0引言

    在航天產(chǎn)品復(fù)雜型面數(shù)控加工制造中，工件正式加工之前，一般要進(jìn)行實(shí)物試切。隨著工件復(fù)雜程度的增加，NC程序的復(fù)雜化增加，NC代碼的錯(cuò)誤率也越來(lái)越高。在進(jìn)行實(shí)物試切時(shí)，如果NC程序有錯(cuò)誤就會(huì)造成工件過(guò)切、少切或加工出廢品；也可能發(fā)生零件與刀具、刀具與夾具、刀具與工作臺(tái)的碰撞與干涉。因此，試切是必不可少的。然而對(duì)于正式產(chǎn)品制造之前的零件試切有積極的方面也有其不足之處。一方面，試切可以通過(guò)對(duì)樣件的加工了解NC代碼的不足之處，為后面零件的加工避免類似狀況的出現(xiàn)有積極的指導(dǎo)作用；另一方面，試切浪費(fèi)人力物力，而且會(huì)不可避免地延緩生產(chǎn)周期，增加產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，降低實(shí)際生產(chǎn)效率。

    虛擬制造技術(shù)將改變?cè)O(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制造之前，在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型(Soft Prototype)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品(Hard Prototype)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，提高產(chǎn)品快速響應(yīng)的能力。

    現(xiàn)有的大多數(shù)商品化CAD／CAM軟件都提供了數(shù)控加工過(guò)程虛擬制造仿真功能，但是這些系統(tǒng)都僅僅是建立刀具和工件的幾何仿真模型，仿真功能不完善。為了滿足虛擬制造的要求，必須建立加工環(huán)境模型，它包括刀具、夾具、工件、工作臺(tái)及虛擬機(jī)床，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的全景仿真。圖1是基于UG軟件的虛擬制造的基本內(nèi)容。

圖1 虛擬制造的基本內(nèi)容

    基于UG的虛擬制造環(huán)境，主要研究了切削仿真、后處理技術(shù)及碰撞仿真三部分內(nèi)容。開(kāi)發(fā)了某機(jī)床后處理器以及該機(jī)床碰撞仿真系統(tǒng)。利用切削仿真、后處理器代碼轉(zhuǎn)換與機(jī)床碰撞仿真可以在虛擬的計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境中完成對(duì)各種復(fù)雜的航天零件進(jìn)行加工“試切”，了解工件在加工中加工代碼的正確性以及進(jìn)一步通過(guò)由刀具、夾具、工作臺(tái)及虛擬機(jī)床組成的加工環(huán)境與運(yùn)動(dòng)模型，檢查出各個(gè)部件的碰撞干涉關(guān)系。把零件試切階段放在計(jì)算機(jī)中，從而快速準(zhǔn)確的完成加工代碼的驗(yàn)證，為實(shí)際零部件的加工提供依據(jù)。

1基于UG五軸加工中心的切削仿真

    以某零件為例，如圖2所示零件三維圖，圖3為其毛坯圖。根據(jù)該零件的幾何結(jié)構(gòu)特征和使用要求，確定其基本加工工藝流程為：(1)鍛壓回轉(zhuǎn)鋁件；(2)車(chē)削加工回轉(zhuǎn)體的基本形狀；(3)調(diào)用三軸粗加工零件表面，去除工件大量余量，調(diào)用五軸進(jìn)行零件表面曲面五軸精加工。

圖2 零件圖

圖3 毛坯圖

1．1型面三軸粗加工

    UG軟件提供了豐富的三軸加工方法。對(duì)于曲面加工，一般用等高線、面銑削等加工方法。等高線加工方法UG軟件提供了9種方式，涉及到走刀方式以及刀路中各種步進(jìn)和進(jìn)退刀方式；面銑削加工方法根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)方式和投影方式也可組合出多種加工方法。這些加工方法通過(guò)切削仿真才可以確定出合適的加工方法。

    由于本例中此工序要對(duì)毛坯切除大量的余量，切削方法采取等高線、層優(yōu)先、順銑、刀路跟隨周邊的加工設(shè)置方法，刀路之間運(yùn)動(dòng)控制方式采用先前平面方式，銑削深度使用層控制，這樣可以減少空行程，提高綜合加工效率。

    按照這一加工方法對(duì)其進(jìn)行粗切削加工仿真，效果如圖4所示。

圖4 粗加工