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摘要：
本文中解决的对象是在圆柱面上进行复杂曲面造型时，容易产生的变形问题，解决生成多轴联动数控加工程序时，容易产生的过切、欠切和刀轴干涉问题等。通过不断的学习与试验，获得了良好的加工效果。
关键词： 多轴加工； 曲线缠绕； 可变轴轮廓铣
【中图分类号】TG512
【文献标识码】A
【文章编号】2236-1879（2017）07-0303-01
前言：多轴加工技术是当今制造技术中的高新技术，它涉及到计算机三维造型、CAM自動编程技术、测量技术、制造工艺学、加工仿真技术等多学科交叉的综合技术，因此具有较高的技术难度。文中所使用的CAD/CAM软件UG是当今世界上最先进且高度集成的CAD/CAM/CAE高端软件之一，其中UG加工模块可以提供有效、精确、灵活的多轴加工策略，有一系列的刀轴控制方法，支持在加工复杂表面时可精确控制机床刀轴的运动方式，并且同时可以进行碰撞和干涉检查。本文将以UG NX8.5中文版为例，详细阐述从造型到应用四轴加工技术进行3D轮廓铣削的过程，内容涉及到实体造型技巧、多轴加工技术、加工参数设定，粗精加工编程及VERICUT仿真加工技术等，并例举了造型和加工过程中出现的问题与解决方案，改善了此类零件的加工质量。
一、圆柱面上进行3D轮廓（LOGO）造型
（1）零件实体造型时，如图1-1所示零件，首先将已绘制好的平面曲线附着到圆柱面上，一般会将曲线直接利用“投影”功能沿某个方向投影到圆柱面，但所投影的曲线就会产生局部被拉长或缩短的变形，当附着到圆柱面上的曲线宽度超过投影圆柱直径时，由于投影面宽度小，导致投影曲线投影到圆柱面下半部分，并产生了多余的连结曲线，其变形严重。多次尝试后，在绘制3D轮廓曲线采用“曲线缠绕”功能来完成这部分造型效果较好，如下图1-2、1-3所示，圆柱面上绿色线部分为垂直投影的结果，产生了变形，红色曲线是用曲线缠绕功能得到的结果，其曲线可以很好的附在圆柱面上。
图 1-1
图1-2图1-3
（2）在产生凸起实体部分，如直接将轮廓进行“拉伸”，其侧壁与圆柱面不垂直，由于刀轴方向一般朝向旋转轴线，这样会导致加工零件轮廓的欠切和过切现象，带来加工问题。所以此处应采用“曲面加厚”功能完成这部分造型，保证侧壁与圆柱面的垂直。
二、圆柱面上3D轮廓加工程序编制
根据零件的特点，可先采用大的球头刀具完成LOGO以外曲面部分的铣削，再使小的刀具来成LOGO的粗精工，坐标原点设置在圆柱左端面中心位置，其加工方法都是采用“可变轴轮廓铣”，可变轴轮廓铣是指在加工过程中通过控制刀轴、投射方向和驱动方法来生成复杂零件的加工刀轨。
采用“可变轴轮廓铣”加工此类零件有两种方法，两种方法在控制刀轴、投射方向及切削参数等设置方法一致，但两种驱动方法不同。
一种方法是直接用用加工区域来生成加工轨迹，也就是“区域驱动”，这个操作一般都能很好应用，但轮廓清角时，采用“曲线/点驱动”，由于使用“曲线/点驱动”方法来产生刀轨，所以刀具的对刀点是沿曲线生成刀轨，这样会造成零件的过切，因此所选择的曲线应该是偏移了一个刀具半径值后的曲线轮廓。该曲线获取的方法是利用凸起部分四周的侧面来获得，先将所有侧面全部往外偏移一个加工刀具半径值，然后利用抽取曲线命令来获得曲线，将此曲线作为“曲线/点驱动”驱动体，生成精加工刀具轨迹。
