數(shù)控加工是一種可編程的柔性加工方法。數(shù)控機(jī)床正向著高速、高精、高柔性、復(fù)合化的方向發(fā)展，故適用于精度高，形狀復(fù)雜的零件的加工。生產(chǎn)編號為R1928壓力容器上的關(guān)鍵件——鍛管，不僅公差要求極為嚴(yán)格，而且鍛管內(nèi)壁與頂面R1924圓弧相交的過渡圓弧構(gòu)成了復(fù)雜的空間曲面。在加工該部位時，若采用手工編程的方式進(jìn)行加工則相當(dāng)困難，因此，為保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度，我們根據(jù)UG的特點(diǎn)，采用自動編程的方式，將頂面R1924圓弧與其內(nèi)壁相交的R25過渡圓弧，同時進(jìn)行編程加工，從而滿足圖樣及工藝的各項技術(shù)要求。

一、鍛管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工方案的確定

　?。ㄒ唬┤鐖D1所示，鍛管零件頂面R1924圓弧中心與鍛管中心線不一致，成5.88°夾角，因此鍛管內(nèi)壁與頂面圓弧相交的過渡圓弧R25構(gòu)成了復(fù)雜的空間曲面，手工編程極為困難，如圖1所示。

　?。ǘ┰摦a(chǎn)品材質(zhì)為SA182-GRF22CI3N，材質(zhì)特殊，不但極為少見，而且切削性能差，切削抗力大，在加工過程中刀具易磨損，常規(guī)刀具難以勝任。

　　根據(jù)鍛管的加工內(nèi)容及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用在TK42200數(shù)控龍門銑鏜床上，將，頂面R1924圓弧及R25渡圓弧通過NX4.0編程一次性加工完成。

二、鍛管的CAD建模

　　NX是一套CAD/CAM軟件，它最早應(yīng)用于美國麥道飛機(jī)公司，是從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來的軟件。NX的CAD功能可以繪制2D和3D圖形，構(gòu)建自由曲面的功能更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于同類的CAD軟件。

　　（一）首先，進(jìn)入NX4.O的建模環(huán)境，然后采用繪制草圖功能，在XZ平面根據(jù)圖樣要求畫出各實體輪廓的截面線，如圖2所示。

圖2 繪制實體輪廓的截面線

　?。ǘ┤缓?，根據(jù)所作好的草圖通過回轉(zhuǎn)功能構(gòu)建實體，再通過倒圓角功能，將鍛管內(nèi)壁與頂面R1924圓弧相交的R25圓弧倒角進(jìn)行圓弧過渡，如圖3所示。

圖3 構(gòu)建實體

三、鍛管的CAM加工

　　CAM是指計算機(jī)輔助制造，NX4.0的CAM功能方便直觀，可以直接在點(diǎn)、線、曲面、實體上產(chǎn)生刀軌，其后置處理文件是一種用戶回答式的自由修改文件，默認(rèn)的后置處理文件與FANUC控制系統(tǒng)的NC機(jī)床無縫集成。

　　鍛管毛坯來料為鍛件，頂面R1924圓弧與其內(nèi)壁相交的R25過渡圓弧需要進(jìn)行半精加工和精加工。在進(jìn)行CAM時，利用NX4.0加工界面中的-Create Tool（創(chuàng)建刀具）-Create Geometry（創(chuàng)建幾何體）-Create Operation（創(chuàng)建操作）來進(jìn)行加工，半精加工和精加工中可以根據(jù)被加工的面生成偏置面來進(jìn)行加工。

　　由于所加工的面為復(fù)合型面，所以選擇球頭刀進(jìn)行加工。首先，進(jìn)入Create Tool界面，選擇Milling Tool與Ball Mill菜單（創(chuàng)建球刀），并在刀具窗口對話欄內(nèi)輸入所使用球刀具的相關(guān)參數(shù)。

