非简单曲面数控制造方式
摘要：随着工业机械制造业的不断发展，产品零件类型也呈现多样化的发展趋势，尤其是非简单螺旋曲面转子、鼓风机、汽轮机当中的非简单曲面叶片零件，其应用面逐渐变广，并且产品的性能和质量取决于零件的制造水平，因此非简单曲面数控制造已经成为行业中的重点以及难点。
下载论文网 关键词：机械制造；非简单曲面；数控制造 中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009—2374（2014）11—0053—02 1 非简单曲面数控制造方式分析 鼓风机、汽轮机、透平机叶片、橡塑挤出机转子、螺杆泵转子以及螺杆压缩机转子等一系列产品的非简单曲面的外表结构复杂，切削以及制造的要求标准高，对于质量和准确度都设定了很高的标准。
对于此类非简单细长曲面数控铣削加工的难题采用多轴联动一次包络铣削成形非简单曲面零件的方式较为有效，其基础是建立在外圆环形盘铣刀以及内圆环形旋风铣刀的数控轨迹上。
主要优势有：表面平滑整洁、提高了制造效率、保证了加工的准确度。
一方面，外圆环形盘铣刀包络铣削技术的原理是通过外圆环形盘铣刀上的硬质合金机夹刀片刀尖圆弧回转以实现外圆环的基本形状，在运行过程中，刀具主要是以旋转为主，然后在数控系统的控制下分别利用径向、轴向、摆动、转动的四个辅助运动对零件表面逐点插补，在啮合轨迹的辅助下让刀具和零件保持相对运动的状态，最终实现包络铣削成形。
另一方面，内圆环形旋风铣刀包络铣削技术并不同于常规的铣削工艺，进行此项加工工序主要承载工具为圆环形旋风状刀盘、刀片等，以标准刀盘作为依托，与质地较为坚硬的机夹刀片其刀尖顶端产生作用，形成轨迹圆弧，而后发挥其回转作用，生成对应的回转路径，形成加工螺旋曲面。
内圆环形旋风铣刀包络铣削技术的制造效率比当前所用的指状铣刀加工工艺的效率提高了许多。
2 非简单曲面数控制造中的注意要素 2.1 非简单曲面定位 工件定位是柔性、小批量制造中的难点，主要是因为工件的调整、装夹、尺寸检测等环节需要消耗较高的成本。
以往是采用机械夹具或者量规的方式装夹，但是有的工件对于精度有特殊要求，那么就需要与其相配套的夹具，而制作新的夹具不仅提高了制造成本，也消耗了大量的时间，尤其是参考点识别难度较大的工件，需要长时间的装夹，这就导致得不偿失。
工件测量的装夹方法有效避免了以上情况，在装夹不精准的情况下依然可以实现准确度较高的切割，减少了工件的制作周期也使费用控制在合理的范围之内，同时也可以利用检测曲面毛坯工件进行定位从而调整工件毛坯曲面的加工余量的分布，降低了制作量与时间。
2.2 非简单曲面的粗加工及机床数控技术 沿型加工时当前大型非简单曲面加工中的主要方式，此类非简单曲面例如汽车的覆盖件等均使用铸造而成，在铸造过程中，毛坯曲面容易出现变形，进而导致空走刀的情况，严重影响了切削的效率。
对此等高面法能够将刀具运行轨道固定在二维平面中，所以降低了空走刀的现象，在等高面法当中，八叉树用来表示单元切削法的三维模型，这样一来难以把握加工余量的准确计算，另外因曲面较多的是以参数的方式呈现，但是网格高度法是用曲面显式来表达，因此其存在诸多问题。
在粗加工中，等高面是否存在加工余量要具体分析，尽量避免空走刀情况的出现。
当前数控机床以及数控制造用刀具有了很大的发展，其性能相比以前也提高了很多，但是性能仍有发展潜力，例如数控机床在进行工件制造时，选择的参数过于谨慎，而没有注意参数的设置应该和机床以及刀具相协调，只有这样才能完全发挥出数控机床的使用价值。
数控技术未来主要的发展方向是高效加工，这里说的高效加工并不是越高越好，而是在机床能够负荷的极限运动内进行制造，发挥出数控机床的最大功能，但同时保证安全。
2.3 非简单曲面数控制造的成本控制 非简单曲面的加工效率，实质上就是切削效率，但同时切削效率取决于切削用量。
在非简单曲面的制造中，受到特殊工件的限制，使得制造过程中只能降低切削进给速，同时人工干预在速度较高的时候也发挥不出作用。
正是由于以上因素导致数控机床的性能价值大打折扣。
另外在非简单曲面的粗加工时，被切削的材料较大，为了保证加工效率，在设置参数的时候，如果切削深度和进给速度都大，那么切削力就大，伴随而来的就是打刀以及刀具磨损，降低了刀具的使用寿命，间接的增加了制造成本，除此以外，切削力大会导致机床的振动频繁，机床支撑部分的耗损程度会加快，长此以往会影响机床的加工精度，当前对于粗加工的进给速度没有明确的改善方式。
提升精加工的加工效率必须建立在加工质量的前提下，精加工中涉及频繁的换刀，容易在加工面上遗留接刀刮痕，从而使加工面的加工质量受到不良影响，所以精加工必须统筹考虑刀具的使用寿命以及参数的设置，参数设置的重点是构建瞬时切削力模型，切削力系数计算的核心内容是系数的回归分析计算，而回归分析甲酸的难度较大，需要实验验证，距离应用还有一定的 差距。
3 结语 根据外圆环形盘铣刀以及内圆环形旋风铣刀产生的数控轨迹开展机床的多轴联动一次包络铣削成形非简单细长曲面是一种有效的、新型的曲面数控制造方式，相比指状球头铣刀的曲面制造技术其制作效率高、质量好、高柔性以及制作成本低，因此适用于不同种类的非简单螺旋曲面以及细长叶片曲面的制作当中，随着今后外圆环形盘铣刀铣削技术的不断成熟，会进一步提高其铣削的精度和硬度。
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