上述方法在一般情况下都是较实用的，但如果圆柱面上的造型较复杂，其粗加采用曲面区域驱动容易产生较多的抬刀，在进行轮廓精加工时，驱动曲线的生成操作也复杂，如果能将规则的2D刀轨转换成四轴刀轨，这样就能减少抬刀与轮廓加工操作复杂的问题。
第二种方法的过程有些复杂，但最后得到的刀轨相对第一种要更理想。首先完成零件的造型，抽取出圆柱面上凸起的轮廓曲线，然后使用“展开曲线”把抽取的曲线展开成平面曲线，特别注意在展开曲线时，一定要在展开曲线的起始位置把曲线打断，否则曲线展开位置容易出现问题。接着用“PLANAR MILL”产生2D刀轨，使用定制的后处理程序产生刀位点数据，再通过“样条”-“通过点”-“曲线阶次”为1-“文件中的点”把刀位点数据拟合生成样条曲线，如图1-4所示。再将重新拟合的样条曲线“缠绕”到圆柱面上，得到的曲线即是生成“可变轴轮廓铣”中，驱动方式为“曲线/点”的驱动体，最后生成完成刀轨计算。
对于多轴加工零件，可在最后利用VERICUT加工仿真软件完成程序验证及机床的干涉情况，本文将上述所有刀路在VERIUCT中仿真后，确定了加工程序的正确性，其仿真环境与结果如下图1-5所示。
三、总结
四轴3d轮廓加工是数控铣削编程中应用较多的案例，还可引伸为四轴柱面曲线、四轴凸台等加工方案。本文是根据实际应用过程中的一些技巧，结合零件特征、加工工艺例举和总结了在UG8.5中如何编制类似零件的加工程序及注意事项。实际运用中要结合零件特点、CAD/CAM提供的解决方法、加工工艺及仿问真软件等知识来解决生产中的题，从而提高工作效率。
参考文献
[1]展迪优.UG NX 8.0数控加工教程.机械工业出版社，2012
[2]杨胜群.VERICUT数控加工仿真技术.清华大学出版社， 2006.
本文中解决的对象是在圆柱面上进行复杂曲面造型时，容易产生的变形问题，解决生成多轴联动数控加工程序时，容易产生的过切、欠切和刀轴干涉问题等。通过不断的学习与试验，获得了良好的加工效果。
关键词： 多轴加工； 曲线缠绕； 可变轴轮廓铣
【中图分类号】TG512
【文献标识码】A
【文章编号】2236-1879（2017）07-0303-01
前言：多轴加工技术是当今制造技术中的高新技术，它涉及到计算机三维造型、CAM自動编程技术、测量技术、制造工艺学、加工仿真技术等多学科交叉的综合技术，因此具有较高的技术难度。文中所使用的CAD/CAM软件UG是当今世界上最先进且高度集成的CAD/CAM/CAE高端软件之一，其中UG加工模块可以提供有效、精确、灵活的多轴加工策略，有一系列的刀轴控制方法，支持在加工复杂表面时可精确控制机床刀轴的运动方式，并且同时可以进行碰撞和干涉检查。本文将以UG NX8.5中文版为例，详细阐述从造型到应用四轴加工技术进行3D轮廓铣削的过程，内容涉及到实体造型技巧、多轴加工技术、加工参数设定，粗精加工编程及VERICUT仿真加工技术等，并例举了造型和加工过程中出现的问题与解决方案，改善了此类零件的加工质量。
一、圆柱面上进行3D轮廓（LOGO）造型
（1）零件实体造型时，如图1-1所示零件，首先将已绘制好的平面曲线附着到圆柱面上，一般会将曲线直接利用“投影”功能沿某个方向投影到圆柱面，但所投影的曲线就会产生局部被拉长或缩短的变形，当附着到圆柱面上的曲线宽度超过投影圆柱直径时，由于投影面宽度小，导致投影曲线投影到圆柱面下半部分，并产生了多余的连结曲线，其变形严重。多次尝试后，在绘制3D轮廓曲线采用“曲线缠绕”功能来完成这部分造型效果较好，如下图1-2、1-3所示，圆柱面上绿色线部分为垂直投影的结果，产生了变形，红色曲线是用曲线缠绕功能得到的结果，其曲线可以很好的附在圆柱面上。
