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摘 要：本文基于cimatron软件的CAM加工环境，通过对加工方法和刀具的选择和分析优化，结合零件的数控加工工艺，编制出合理的、效率高的、能加工较好表面质量的程序。解释了一些曲面加工要点。同时结合实例对零件加工的具体参数设置，刀路轨迹的生成为曲面零件加工做出参考。
关键词：cimatron；曲面零件；加工工艺
1.引言
随着数控机床的出现，特别是高速加工中心的出现，自由曲面的加工可以通过软件自动编程来实现，这样就大大提高了曲面的加工精度和表面质量。同时，使用CAM软件来实现零件的编程结合数控加工中心的加工也加大了机械加工范围。在Cimatron软件中有一系列专门针对曲面加工的方式策略，也可以通过五轴航空铣来生成三轴加工程序。通过合理的选择加工方式可以高质量的加工出绝大多数的复杂曲面。复杂型曲面一般采用球头铣刀来进行精加工，数控程序给出的加工轨迹是刀头球心的运动轨迹。
2.曲面加工的技术要点
2.1曲面零件的加工方式
曲面加工主要是由数控铣床或加工中心等多轴联动机床来完成，对于曲面特别是复杂曲面，如叶片，模具的加工，甚至需要五轴联动机床来完成加工。加工中心对自由曲面的连续铣削加工，有行切法、环切法、层切法、等高加工等几种方法。行切法具有编程简单和切削效率高等特点，但是由于刀具在行切平面内运动，切曲面的曲率不同和定位等原因，会导致行间的残留高度相差较大，因此常用于粗加工。层切法加工是在等高面上切除加工余量，其实质是一种两轴半的分层处理加工方法，在层切法加工过程中，走刀轨迹被限制在二维平面内，方便了刀具轨迹的优化，空刀现象大大减少，切削效率高，因此，层切法是一种高效的粗加工方法。
2.2步长的确定
加工步长是构成曲面刀具轨迹的一个重要参数，它的确定是刀具轨迹生成的关键因素，加工步长小，则刀具轨迹上的刀位数据密度大，零件程序增加，加工效率减慢。
2.3行距的确定
2.4切削用量的确定
切削用量主要包括主轴的转速和加工步长，对于不同的加工方法，需要运用不同的切削用量，因此，需要合理的选择切削用量，其原则是，粗加工时，一般是以提高加工效率为主，但也需要考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工时，在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本等。总之，切削用量是在结合机床参数性能和刀具的材料和切削能力等综合条件下进行合理的选择和设定。
2.5加工余量的确定
加工余量的大小，对于零件的加工质量和生产效率及经济性均有较大的影响，余量过小，会因零件不可避免的安装误差而导致工件加工余量欠缺，导致生产出废品。若加工余量过大，不仅增加材料，动力、刀具和加工时间的消耗而也提高了成本。
3.曲面加工实例
3.1曲面造型
如图3-1所示待加工曲面，由于零件的特殊要求。此曲面为两条不同正弦曲线之间形成的混合曲面，形状要求较高，因此对加工和造型编程都有较高的要求。在造型的时候借用cimatron的曲线外挂通过如下公式生成上下两条曲线〔公式如下：下封闭曲线x=4*sin（u）、y=4*cos（u）、z=1*sin（u*5）、Umin=353.755、Umax<360、Ustep=0.1。上封闭曲线x=10*sin（u）、y=10*cos（u）、z=1*sin（u*5）、Umin=353.755、Umax<360、Ustep=0.1〕，然后连接上下两条曲线生成图3-1的零件曲面。
3.2曲面加工
为了更好的加工出此曲面，可采用五轴航空铣的铣削策略进行加工。尽管在cimatron加工方式中还有其他的策略可以用来加工次曲面，但是在这里采用五轴航空铣可以产生更好的加工刀路轨迹，在选择限制加工曲面的时候选择两曲线之间的仿形铣，这样可以用较短的时间产生较好的加工效果。通过cimatron软件计算产生图3-2的刀路轨迹。
4.结束语
曲面零件一种很常见的零件，由于其形状的特殊性，对表面质量的要求较高，因此在加工时需制定好加工工艺，在日常的加工过程中通常会借助计算机CAD/CAM软件进行造型，编程及帮助完成设计零件的工艺路线。大大减轻了编程的繁琐，也提高了曲面的加工质量。文章结合简单曲面实例的加工，总结了一些曲面零件的加工方法方案。
参考文献：
[1]蒋建强主编.数控编程技术200例[M]，北京希望电子出版社， 2004.3
[2]王荣兴主编.数控铣削加工实训[M]，华东师范大学出版社，2008.3
