如圖1 所示的龍鳳銅碗原是某企業委（wěi）托我校加工的黃金展品，其整體結構如碗狀，外表麵有一龍、一鳳、雙喜、樣條等圖案，加工要求形狀準確、尺寸精確、各曲（qǔ）麵之間過渡光（guāng）滑自然、圖案（àn）逼真、表麵粗糙度小。此零件（jiàn）的（de）加（jiā）工屬於手板試製，目的是檢驗（yàn）外觀、結構能否達到設計意圖。為降低成本（běn），應企業要求，試加（jiā）工材料采用黃銅。

1 零件的建模

     首先在Powershape 軟件中構畫出碗的半邊線框，通過旋轉命令生成碗的基本實體。然後（hòu）按（àn）企業要求在外部圖庫導入龍、鳳、雙喜和樣條等圖案，將其（qí）投影到碗的實體（tǐ）曲（qǔ）麵上。最後（hòu）通過拉伸命令將圖案拉伸成0. 7 mm 高的實體，通（tōng）過實體（tǐ）求和命令使碗基本實體和圖案實體成為一個實體，如圖2所示。

2 工藝（yì）分析

      2. 1 零件分析和毛坯（pī）準備

       對零件圖分析可（kě）知: 龍鳳銅碗最大高度為48. 1mm，最大直徑為103. 3 mm，碗壁厚度約為2 mm，在碗外表麵上有一條龍、一（yī）條鳳、兩條鏈（liàn）條和兩個（gè）雙喜圖案，圖案的高度為0. 7 mm，圖案結（jié）構相當複雜，並且構成要素細小，尤其是鳳的尾部（bù）羽毛（máo）結構十分細小，對編程和刀具選用有較高的要求，曲麵數據龐大，加（jiā）工精度要求較高。表麵粗（cū）糙度要（yào）求較小。考慮（lǜ）裝夾的需要，把黃銅毛.

     2. 2 加工方案的確定

      由於碗上圖案是分布在一張回轉的曲麵上，曲麵比較陡（dǒu），形成較多的倒（dǎo）勾麵，三軸數控機床無法加工，為了能把圖案清淅地（dì）加（jiā）工出來需（xū）用五軸聯動數控機床，根據現有條件選擇了DMU40 五軸（zhóu）聯動高速加工中心。碗手板加工可有（yǒu）兩種方案，第一種方案是（shì）先加工碗的內表（biǎo）麵( 光滑麵) ，再翻轉180°後加工碗的外表麵( 圖案麵) 。這種加工方案的缺（quē）點是翻麵後不好（hǎo）定位，由於已加工好的內表麵是光滑的，不利於裝夾定位，不易保證龍鳳雙喜圖案的精度和粗糙度。第二種方案是先加工碗的外（wài）表麵( 圖案麵) ，再翻轉180°後加工碗的內表（biǎo）麵( 光滑麵) 。這（zhè）種加工方案彌（mí）補了第一種加工（gōng）方案的缺點，但它也會產生工件剛性較差的問題，可采取減小切削（xuē）用量和增大刀具直徑等措施來降低不利的影響。

      2. 3 裝夾方式

     首先加工的部位（wèi）是外表麵，裝（zhuāng）夾工件前先加工（gōng）出下一工序的定位基準，將毛坯尺寸加工至98 × 53，采用（yòng）三爪自定心卡盤裝（zhuāng）夾( 如圖3 所示) 。毛坯露出三爪卡盤至少50 mm，毛坯（pī）底部用3 個等高的基（jī）準塊（kuài）作為軸向定位; 用（yòng）探（tàn）測（cè）頭精確找正工件（jiàn）的圓心作為X、Y 軸的原點，毛坯頂麵下降0. 5 mm 作為Z 軸（zhóu）的原點。