图 1-1
图1-2图1-3
（2）在产生凸起实体部分，如直接将轮廓进行“拉伸”，其侧壁与圆柱面不垂直，由于刀轴方向一般朝向旋转轴线，这样会导致加工零件轮廓的欠切和过切现象，带来加工问题。所以此处应采用“曲面加厚”功能完成这部分造型，保证侧壁与圆柱面的垂直。
二、圆柱面上3D轮廓加工程序编制
根据零件的特点，可先采用大的球头刀具完成LOGO以外曲面部分的铣削，再使小的刀具来成LOGO的粗精工，坐标原点设置在圆柱左端面中心位置，其加工方法都是采用“可变轴轮廓铣”，可变轴轮廓铣是指在加工过程中通过控制刀轴、投射方向和驱动方法来生成复杂零件的加工刀轨。
采用“可变轴轮廓铣”加工此类零件有两种方法，两种方法在控制刀轴、投射方向及切削参数等设置方法一致，但两种驱动方法不同。
一种方法是直接用用加工区域来生成加工轨迹，也就是“区域驱动”，这个操作一般都能很好应用，但轮廓清角时，采用“曲线/点驱动”，由于使用“曲线/点驱动”方法来产生刀轨，所以刀具的对刀点是沿曲线生成刀轨，这样会造成零件的过切，因此所选择的曲线应该是偏移了一个刀具半径值后的曲线轮廓。该曲线获取的方法是利用凸起部分四周的侧面来获得，先将所有侧面全部往外偏移一个加工刀具半径值，然后利用抽取曲线命令来获得曲线，将此曲线作为“曲线/点驱动”驱动体，生成精加工刀具轨迹。
上述方法在一般情况下都是较实用的，但如果圆柱面上的造型较复杂，其粗加采用曲面区域驱动容易产生较多的抬刀，在进行轮廓精加工时，驱动曲线的生成操作也复杂，如果能将规则的2D刀轨转换成四轴刀轨，这样就能减少抬刀与轮廓加工操作复杂的问题。
第二种方法的过程有些复杂，但最后得到的刀轨相对第一种要更理想。首先完成零件的造型，抽取出圆柱面上凸起的轮廓曲线，然后使用“展开曲线”把抽取的曲线展开成平面曲线，特别注意在展开曲线时，一定要在展开曲线的起始位置把曲线打断，否则曲线展开位置容易出现问题。接着用“PLANAR MILL”产生2D刀轨，使用定制的后处理程序产生刀位点数据，再通过“样条”-“通过点”-“曲线阶次”为1-“文件中的点”把刀位点数据拟合生成样条曲线，如图1-4所示。再将重新拟合的样条曲线“缠绕”到圆柱面上，得到的曲线即是生成“可变轴轮廓铣”中，驱动方式为“曲线/点”的驱动体，最后生成完成刀轨计算。
对于多轴加工零件，可在最后利用VERICUT加工仿真软件完成程序验证及机床的干涉情况，本文将上述所有刀路在VERIUCT中仿真后，确定了加工程序的正确性，其仿真环境与结果如下图1-5所示。
三、总结
四轴3d轮廓加工是数控铣削编程中应用较多的案例，还可引伸为四轴柱面曲线、四轴凸台等加工方案。本文是根据实际应用过程中的一些技巧，结合零件特征、加工工艺例举和总结了在UG8.5中如何编制类似零件的加工程序及注意事项。实际运用中要结合零件特点、CAD/CAM提供的解决方法、加工工艺及仿问真软件等知识来解决生产中的题，从而提高工作效率。
参考文献
[1]展迪优.UG NX 8.0数控加工教程.机械工业出版社，2012
[2]杨胜群.VERICUT数控加工仿真技术.清华大学出版社， 2006.