基于UG NX的奖杯零件多轴数控加工

摘要：介绍了奖杯零件的数控加工工艺，基于UG NX软件的奖杯零件多轴数控加工方法，可消除定位加工曲面时机床产生的接刀误差，使所加工的曲面连续且光滑。

关键词：奖杯零件;多轴数控加工;UG NX

0 引言

UG NX软件给用户提供了丰富的变轴编程功能，其中可变轴曲面轮廓铣是指加工过程中刀轴的方向线可以连续变化，以实现连续多轴联动加工，这种加工方法可以克服定位加工曲面时机床产生的接刀误差，使所加工的曲面连续且光滑。在实际加工过程中，要根据具体加工零件，恰当选取驱动方法及轴向控制方法，使刀位点在零件上分布均匀，旋转轴的摆动角度在机床的允许行程内，并且倾斜轴的摆动角度尽可能小。

1 奖杯零件工艺分析

某奖杯模型如图1所示，该零件是工艺品，零件尺寸公差为±0.05  mm。零件的毛坯材料为？准60 mm×175 mm的铝合金实心圆棒料，为减少在五轴联动数控机床的开粗加工时间，可以先把毛坯料用车床切削去除尽可能多的余料，保证直径尺寸为53.9 mm×169 mm，然后上五轴机床数控铣，装夹方案采用三爪自定心卡盘装夹。先对左右两半部分进行型腔铣粗加工，半精加工，再进行变轴轮廓曲面铣精加工，再斜面光刀精加工，接着用小刀具刻字，最后线切割，切除多余的夹持料。

2 奖杯零件加工编程过程

2.1    零件开粗

经过车削后的毛坯还有较大的余料需要去除，粗加工采用型腔铣定位粗铣加工。毛坯设置为包容圆柱体，先创建轴线方向为+X的型腔铣粗加工刀路，设置？准10 mm的平底刀，余量为0.3 mm，层深为0.5 mm。主轴转速2 000 r/min，进给率500 mm/min，创建型腔铣粗加工刀路，再复制刀路，创建轴线方向为-X的型腔铣刀路，注意切削层要超过最大外径处，保证两次刀路的衔接。图2为奖杯零件粗加工刀路。

2.2    外形曲面半精加工

外形曲面半精加工采用区域轮廓铣，使用刀具为R3 mm的球头刀，余量为0.1 mm，步距为0.15 mm。主轴转速3 000 r/min，进给率1 000 mm/min，图3为外形曲面半精加工刀路。

2.3    外形曲面精加工

外形曲面精加工采用多轴加工中的可变轮廓铣，设置驱动体为曲面（包容圆柱体的最大外径片体），使用刀具为R2 mm的球头刀，余量为0 mm，曲面区域驱动参数按步距的残留高度0.01 mm计算得到。主轴转速4 500 r/min，进给率1 500 mm/min。图4为外形曲面精加工刀路。

2.4    斜面光刀

斜面光刀采用定向平面铣。创建平面铣加工刀路，刀轴为垂直于斜面，使用刀具？准10 mm的平底刀，余量为0 mm。主轴转速2 000 r/min，进给率500 mm/min。创建一个平面的刀路，然后旋转刀路，得到其他5个斜面刀路。图5为斜面光刀刀路。

2.5    底座刻字精加工

底座刻字精加工也采用多轴加工中的可变轮廓铣，设置驱动体为曲线，选取字体为驱动体，注意每一个独立的笔画线条选取完成以后，单击鼠标中键，再选下一个封闭线条，使用刀具？准1 mm的键槽铣刀，余量为0 mm，刻字深度为-0.2 mm，主轴转速4 500 r/min，进给率500 mm/min。图6为刻字刀路。

2.6    生成后处理程序

选取开粗刀路，选取五轴后处理器，生成粗加工后处理程序，再依次生成外形曲面半精加工后处理程序、外形曲面精加工后处理程序、斜面光刀后处理程序以及底座刻字精加工后处理程序。

3 奖杯零件Vericut仿真验证

程序的正确与否需要用Vericut仿真软件进行仿真验证，仿真结果分析了零件有无干涉情况，有无过切、欠切等情况。若切削模型不理想，需要调整和更换NC程序，再次仿真加工，直至切削模型与设计原型一致，然后对程序进行优化。图7为Vericut软件机床仿真验证结果。

4 结语

本文以某獎杯零件数控加工为例，介绍了零件的工艺工装、UG NX软件编程过程和Vericut软件仿真加工过程，经Vericut软件仿真加工验证，该加工刀路合理可行。

[参考文献]

[1] 寇文化.UG NX8.0数控铣多轴加工工艺与编程[M].北京：化学工业出版社，2018.

[2] 刘学航，廖璘志.基于Powermill的大力神杯零件数控编程与仿真[J].机械工程师，2015（7）：22-25.

收稿日期：2020-02-06

作者简介：曹旺萍（1973—），女，江苏南京人，实验师，研究方向：数控编程及加工。