復(fù)雜曲面數(shù)控加工的若干基礎(chǔ)技術(shù)

彭磊

摘 要：隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，許多大型覆蓋件模具的應(yīng)用變得越來越普遍，而大型覆蓋件模具最為顯著的一個(gè)特征就是其具有復(fù)雜曲面，要想實(shí)現(xiàn)對這些復(fù)雜曲面的加工，難度往往較大。當(dāng)前在對于復(fù)雜曲面進(jìn)行加工的過程中，大都是采用數(shù)控加工技術(shù)，通過對數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用能夠使得復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量得到較好的保證，而且也能夠保證復(fù)雜曲面加工的效率。所以在本文的研究中，主要就復(fù)雜曲面數(shù)控加工的若干基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜曲面；數(shù)控加工；基礎(chǔ)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.049

0 前言

復(fù)雜全面加工在航空航天、造船、汽車以及模具等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，而傳統(tǒng)的復(fù)雜曲面加工更多的是依賴于手工方式進(jìn)行制造，而在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)之后，通過對數(shù)控機(jī)床加以應(yīng)用，能夠有效地提高復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量以及加工效率。在對于數(shù)控機(jī)床加以應(yīng)用的過程中，需要注重相應(yīng)的基礎(chǔ)技術(shù)，只有合理的對于數(shù)控加工的基礎(chǔ)技術(shù)加以應(yīng)用，才能夠保證復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量。因此對于復(fù)雜曲面數(shù)控加工的基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行研究有著非常重要的意義。

1 復(fù)雜曲面數(shù)控加工所存在的主要問題

1.1 復(fù)雜曲面定位問題

對于柔性、小批量的制造而言，工件定位已經(jīng)成為了制造技術(shù)的一個(gè)重要瓶頸，因?yàn)樵趯τ诠ぜM(jìn)行調(diào)整、重新裝夾和尺寸在線檢測往往都需要消耗大量的資金。而傳統(tǒng)的工件裝夾是采用機(jī)械夾具和量規(guī)。但是如果給定了典型加工工件的精度要求，往往就需要對于全新的專用夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，從而會消耗更多的資金。對于復(fù)雜曲面而言，其參考點(diǎn)往往更加難以識別，所以如果利用傳統(tǒng)的方法將無法有效地進(jìn)行曲面定位，而曲面定位又是復(fù)雜曲面數(shù)控加工的一個(gè)重要基礎(chǔ)和前提。所以復(fù)雜曲面定位問題是當(dāng)前復(fù)雜曲面數(shù)控加工所面臨的一個(gè)重要問題。

1.2 復(fù)雜曲面的粗加工問題

在對于復(fù)雜曲面進(jìn)行加工的過程中，往往需要先進(jìn)行粗加工，而粗加工常用的方法就是型面加工，但是在進(jìn)行粗加工的過程中，十分容易受到毛坯的影響。因?yàn)槊髑娓魈幍淖冃瘟客遣痪鶆虻?，所以在粗加工的過程中常常會存在大量的空走刀現(xiàn)象，從而使得切削的效率大大降低。所以在對于復(fù)雜曲面進(jìn)行粗加工的過程中，粗加工的質(zhì)量不能夠得到有效保證是一個(gè)非常重要的問題，不僅僅造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，同時(shí)還不利于后期加工活動的開展，所以必須要注重控制復(fù)雜曲面粗加工過程中空走刀的問題。

1.3 機(jī)床數(shù)控技術(shù)有待完善

當(dāng)前在對于復(fù)雜曲面進(jìn)行加工的過程中，一般都是采用數(shù)控加工技術(shù)，通過對于數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控加工道具的應(yīng)用，能夠有效地提升復(fù)雜曲面的加工效率以及質(zhì)量，但是在實(shí)際的加工過程中，機(jī)床的性能并沒有能夠得到充分的發(fā)揮，比如說機(jī)床的參數(shù)設(shè)置過于保守，工藝參數(shù)與機(jī)床及刀具的選擇不夠匹配等，都會對于機(jī)床的性能造成重要的影響。所以就機(jī)床數(shù)控技術(shù)而言，仍然還有待完善，只有進(jìn)一步完善機(jī)床數(shù)控技術(shù)，才能夠更好地保證復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量。

2 復(fù)雜曲面數(shù)控加工的基礎(chǔ)技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)獲取技術(shù)

