數控加工技術是指高效、優質地實現產品零件特別是復雜形狀零件加工的有關理論、方法與實現技術，它是自動化、柔性化、敏捷化和數字化制造加工等現代制造業的重要基礎與關鍵技術，也是發展軍事工業的重要戰略技術，是衡量一個國家工業化水平的重要標志。數控加工仿真技術是最能明顯發揮數控加工效益的環節之一，常用的數控加工軟件有NX、Pro/E、CATIA等集成CAD/CAM/CAE軟件。

　　NX是優秀的面向制造行業的高端軟件，提供了一個基于過程的產品設計環境，使產品開發從設計到加工真正實現了數據的無縫集成，從而優化了企業的產品設計與制造。NX面向過程驅動的技術是虛擬產品開發的關鍵技術，在面向過程驅動技術的環境中，用戶的全部產品以及精確的數據模型能夠在產品開發全過程的各個環節保持相關，從而有效地實現了并行工程。CAM模塊提供了眾多的加工模塊，如車削、固定軸銑削、可變軸銑削、切削仿真、線切割等。其中，固定軸曲面輪廓銑削模塊用于產生三軸運動的刀具路徑，它提供了非常強大的選擇加工對象的方法及多種驅動方式與走刀方式，可根據零件表面輪廓選擇切削路徑及切削方法，從而滿足復雜曲面的半精加工與精加工要求。

1 待加工零件建模及工藝分析與規劃

　　1.1 雙參數三次B樣條曲面

　　零件中的復雜曲面為B樣條曲面。

　　式中：S(u，v)為B樣條曲面上任意點的位置矢量；

　　u，v為參變量；

　　P為幾何系數矩陣。

　　其元素為B樣條曲面的控制點，包含了確定B樣條曲面所需的幾何信息。

　　1.2 待加工零件建模

　　利用NX/CAD模塊建立如圖1所示的具有復雜型面的零件，該零件特點是上表面是雙參數三次B樣條曲面，其上有2個方形凹槽和2個球面凹坑，所有邊上都進行了倒圓角處理。

　　1.3 工藝分析與規劃

　　該零件加工難度在于上表面及其上特征的加工。通過分析，該零件分粗加工和精加工兩步完成加工，粗加工Ⅰ采用型腔銑完成上表面及其球面凹坑、階梯圓柱面上材料的去除，刀具采用波形刀片可轉位立銑刀，粗加工余量為0.8mm；粗加工Ⅱ采用型腔銑完成上表明方形凹槽上材料去除，刀具采用可轉位立銑刀；精加工Ⅰ采用整體硬質合金立銑刀完成階梯圓柱面的加工，加工余量為0；精加工Ⅱ采用固定軸輪廓銑完成上表面及其方形凹槽和球面凹坑的加工，刀具采用整體硬質合金球頭銑刀，加工余量為0。

2 NX集成環境下的加工仿真和試加工

　　2.1 固定軸曲面輪廓銑CAM仿真相關參數的設置

　　上表面的加工采用固定軸曲面輪廓銑，驅動方式為區域銑削，切削模式為同心往復，圖樣方向向外，切削方向為逆銑，步距為殘余高度，殘余高度=0.001mm。投影矢量為刀軸，刀軸為+ZM軸。余量：部件余量=檢查余量=邊界余量=0，公差：部件內公差=0，部件外公差=0.0005，邊界內公差=邊界外公差=0.001。工件安全距離=3mm，過切時警告。主軸轉速2500r/min，進給率(mm/min)：切削360，快進3500，逼近3000，進刀100，第一刀切削200，單步執行360，移刀800，退刀2500，離開3000。

　　2.2 生成刀軌路徑

　　設置好粗、精加工各項參數后，生成刀軌，雙參數三次B樣條曲面的固定軸曲面輪廓銑，為清晰起見，殘余高度取0.5mm，實際加工中，殘余高度=0.001mm。在圖形區進行旋轉、平移、放大視圖并進行刀軌動態仿真，檢查生成的刀軌路徑是否合理，合理后確認。

　　2.3 后處理

　　NX自動編程產生刀位軌跡的計算過程稱為前置處理(Preprocessing)，前置處理所產生的中性刀位源文件包含的是數控機床進行加工控制所要經過的各加工點的坐標值以及刀軸失量等，它采用相對運動原理，將刀位軌跡的計算統一在工件坐標系中進行，而不考慮具體的機床結構及指令格式，從而簡化系統軟件；而后置處理(PostProcessing)是指將前置處理產生的刀位源文件和加工工藝參數與特定的機床特性文件及定義文件相結合，生成指定數控加工設備能夠識別的數控加工程序的過程。能夠執行后置處理過程的程序稱為后置處理器(Postprocessor)。后處理是將理論設計轉化到實際生產的關鍵環節。作者采用自開發的后處理器來獲得NC加工程序，將其導入CIMCO軟件可再次驗證刀軌。

　　2.4 零件試加工

　　后處理所獲得的程序共29.23萬行，大小為8.75M，所使用的機床FANUCOi-MB的內存小于1M，只能采用DNC加工，CIMCO軟件具備通過RS232C的DNC加工功能，但考慮到加工過程數據傳輸的穩定性，采用基于CF卡的DNC加工，最終獲得的加工零件。通過三坐標測量儀，零件B樣條曲面最大偏差為5μm。

3 結論

　　NX/CAM所提供的固定軸曲面輪廓銑功能，使三軸數控機床可以完成復雜型面的半精加工和精加工，與五軸機床相比，能有效地降低加工成本，具有很高的實際應用價值。