如圖1 所示的龍鳳銅碗原是某企業委（wěi）托我（wǒ）校加工的黃金展品，其整體結構（gòu）如碗狀，外表麵有一龍、一鳳、雙喜、樣條等（děng）圖案，加工要求形狀準確、尺（chǐ）寸精確（què）、各曲麵（miàn）之間過渡光滑自然、圖案逼真、表麵粗（cū）糙度小。此零件的加工屬於手板試製，目的是檢（jiǎn）驗外（wài）觀、結構能否達到設計意圖。為降低成本，應企業要求，試加工材料采用黃銅。

1 零（líng）件的建（jiàn）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。然後按企業（yè）要求在外（wài）部圖庫導入龍、鳳、雙喜和樣條等（děng）圖案，將（jiāng）其（qí）投影到碗的實體曲麵上。最後通過拉伸（shēn）命令將（jiāng）圖案拉伸成0. 7 mm 高（gāo）的實體，通過實體求和命令使碗基本實體和圖案（àn）實體成為（wéi）一個實體，如圖（tú）2所示。

2 工藝分析

      2. 1 零件分（fèn）析和毛坯準備

       對零件（jiàn）圖（tú）分析可知: 龍鳳（fèng）銅碗最（zuì）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（lóng）、一條鳳、兩條鏈條和兩個雙喜圖案，圖案的高度為（wéi）0. 7 mm，圖案結構相當複雜，並且構成要素細小，尤其（qí）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（de）要求，曲麵數（shù）據（jù）龐大，加工精度要求較高（gāo）。表麵粗糙度要求較小。考慮裝夾的需要，把（bǎ）黃（huáng）銅毛.

     2. 2 加工方案（àn）的確定

      由於碗（wǎn）上圖案是分布在（zài）一張回轉的曲麵上，曲（qǔ）麵比較陡，形成較多的倒（dǎo）勾（gōu）麵，三軸數控機床無法（fǎ）加工，為（wéi）了能把圖案（àn）清（qīng）淅地加工出來需用五軸聯動數控機床，根據現有條件選擇了DMU40 五軸聯動高速（sù）加工中心（xīn）。碗（wǎn）手板加工可（kě）有兩種方案，第一種方案是先加（jiā）工碗的內表麵( 光滑麵) ，再翻轉180°後加工碗的外表麵( 圖案麵) 。這種加工方案的缺點是翻麵後不好定位，由於已加工好的內表（biǎo）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（dù）和粗糙度。第（dì）二種方案是先加工碗的外表麵( 圖案麵) ，再翻轉180°後（hòu）加工碗（wǎn）的內表麵( 光滑麵) 。這種加工（gōng）方案彌補了第一種加工方案的缺點，但它（tā）也會產生工件剛性較差的（de）問題，可采取減小切（qiē）削用量和增大刀（dāo）具直徑等措施來降（jiàng）低不利的影響（xiǎng）。

      2. 3 裝夾方式

     首先加工的部位是外表麵，裝夾工件前先加工出下一工序的定位基準，將毛坯尺寸（cùn）加工至98 × 53，采（cǎi）用三爪（zhǎo）自定心卡盤裝（zhuāng）夾( 如圖3 所示) 。毛（máo）坯露出三爪卡盤（pán）至少50 mm，毛坯底部用3 個等高的基準塊作為軸向定（dìng）位; 用（yòng）探測頭精確找正工件的圓心作為（wéi）X、Y 軸的原點，毛坯頂麵下降0. 5 mm 作為Z 軸的原點。

      碗外表麵加工完畢，第二次裝（zhuāng）夾的加工內容是粗（cū）加工型腔( 如圖（tú）4 所示) 。工件翻轉180°，以98 外（wài）圓柱麵為裝夾麵，碗（wǎn）底用一根基準圓柱棒支（zhī）承作為軸向定位基準。用探測頭精確找（zhǎo）正工件的圓心作（zuò）為X、Y 軸的原點，毛坯頂麵（miàn）下降0. 5 mm 作為Z 軸的原點。碗手板內表麵精加工（gōng）時的裝（zhuāng）夾是一大工藝難（nán）題，

      經研究，選用（yòng）石膏作為（wéi）粘（zhān）結劑固定工件。預先設計和（hé）製造一個石（shí）膏盒，設計時要充分考慮（lǜ）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（tè）別強調的是，一定要保證（zhèng）石膏盒（hé）的形位公差要求。操作（zuò）過程是調好石膏槳，把碗放到石膏盒裏，以底麵作為定位基準（zhǔn），固定（dìng）不動，往盒裏倒入石膏槳，均勻填滿（mǎn）整個（gè）石膏盒。待石膏幹硬後（hòu），在碗口麵找4 個點打表檢查是否水平（píng），如不水平，進行調整（zhěng）直到水平。用探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Z 軸的原點( 如圖5 所示) ，三次裝夾（jiá）加工後的工件分別如圖6—8 所示。

     2. 4 加工刀具的選擇

      由於毛坯材料（liào）是黃銅， 硬（yìng）度較低， 切削性能（néng）較好，刀具材料選（xuǎn）擇普通高（gāo）速鋼刀具。同時碗上圖案結（jié）構比較細小，半精加工及精加（jiā）工時盡可能選擇直徑較小的刀具，加工碗（wǎn）手板所用刀具如表（biǎo）1所示。

     2. 5 製訂程序單

     數控程序（xù）單是數控編程（chéng）的主要依據，基於以上分（fèn）析（xī），製訂碗手板的程序單如表2 所示。

      2. 6 加（jiā）工（gōng）工序及關鍵工藝參數表

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

3 結束語

     五軸編程之後還要注意兩個問（wèn）題: 一是刀具路徑仿真，五軸數控機（jī）床編程比三軸數（shù）控機床（chuáng）複雜得多，五軸數控機床價格昂貴，編（biān）程時安全問題不能不（bú）考慮。在CAM 軟件中進行刀（dāo）路仿真時（shí），有（yǒu）些安全隱患是看（kàn）不出來的，比如刀（dāo）軸的實際運動軌跡。為了安全起見，五軸加工（gōng）刀具最好（hǎo）經過專（zhuān）業的仿真軟件進行仿真加工。二是後置處理，五軸刀具路徑生成後要進行後置處理才能產（chǎn）生NC 代碼，而（ér）五軸數控機床（chuáng）的後置處理一般（bān）沒有通用性，不同類型的五軸數（shù）控機床不能使用同一後置處理機（jī）床選項文件，要根據具體的機床運（yùn）動軸配置( 雙擺頭機（jī）床、雙轉台（tái）機床（chuáng）、一擺頭一轉台) 、工作台的行程、數控係統等因素訂製適合自已機床（chuáng）的後處理選項文件，這樣產生的NC 代碼（mǎ）才正確，否則會造成（chéng）走刀路線不正確，甚（shèn）至（zhì）造成機床與工件碰撞的嚴重（chóng）後果。

     按照上述工藝設置，應用PowerMILL 軟件進行五軸編程，在解（jiě）決路徑仿（fǎng）真、後置處理和裝夾難題之後，龍鳳銅碗的數控加工就是一（yī）個簡單的操作問題了，最終我們用了大約12 h 完成了產品的整體加工( 如圖9 所示（shì）) ，經檢測，其尺寸精度和表麵質量都達（dá）到了要求。

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