數(shù)據(jù)獲取技術(shù)在復(fù)雜曲面數(shù)控加工中發(fā)揮著非常重要的作用，只有有效地獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，才能夠更好地對于復(fù)雜曲面進(jìn)行加工。當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)主要是通過專門的測量設(shè)備以及測量方法來獲得的，而數(shù)據(jù)點(diǎn)的獲取方式較為多樣化，比如說激光掃描、照相法以及CT成像法等都可以用來獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)。在利用數(shù)字化測量技術(shù)得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)之后，往往不可避免的會存在測量噪音，所以還需要對于數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。由于數(shù)據(jù)獲取的方法較多，而為了有效地保證復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量，在確定數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的過程中，必須要找到最為合理的測量方法，并且在獲取數(shù)據(jù)之后有效地對其進(jìn)行處理，以使得后期加工活動能夠順利地得以開展。

2.2 曲面匹配技術(shù)

曲面匹配技術(shù)也是復(fù)雜曲面數(shù)控加工中的一種重要基礎(chǔ)技術(shù)，曲面匹配實(shí)際上就是對于同一曲面在兩個(gè)不同坐標(biāo)系下的兩種表示方法在空間上對準(zhǔn)的一個(gè)過程。當(dāng)前曲面匹配技術(shù)在諸多領(lǐng)域之中都得到了廣泛的應(yīng)用，而在復(fù)雜曲面數(shù)控加工之中也有著非常重要的應(yīng)用。在對于曲面匹配技術(shù)加以應(yīng)用的過程中，首先需要對于匹配要素進(jìn)行選擇，在選擇匹配要素的過程中，主要需要從三維曲面中提取出相關(guān)的信息，并且使得各個(gè)對應(yīng)點(diǎn)、特征建立起對應(yīng)的關(guān)系。三維曲面匹配要素的選取主要可以基于三個(gè)方面，第一是基于特征，第二是基于點(diǎn)，第三是基于模型。在選擇了匹配要素之后，需要對于相應(yīng)的相似性度量加以確定，然后再引入合適的約束條件，使得匹配過程的計(jì)算量能夠得到有效地控制。最后確定匹配策略，所謂的匹配策略，實(shí)際上就是指的一組變換參數(shù)。

2.3 工件的定位安裝技術(shù)

工件的定位安裝技術(shù)是復(fù)雜曲面數(shù)控加工過程中的一個(gè)重要基礎(chǔ)技術(shù)，傳統(tǒng)的定位以及夾緊方法往往需要繁瑣的準(zhǔn)備以及調(diào)整，即使只是很少的加工量也需要消耗大量的時(shí)間進(jìn)行工件的定位安裝。而在對于自由曲面工件進(jìn)行加工的時(shí)候，因?yàn)榧庸ぜ淖冃屋^大，所以定位安裝問題就更加明顯。而通過采用合理的工件安裝定位技術(shù)，能夠更好地保證復(fù)雜曲面數(shù)控加工的質(zhì)量。在對于復(fù)雜曲面進(jìn)行數(shù)控加工的過程中，先在龍門銑床上以粗定位基準(zhǔn)對于底面進(jìn)行加工，然后再將加工好的底面作為基準(zhǔn)來對于型面進(jìn)行加工。在對于復(fù)雜曲面進(jìn)行加工的過程中，必須要注重對于型面加工質(zhì)量的控制，以保證加工型面加工余量的均勻作為基本的準(zhǔn)則，從而使得復(fù)雜曲面數(shù)控加工的效率得到有效地提升。在進(jìn)行定位安裝的過程中，必須要兼顧限止塊安裝面以及作為基準(zhǔn)面的底面等加工面的加工，確保這些待加工面能夠擁有足夠的加工余量。

3 結(jié)語

數(shù)控加工技術(shù)的出現(xiàn)使得復(fù)雜曲面加工的難度大大降低，同時(shí)利用數(shù)控加工也能夠使得復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量得到更好地保證。在對于數(shù)控加工技術(shù)加以應(yīng)用的過程中，必須要掌握其基礎(chǔ)技術(shù)，把握每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，注重對數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、曲面匹配技術(shù)以及工件定位安裝技術(shù)的靈活應(yīng)用，從而有效地保證復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量，同時(shí)提高復(fù)雜曲面的加工效率。

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