国内复杂曲面加工的不足及改善

1、国内复杂曲面加工的不足及改善1 曲面加工中存在的问题我国曲面加工中存在的问题体现于以下3方面：目前，绝大部分机床都是从国外进口的高档多轴数控机床， 这是因为我国 研发多轴数控机床的起步较晚， 很难达到高精度切削、 加工复杂 曲面的目的。虽然我国已经开发并投放到市场一批多轴数控机 床，但是，其加工效果并不能达到要求，一些关键零件仍然依赖 于进口，特别是对于控制和检测系统， 还要进一步加大研发力度。 虽然我国很多公司都开发了各具特色的多轴数控机床， 但其中 的一些基本问题仍未解决。 普遍存在的问题是缺乏对高精度复杂 化曲面加工软件的开发， 而加工软件对整个机床的正常运行起着 关键性的作用。关于检测

2、系统和检测仪器设备的研发有待加 强。复杂曲面加工检测需要高档检测仪器的支持，否则，会产生 明显的错误， 进而导致加工产品不达标。 传统的检测方法难以检 测复杂功能表面及其关键机构参数， 而高档检测设备可在复杂零 件的法剖面和端截面截形， 进而间接测量、 检测零件的结构特征 和尺寸。2 曲面加工的要点和改善方法2.1 兼顾力学特性与美学设计加工设备满足了指定的工艺中的力学特性和功能时， 产品表 面便可达到数学方面的高精度层次， 而人们对产品外观的满意度 取决于产品的美学设计。 复杂曲面的设计和制造技术可决定其自 身的发展和实现各种要求的难易程度。比如，曲面反求技术、造 型设计技术决定了复杂曲面的

3、设计技术 ; 复杂曲面的刀具加工和 光学自由曲面加工技术决定了复杂曲面的加工技术 ; 各种关键的 零部件和可靠的高精度高灵敏控制系统决定了复杂曲面加工设 备的可靠性。 曲面加工是机械加工中的重要组成部分， 也是复杂 的项目之一。近年来，市面上大多采用了数控加工技术，数控加 工也逐渐成为机械加工的主要方式之一。 值得注意的是， 加工设 备、加工工艺和操作人员都是加工过程中的关键因素， 直接影响 着产品的质量。2.2 改良粗加工在曲面加工中， 粗加工是一道必要的加工工序， 但是在大型 工件的加工中，加工表面往往会存在明显的粗糙、变形现象。在 实际加工中，会出现走空刀的现象，这会降低加工效率。由于毛

4、 坯工件的加工难以控制， 所以， 精加工余量的控制必须得更加得 当。安装工件时，一定要均匀地分配加工余量，这样可减少走刀 加工量， 从而使复杂曲面的加工效率提升一个档次。 传统的机械 加工夹具对高精度的要求比较低，特别是对于大型加工工件而 言，加工质量和参考点的确定无法得到保障。 虽然数控机床曲面 加工技术的发展较快， 但依旧存在很多不足之处， 比如曲面加工 操作不当、 参数与刀具不匹配等， 这都对数控曲面加工产生了很 大的影响， 特别是在复杂曲面的加工中尤为明显。 数控机床经常 出现非正常运行的情况， 这是因为加工人员的素质较低， 无法及 时发现并排除机床中的安全隐患，进而导致机床产生故障。

5、2.3 健全建模理论建模理论主要利用回归分析法计算机械的切削力系数。 一些 理论问题往往需要经过反复论证才能确定， 比如加工速度、 走刀 路径和进给量等都可通过模型计算出最好的加工参数。 因此， 应 加强计算机对曲面的匹配能力， 以及时控制刀具的走刀路径和走 刀反馈，从而做到精加工。2.4 强化加工理论，提高加工水平 曲面加工需要确切可行的加工理论。 目前，有一种高效率的 加工技术可在曲面加工中发挥很好的作用数控高速加工技 术。但我们需要使切削负载更加稳定和刀具切削仿真机制更加严 格。市场上很多的加工数控机床中均存在一定的缺陷， 这是导致 曲面加工不达标的主要原因之一。 要通过了解现有的机床加

6、工技 术，全面提高对高精度、高灵敏度机床的研发速度，从而改善现 有的加工状况。 应开展专业的复杂曲面加工培训， 从而提高加工 人员的专业。此外，还应教育加工人员严格遵守规范，以防出现 错误的加工行为。2.5 合理选择干涉面干涉面的选择是非常重要的， 比如，在曲面平行铣削时加工 面的周围和其他表面， 如果干涉面的选择合理， 则可避免刀具被 撞坏，也可避免不需要加工的面被损坏。因此，合理选择干涉面减少人为操作埋下的安全隐患，从而提高生产效率。2.6 合理选择数控加工中的刀具在复杂曲面的数控加工中， 刀具的选择是非常严格的。 要想 具有较高的加工效率和稳定的走刀轨迹， 就必须配备高刚度、 高 精度、

7、高耐久度、较好的断屑和排屑性能、计算功能的刀具。数 控机床刀具的使用次数会影响加工效果刀具使用的时间越 长，磨损程度就越大。因此，在加工过程中，一定要考虑刀具磨 损变形的问题， 并根据不同的磨损程度整体优化加工参数。 值得 注意的是， 必须以数控刀具的方法替换传统的定位方法， 从而达 到高精度加工的目的。目前，环形铣刀、球头铣刀、平头铣刀、 圆锥立铣刀和鼓形铣刀是加工曲面的主选刀具。 在数控加工自由 曲面的应用中， 应用最广泛的是球头铣刀， 这是因为它的适应能 力强，且刀具轨迹计算方便， 进而在三坐标加工中得到了广泛运 用。随着数控机床加工技术的日新月异，平头铣刀、环形铣刀等 刀具在四、 五轴数控机床中的应用越来越多， 提高了曲面加工的 效率和切削性能。 2.7 合理运用模拟加工软件 可运用计算机模拟仿真加工软件更快、更好地提高曲面加 工的效率和质量。 在加工过程中， 所需的参数都可在模拟仿 真软件中得到分析和论证， 从而确定出更加合适的加工参数， 也 可以用此类软件分析、 研究刀具的走刀轨迹， 以改善刀具的设定 参数。由此可见， 采用专业的加工软件对提升曲面的加工效果是 非常明显的。3 结束语