如圖1 所示的（de）龍鳳銅碗原是某企業委托（tuō）我校加工的黃金展（zhǎn）品，其（qí）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、各曲麵之（zhī）間過渡光（guāng）滑（huá）自然、圖案（àn）逼真、表麵（miàn）粗糙度小。此零件的加工屬於（yú）手板試製，目的是檢驗外觀、結構能否達到（dào）設（shè）計意圖。為（wéi）降低成本，應企業要求，試加（jiā）工材料采用黃銅。

1 零件（jiàn）的建（jiàn）模（mó）

     首先在（zài）Powershape 軟件中構畫出碗的半邊線框，通過旋轉（zhuǎn）命（mìng）令生（shēng）成碗的基本實體。然後（hòu）按（àn）企業（yè）要求在外部圖庫導入龍、鳳（fèng）、雙喜和樣條等圖案，將其投影到碗的（de）實體曲麵上。最（zuì）後通過拉伸（shēn）命令將圖案拉伸成0. 7 mm 高的實體，通過實體求和命令使碗基本實體和（hé）圖案實體成為一個實體，如圖2所示。

2 工（gōng）藝分析

      2. 1 零（líng）件分析（xī）和毛坯準備

       對零件圖分析可知: 龍（lóng）鳳銅碗最（zuì）大高（gāo）度為48. 1mm，最大直徑為103. 3 mm，碗（wǎn）壁厚度約為2 mm，在碗外表麵上有（yǒu）一條龍、一條鳳、兩條鏈條和兩個雙喜圖案，圖案的高度為0. 7 mm，圖案結構相當複雜，並且（qiě）構成要（yào）素細小，尤其是鳳的尾部羽毛結構十分細小，對編程和刀具選用有較高的要求，曲麵數據龐大，加工精度要求較高。表（biǎo）麵粗糙度要求較小。考慮裝夾的需要，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，形成較多的倒勾麵（miàn），三軸數控機床無法加工，為了（le）能把圖（tú）案清淅地加工出來需用五（wǔ）軸聯動（dòng）數控機床，根據現有條件（jiàn）選擇了DMU40 五軸聯動高速加工中心（xīn）。碗手（shǒu）板加工可有兩種方（fāng）案，第一種方案（àn）是先加工碗的內表麵( 光滑麵) ，再翻轉180°後加工碗的外表麵( 圖案麵) 。這種加工方（fāng）案的缺點是翻麵後不好定位，由於已加工好的內表麵是光滑的，不利（lì）於裝夾定位，不易保證龍鳳雙喜圖案的精度（dù）和粗糙度。第二種方案是先加工（gōng）碗的外表（biǎo）麵( 圖案麵) ，再（zài）翻（fān）轉（zhuǎn）180°後加工碗的內表麵( 光（guāng）滑麵) 。這種加工方案彌補了第一種加工方（fāng）案的缺點，但它也會產生工件（jiàn）剛性較差的問題，可（kě）采取減小切削用量和增大（dà）刀具直徑等措施來降低（dī）不利的影響。

      2. 3 裝夾方（fāng）式

     首先加工的部位是外表麵，裝夾（jiá）工件前先（xiān）加工出下一工序的定位基（jī）準，將毛坯尺寸加工（gōng）至98 × 53，采用三爪自定心卡盤裝夾( 如（rú）圖3 所（suǒ）示) 。毛坯露出三爪卡盤（pán）至少50 mm，毛坯底部用（yòng）3 個等高的基準塊作為軸向定位; 用探（tàn）測頭精確找正（zhèng）工件的圓心作為X、Y 軸的原點，毛坯頂（dǐng）麵（miàn）下降0. 5 mm 作為Z 軸的（de）原點。

      碗外表麵加工完畢，第（dì）二次（cì）裝夾的加工內容是粗加工（gōng）型腔( 如圖4 所（suǒ）示) 。工件翻轉180°，以98 外圓柱麵為（wéi）裝夾麵，碗底用一根基準圓柱棒支承作（zuò）為軸向定位基準。用探測頭精確找正工件的圓心作為X、Y 軸的原點，毛坯頂麵下降（jiàng）0. 5 mm 作為Z 軸的原（yuán）點。碗手板內表麵（miàn）精加工時的裝夾（jiá）是一（yī）大工（gōng）藝難題，

      經研究，選用石膏作為粘結劑固定工（gōng）件。預先（xiān）設計和製造一個石膏盒，設計時要充分考慮碗的最大直徑、最大高度尺寸和基準麵的平麵度等要求; 需特別強調的是，一定要保證石膏盒的形位公（gōng）差要求。操作過程是調（diào）好石膏槳，把碗放到石膏盒裏，以（yǐ）底（dǐ）麵作為定位基準，固定不動，往盒裏倒入石膏槳，均勻填滿整個石膏盒（hé）。待石膏幹硬後，在碗口麵找4 個（gè）點打表檢（jiǎn）查是否水平，如不水平，進行（háng）調整（zhěng）直到水平。用探（tàn）測頭精確找正工件的圓心作為X、Y 軸的原點，碗的頂麵作為（wéi）Z 軸（zhóu）的原點( 如圖5 所示) ，三次裝夾加工後的（de）工件分別如圖6—8 所示。

     2. 4 加工刀（dāo）具（jù）的選擇

      由於毛坯材（cái）料是（shì）黃銅， 硬度較低， 切削性（xìng）能較好，刀具材料選擇普通高速鋼刀具。同（tóng）時（shí）碗上圖案結構比較細小，半精加工及精加工（gōng）時盡可能選（xuǎn）擇直徑較小的刀具，加工碗手板所用刀具如表1所示。

     2. 5 製（zhì）訂（dìng）程序單

     數控（kòng）程序單是數控（kòng）編程的主要依據，基於以上分析，製訂碗手板的程序單如表2 所示。

      2. 6 加工工序及關鍵工藝參數表

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

3 結（jié）束語

     五軸編程之後還要注意兩個（gè）問題: 一是刀具路（lù）徑仿真，五軸數控機床編程比三軸數（shù）控機床複雜得多，五軸數控機床價格（gé）昂（áng）貴，編程（chéng）時安全問題不能不考慮（lǜ）。在CAM 軟件中進（jìn）行刀路仿真時（shí），有些安全隱患是看不出來的，比如刀軸（zhóu）的實際運動軌跡。為了安全起見，五軸加工刀具最好經過專業（yè）的仿真軟件進行仿真加工。二是後置處理（lǐ），五軸刀具路徑生成（chéng）後（hòu）要進行後置處理才能產生NC 代碼（mǎ），而五軸數（shù）控機床的後置處理（lǐ）一般沒有通用性，不同類型的五軸數控機（jī）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（yùn）動軸配置（zhì）( 雙擺頭機床、雙轉台機床（chuáng）、一擺頭一（yī）轉台) 、工作（zuò）台的行程、數控係統等因素訂製適（shì）合自已（yǐ）機床的後處理選項文件，這樣產生的NC 代碼才正確，否（fǒu）則會造成走刀路線不正確，甚至造成機床與工件碰撞的嚴重後果（guǒ）。

     按照上述工藝設置，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（jiá）難題之後，龍鳳銅碗的數控加工就是一（yī）個簡單的操作問（wèn）題了，最終我們用了大約（yuē）12 h 完成了產品的整（zhěng）體加工( 如圖9 所示) ，經檢測，其尺寸（cùn）精度和表（biǎo）麵質量都達到（dào）了要（yào）求。

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