[3]邓劲莲，曹焕亚.基于Cimatron的复杂曲面数控加工研究，2006.11
[4]李东君.曲面数控加工中的误差分析与优化，2010.1
[5]肖调生，潘建新，周小红.浅谈球头铣刀加工曲面时刀具路径的优化，2008.10
关键词：cimatron；曲面零件；加工工艺
1.引言
随着数控机床的出现，特别是高速加工中心的出现，自由曲面的加工可以通过软件自动编程来实现，这样就大大提高了曲面的加工精度和表面质量。同时，使用CAM软件来实现零件的编程结合数控加工中心的加工也加大了机械加工范围。在Cimatron软件中有一系列专门针对曲面加工的方式策略，也可以通过五轴航空铣来生成三轴加工程序。通过合理的选择加工方式可以高质量的加工出绝大多数的复杂曲面。复杂型曲面一般采用球头铣刀来进行精加工，数控程序给出的加工轨迹是刀头球心的运动轨迹。
2.曲面加工的技术要点
2.1曲面零件的加工方式
曲面加工主要是由数控铣床或加工中心等多轴联动机床来完成，对于曲面特别是复杂曲面，如叶片，模具的加工，甚至需要五轴联动机床来完成加工。加工中心对自由曲面的连续铣削加工，有行切法、环切法、层切法、等高加工等几种方法。行切法具有编程简单和切削效率高等特点，但是由于刀具在行切平面内运动，切曲面的曲率不同和定位等原因，会导致行间的残留高度相差较大，因此常用于粗加工。层切法加工是在等高面上切除加工余量，其实质是一种两轴半的分层处理加工方法，在层切法加工过程中，走刀轨迹被限制在二维平面内，方便了刀具轨迹的优化，空刀现象大大减少，切削效率高，因此，层切法是一种高效的粗加工方法。
2.2步长的确定
加工步长是构成曲面刀具轨迹的一个重要参数，它的确定是刀具轨迹生成的关键因素，加工步长小，则刀具轨迹上的刀位数据密度大，零件程序增加，加工效率减慢。
2.3行距的确定
2.4切削用量的确定
切削用量主要包括主轴的转速和加工步长，对于不同的加工方法，需要运用不同的切削用量，因此，需要合理的选择切削用量，其原则是，粗加工时，一般是以提高加工效率为主，但也需要考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工时，在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本等。总之，切削用量是在结合机床参数性能和刀具的材料和切削能力等综合条件下进行合理的选择和设定。
2.5加工余量的确定
加工余量的大小，对于零件的加工质量和生产效率及经济性均有较大的影响，余量过小，会因零件不可避免的安装误差而导致工件加工余量欠缺，导致生产出废品。若加工余量过大，不仅增加材料，动力、刀具和加工时间的消耗而也提高了成本。
3.曲面加工实例
3.1曲面造型
如图3-1所示待加工曲面，由于零件的特殊要求。此曲面为两条不同正弦曲线之间形成的混合曲面，形状要求较高，因此对加工和造型编程都有较高的要求。在造型的时候借用cimatron的曲线外挂通过如下公式生成上下两条曲线〔公式如下：下封闭曲线x=4*sin（u）、y=4*cos（u）、z=1*sin（u*5）、Umin=353.755、Umax<360、Ustep=0.1。上封闭曲线x=10*sin（u）、y=10*cos（u）、z=1*sin（u*5）、Umin=353.755、Umax<360、Ustep=0.1〕，然后连接上下两条曲线生成图3-1的零件曲面。
3.2曲面加工
为了更好的加工出此曲面，可采用五轴航空铣的铣削策略进行加工。尽管在cimatron加工方式中还有其他的策略可以用来加工次曲面，但是在这里采用五轴航空铣可以产生更好的加工刀路轨迹，在选择限制加工曲面的时候选择两曲线之间的仿形铣，这样可以用较短的时间产生较好的加工效果。通过cimatron软件计算产生图3-2的刀路轨迹。
4.结束语
曲面零件一种很常见的零件，由于其形状的特殊性，对表面质量的要求较高，因此在加工时需制定好加工工艺，在日常的加工过程中通常会借助计算机CAD/CAM软件进行造型，编程及帮助完成设计零件的工艺路线。大大减轻了编程的繁琐，也提高了曲面的加工质量。文章结合简单曲面实例的加工，总结了一些曲面零件的加工方法方案。
参考文献：
[1]蒋建强主编.数控编程技术200例[M]，北京希望电子出版社， 2004.3
[2]王荣兴主编.数控铣削加工实训[M]，华东师范大学出版社，2008.3
[3]邓劲莲，曹焕亚.基于Cimatron的复杂曲面数控加工研究，2006.11
[4]李东君.曲面数控加工中的误差分析与优化，2010.1
[5]肖调生，潘建新，周小红.浅谈球头铣刀加工曲面时刀具路径的优化，2008.10