　　然后，選擇“Create Geometr”（創(chuàng)建幾何體）功能模塊，并根據(jù)毛坯的實際情況創(chuàng)建毛坯，。緊接著就是CAM整個過程中最關(guān)鍵的部分“Create Operation”（創(chuàng)建操作），首先在加工類型里面選擇mill-contour(輪廓銑削)，并選擇“Contour-Area”（曲面）加工方式，在Use Tool菜單欄里選擇開始所設(shè)定好的球刀名稱。 

　　接著，進(jìn)入“Area Milling Method”（區(qū)域銑削驅(qū)動方式）功能模塊，在“Pattem”（走刀方式）下拉菜單里選擇“Follow Periphery”（跟隨周邊加工方式），在“step over”下拉菜單里選擇“scallop”選項，將刀具步距設(shè)定成0.50mm（精加工步距），半精加工時刀具步距設(shè)定成1mm，。確定后，通過“Cut Area”（加工區(qū)域）功能模塊選擇被加工區(qū)域，即鍛管頂面R1924圓弧與其內(nèi)壁相交的R25過渡圓弧，并在“feeds and speeds”功能模塊里設(shè)定加工時刀具的轉(zhuǎn)速(S)和進(jìn)給速度(F)，根據(jù)切削三要素原理，通過計算：轉(zhuǎn)速為n=800r/min，刀具進(jìn)給為f=1000mm/min。由于該件邊緣無需圓滑，因此，需在“Cutting Parameters”菜單中將“Remove Edge Traces”（移出邊緣跟蹤）選項選取，各步驟執(zhí)行完后，。

四、后處理

　　NX4.0系統(tǒng)分為主處理程序和后置處理程序兩大部分。主處理程序針對加工對象，加工系統(tǒng)建立3D模型，計算刀具軌跡，生成NCI文件（刀具路徑文件）。NCI文件是一個用ASCII碼編寫包括NC程序的全部資料的文件。后置處理系統(tǒng)配置了適應(yīng)單一類型控制系統(tǒng)的通用后處理，該后置處理提供了一種功能數(shù)據(jù)庫模型，用戶根據(jù)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況，可以對其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改和編譯，定制出適應(yīng)某一數(shù)控機(jī)床的專用后置處理程序。其文件的擴(kuò)展名為PST，定義了切削加工參數(shù)、NC程式格式、輔助指令，接口功能等。默認(rèn)的MPFAN.PST是內(nèi)定成適應(yīng)FANUC控制器的通用格式，如FANUC 3M、FANUC 6M、FANUCO-M等。

　　通過后置處理操作，系統(tǒng)自動產(chǎn)生NC程式，如下：

五、程序輸入及加工

　　由于NX4.0所生成的程序有幾十萬句，需占用很大的磁盤空間，但是NC機(jī)床的磁泡存儲器容量有限，以往遇到此類情況，通常都是采用DNC（直接控制）的解決方案，將PC機(jī)與NC機(jī)床RS232接口通訊。通過“CIMCOEdit5”模擬軟件中的Communications(通訊)功能，設(shè)置傳輸文件格式、串口，傳輸速率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位等與CNC控制器的參數(shù)一致從而實現(xiàn)在線加工。但是，由于該NC設(shè)備RS232接口出錯，無法采用DNC方式加工。因此，我們根據(jù)NC機(jī)床磁盤空間的大小，將所生成的程序進(jìn)行分段處理，通過將每個程序段的開頭和結(jié)尾增加起始語句和結(jié)束語句，把每個程序段形成單獨(dú)的程序來進(jìn)行分段加工，從而完成NX4.0自動生成程序的全部內(nèi)容。

六、結(jié)束語

　　鍛管頂面R1924圓弧與其內(nèi)壁相交的R25過渡空間圓弧，通過NX4.0編程的方式，在TK42200數(shù)控龍門銑鏜床上的順利加工完成，不僅極大地減輕了后續(xù)拋光工序的工作量，而且還大大提高了加工質(zhì)量和數(shù)控設(shè)備的利用率。同時，較好地解決了該類零件的批量生產(chǎn)中的質(zhì)量和效率問題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。