一般曲面零件的數(shù)控加工通常采用球頭銑刀。球頭銑刀加工曲面時(shí)多按行切法加工，即銑刀沿坐標(biāo)軸方向或參數(shù)軸方向?qū)η嬉恍幸恍羞M(jìn)行加工，每加工完一行后，銑刀移動(dòng)一個(gè)行距，直至將整個(gè)曲面加工完畢。切削點(diǎn)的行距的大小直接影響曲面的加工精度與加工效率。行距值小于實(shí)際切削寬度將使加工時(shí)間增加，同時(shí)還導(dǎo)致編程效率的下降及程序的膨脹。行距值大于刀具的實(shí)際切削寬度時(shí)，曲面的表面殘脊高度增大，使表面粗糙度值和誤差增大。

 

　　一、曲面三軸數(shù)控加工行切法分析1.曲面三軸數(shù)控加工行切法產(chǎn)生的殘脊高度用球頭銑刀對曲面進(jìn)行行切法加工時(shí)，會(huì)在加工表面留下一段較為明顯的殘脊高度（Scallop height）。

 

　　（1）加工凸曲面殘脊高度的分析對于凸曲面，a、b、g為刀位點(diǎn)，可取a點(diǎn)或b點(diǎn)的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：H=of-fc-od H為殘脊高度，r為刀具半徑，S為切削行距，R為曲面曲率半徑。

 

　　由以上分析可知：殘脊高度的大小決定于刀具半徑r和切削行距S，刀具半徑r越大，殘脊高度越小；切削行距S越小，殘脊高度越小，如所示。但切削行距S取得小，使走刀次數(shù)增多、程序量增大。殘脊高度的大小影響曲面的加工精度與表面粗糙度。

 

　　（2）加工凹曲面殘脊高度的分析對于凹曲面，a、b、g為刀位點(diǎn)，可取a點(diǎn)或b點(diǎn)的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：由以上分析可知：殘脊高度的大小決定于刀具半徑r和切削行距S，刀具半徑r越大，殘脊高度越??；切削行距S越小，殘脊高度越小，但切削行距S取得小使走刀次數(shù)增多，程序量增大。殘脊高度的大小影響曲面的加工精度與表面粗糙度。

 

　　因?yàn)轱@然，對于相同的曲率半徑的凹凸曲面，在刀具半徑和行距相等的條件下，加工凹曲面產(chǎn)生的殘脊高度比加工凸曲面產(chǎn)生的殘脊高度大。

 

　　2.曲面三軸數(shù)控加工行切法產(chǎn)生的干涉誤差在三軸聯(lián)動(dòng)加工曲面時(shí)，刀觸點(diǎn)為加工過程中刀具與工件實(shí)際接觸點(diǎn)，由它產(chǎn)生*終的切削效果，而刀位點(diǎn)是刀具編程位置的坐標(biāo)點(diǎn)，因此刀位點(diǎn)產(chǎn)生理論刀具軌跡，而刀觸點(diǎn)產(chǎn)生的軌跡與刀位點(diǎn)產(chǎn)生的軌跡有誤差。與中的δ1和δ2，筆者稱為干涉誤差。干涉誤差的大小與加工時(shí)的切入切出位置以及刀具半徑有關(guān)。在中，行距ab與bg段產(chǎn)生的干涉誤差δ1和δ2的大小與行距線段與XY平面的角度有關(guān)，行距線段與XY平面的角度為0，干涉誤差*小，所以δ2大于δ1.刀具半徑大干涉誤差大。

 

　　3.基于MasterCAM的三軸曲面加工行距控制以曲面流線加工（Flowline）為例。流線加工指加工時(shí)沿著流線方向加工，生成一定間隔的一條一條刀具路徑，直至走完整個(gè)曲面。Stepover control設(shè)置決定計(jì)算切削路徑之間距離的方法有兩種，即Distance和Scallopheight.Distance設(shè)定每一切削路徑之間的距離，一般用于粗加工。

 

　　而Scallop height設(shè)定切削路徑之間所留下的殘料高度，由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整切削路徑之間的距離，因?yàn)樵O(shè)定相同的殘料高度，所以加工時(shí)曲面曲率大的地方走刀行距大，曲面曲率小的地方走刀行距小，用于精加工和半精加工。

 

　　二、曲面五軸數(shù)控加工行切法分析1.曲面五軸數(shù)控加工行切法產(chǎn)生的殘脊高度用球頭銑刀對曲面進(jìn)行五軸行切法加工時(shí)，也會(huì)在加工表面留下一段較為明顯的殘脊高度（Scallop height），殘脊高度的大小決定于刀具半徑r和切削行距S，刀具半徑r越大，殘脊高度越小；切削行距S越小，殘脊高度越小，如所示。但切削行距S取得小使走刀次數(shù)增多，程序量增大。殘脊高度的大小影響曲面的加工精度與表面粗糙度。

 

　　在五軸聯(lián)動(dòng)加工曲面時(shí)，刀觸點(diǎn)與刀位點(diǎn)是同一點(diǎn)，刀觸點(diǎn)產(chǎn)生的軌跡與刀位點(diǎn)產(chǎn)生的軌跡重合，所以沒有干涉誤差。

 

　　（1）加工凸曲面殘脊高度的分析如所示，對于凸曲面，a、b為刀位點(diǎn)，可取a點(diǎn)或b點(diǎn)的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：H=of-fc-R fc= 2 1 r o f？其中，H為殘脊高度，r為刀具半徑，S為切削行距，為R曲面曲率半徑。

 

　?。?）加工凹曲面殘脊高度的分析對于凹曲面，a、b為刀位點(diǎn)，可取a點(diǎn)或b點(diǎn)的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：H=od-of-fc oo 1 =R-r o 1 f= 2（）4 R r，顯然對于相同的曲率半徑的凹凸曲面，在刀具半徑和行距相等的條件下，加工凹曲面產(chǎn)生的殘脊高度比加工凸曲面產(chǎn)生的殘脊高度小。

 

　　2.基于MasterCAM的五軸曲面加工的行距控制以五軸曲面流線加工（Flow5ax）為例。

 

　　如所示，流線加工指加工時(shí)沿著流線方向加工，生成一定間隔的一條一條刀具路徑，直至走完整個(gè)曲面。選擇Flow5ax加工，系統(tǒng)彈出如的對話框，選擇5軸加工（5 Axis），選擇加工樣板（Pattern Suface），系統(tǒng)返回繪圖工作區(qū)，選擇曲面，確定。進(jìn)入“Flow 5ax parameters”設(shè)置，如1所示，Stepover control設(shè)置決定計(jì)算切削路徑之間距離的方法有兩種，即Distance和Scallop height.Distance設(shè)定每一切削路徑之間的距離，一般用于粗加工。而Scallop height以設(shè)定切削路徑之間所留下的殘料高度，由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整切削路徑之間的距離，可用于精加工。

 

　　三、結(jié)論如所示，相同的行距，五軸曲面加工比三軸加工產(chǎn)生的殘脊高度略高一點(diǎn)，但五軸曲面加工不產(chǎn)生干涉誤差，三軸加工產(chǎn)生干涉誤差。而且適當(dāng)增加刀具半徑，可使五軸曲面加工的殘脊高度減小，但三軸加工殘脊高度減小的同時(shí)干涉誤差增加較快。