      碗外（wài）表麵加（jiā）工完（wán）畢（bì），第二次裝（zhuāng）夾的（de）加工內容是粗加工型腔( 如（rú）圖4 所示) 。工件翻轉180°，以98 外圓柱麵為裝夾麵，碗底（dǐ）用一根基準圓柱棒支承作（zuò）為軸向定位基（jī）準。用探測頭（tóu）精確（què）找（zhǎo）正工件的圓心作為（wéi）X、Y 軸的原點（diǎn），毛坯頂麵下降（jiàng）0. 5 mm 作為（wéi）Z 軸的原點（diǎn）。碗手板內表麵精加工時的（de）裝夾是一大工藝難題，

      經研究（jiū），選用石膏（gāo）作為粘（zhān）結劑固定工件。預先設計和製造一（yī）個石膏（gāo）盒，設計（jì）時要充分考慮碗的最大直徑、最大高度（dù）尺寸和基準麵的平麵度等要求; 需特別強調的是，一定要保證石膏（gāo）盒的形位公（gōng）差（chà）要求。操作過程是（shì）調好石膏槳，把碗放到石膏盒裏，以底麵作為定位基準，固定不動，往盒裏倒入石膏槳，均勻填（tián）滿整個石膏盒。待石膏幹硬後，在碗口麵找4 個點打表檢查是否水平，如不水平，進行調整（zhěng）直到水平。用探測頭精確找（zhǎo）正（zhèng）工（gōng）件的圓心作為X、Y 軸（zhóu）的原（yuán）點，碗的頂麵作為Z 軸的原點( 如圖（tú）5 所（suǒ）示) ，三次裝夾加工後的工（gōng）件分別如圖6—8 所示。

     2. 4 加工（gōng）刀具的選擇

      由於毛坯材（cái）料是黃（huáng）銅， 硬度較低， 切削性能（néng）較好（hǎo），刀具材料選擇普通高速鋼刀具。同時碗上圖案結構比較細小，半精加工及精（jīng）加工時盡可能選擇直徑較小（xiǎo）的刀具，加工碗手板（bǎn）所（suǒ）用刀具如表1所示。

     2. 5 製訂程序單

     數控程序（xù）單是數控編（biān）程的（de）主要（yào）依據，基於以上分析，製（zhì）訂碗手板的程序單如表2 所示。

      2. 6 加工（gōng）工序及關鍵工藝參數表

     根據零件各加工區域（yù）形狀和幾何特點，對其進行工（gōng）藝分析，各加工工序及關鍵工藝參數的設定見表（biǎo）3

3 結束語

     五軸編程之後還要注意兩個問題: 一是刀具路徑（jìng）仿真，五軸（zhóu）數（shù）控機床編程比三軸數控機床複（fù）雜得多，五軸數控機床價格昂貴，編程時安全問題不能（néng）不考慮。在CAM 軟件中進行（háng）刀路仿（fǎng）真（zhēn）時，有些安全（quán）隱（yǐn）患是看不出來的，比如刀軸的實（shí）際運動軌跡。為了安全起見，五軸加（jiā）工刀具最（zuì）好（hǎo）經過專業的仿真軟件進行仿真加（jiā）工。二是後置處（chù）理，五軸刀具路徑生成後要進行後置處理才能產生NC 代碼，而（ér）五軸數控機床的後置（zhì）處理一般沒有通用性，不同類型的五軸數控機床不能使用同一後置處理機床選項文件，要根據具體的機床運動軸配置( 雙擺頭機床、雙轉台機（jī）床、一擺頭一（yī）轉台) 、工作台的行程、數控係（xì）統等因（yīn）素訂（dìng）製適（shì）合自已機床的後（hòu）處理選項文件，這樣產生（shēng）的NC 代碼才正確，否則會造成（chéng）走刀路線不正確，甚至（zhì）造成機床與工件碰撞的嚴（yán）重後果。

     按照上述工藝（yì）設置，應用PowerMILL 軟件進行五軸編程，在解決路徑仿真、後置處理和裝夾難題之後，龍鳳銅（tóng）碗的數（shù）控加工就是一個簡（jiǎn）單的操作問（wèn）題了，最終我們用了大約12 h 完成了產品的整體加工( 如（rú）圖（tú）9 所示（shì）) ，經檢測（cè），其尺寸精度和表麵質量（liàng）都達到了要求。

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