削，并目测曲面与水平面、曲面与曲面之间的交接接刀效果，也可用手去摸感觉接刀效果，如接刀不好，再把Z轴再下降少许，再试切削，如此反复，直到接刀良好再放心运行机床进行清根。

4. 精加工轮廓时的接刀光顺。此次铣削以米老鼠外形轮廓为切削边界，以底平面为依据指定切削区域，通过指定起始平面高度以及每刀的深度来确定切削层，进一步完成外轮廓的精加工。但是在实际加工过程中，有时候会因为对刀误差或者刀具底面不平在加工表面留下刮痕，为此，通过检查几何体选取保护面，并且设置切削参数里面的检查余量为0.01mm，这样刀具就会自动抬高0.01mm,永远也不会切削到底平面上，避免了刮痕，便于下面工序的接刀。另外，在此次铣削时，还采用了圆弧侧向进刀，实现了与清根时加工的接刀光顺。

四、结论

本文对曲面、平面加工时的接刀光顺问题以具体加工实例为载体进行了较为详尽的探讨与论述，使人们对平面、曲面的如何接刀光顺有一定的认识和了解。从而使加工出的零件更加光顺，这样的零件不仅外观更加美观，同时如果作为模具产品的话也可有效避免零件在接刀处出现应力集中现象，防止零件的开裂。

[1]张立文.刀具路径优化解决缸体接刀痕问题试验研究［J］.山东水利职业学院，2010（26）：86-90.

[2]钱杨林.数控铣削加工接刀光顺的研究［J］.湖南科技经贸职业学院，2011.

[3]高航，张耀满.基于UG 的CAD/CAM 技术［M］.北京：清华大学出版社，2005.

[4]魏强.UG NX数控铣加工编程的关键技术及应用[J].信息系统工程，2010.

[5]郝一舒,岳滨楠.UG环境下的叶轮高速铣销加工技术研究[J].现代制造工程,2009.

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1007-6344（2016）07-0272-01