基于UG NX的非球面镜片五轴数控编程技术（一）

林胃224

一、前言
目前镜片的加工主要依赖于三轴或者四轴车片机，加工的对象主要是球面镜片和双球面镜片。非球面镜片由于其几何特性，不能以来目前的三轴或四轴加工机床来加工。非球面是指表面各点的半径都不相同的曲面。最常见的非球面为有一个对称轴的回转非球面。可以用下面方程式表示：

本文针对非球面镜片曲面的特性，制定镜片加工工艺，基于UG NX3.0规划了底模和镜片的加工轨迹。其中使用型腔铣规划了木底模的粗加工轨迹，固定轮廓铣规划木底模精加工轨迹，Swarf方式规划镜片的粗、精加工轨迹。
二、 镜片加工工艺
& O, f) x% e. E, z. Y2.1 镜片加工五坐标数控加工中心
$ y* B. C5 f" O; ?7 g  W- m一般说来，五坐标数控加工中心由三个平动轴和两个转动轴构成。根据运动轴配置的不同，五坐标数控加工中心可分为三种基本类型：
1）刀具双摆动 即两个回转轴都作用于刀具上。
; l' e! `! ^& w9 m3 ^2）工作台双回转 即两个回转轴都作用于工件上。
. e* E" ^* m! v4 w3）刀具和工作台分别回转 即两个回转轴分别作用在刀具和工作台上。
& R. U- w9 j* [) j6 r为了保证加工的刚度，本文选用工作台双回转类型的五坐标加工中心，即有X、Y、Z三个平动轴和A、C两个作用在工作台上的转动轴，示意图见图1。
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图1. 五坐标加工中心示意图
镜片的生产批量一般比较大，因此加工效率尤为重要，自动换刀功能必不可少。根据加工中使用刀具的数量，建议换刀位不少于5个。
2.2 镜片加工装夹
* [- q, s1 K9 v3 ^, m0 _* h目前镜片加工的装夹方式主要有两种：1）机夹式，如图2. a），2）空吸式，如图2.b）。机夹式夹紧较为牢固，但是易存在装夹变形的缺陷。空吸式夹紧相对比较平稳，只要空吸力足够，可以很好的完成夹紧任务。为使得装夹更为稳固，也可同时采用两种装夹。

图2. a)机夹式 b)空吸式
2.3 底模数控加工轨迹规划
& j* A1 A" Q) a! ]( Z  Q底模的包括木模和橡胶模两部分（如图3）。

3 \' x* ^4 u6 h8 G! r2.3.1 木模加工轨迹规划
2 Y4 O& Z6 V; g( _/ n7 u由木模的形状可知，其加工轨迹可以用三轴方式来规划。木模毛坯为木浆胶合而成，质地较为柔软，因此加工进给速度和主轴转速可以较高，可分别设为1000mm/min和20000r/min。
- a& C+ p! ]$ k! c& E一般说来，粗加工加工策略为型腔铣（CAVITY_MILL），采用往复式加工来提高加工效率，加工的逐层渐进高度为1mm，生成的加工轨迹如图4。
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精加工策略为固定轴轮廓铣（FIXED_CONTOUR），选定上表面为驱动几何（Drive Geometry），一般设定残余高度为0.02mm。如图5为木模的精加工轨迹。

( |7 K& b/ y0 ~: K  ^* y2 n经过轨迹转换为NC代码后，对木模进行实加工，加工效果如图2。
文章关键词： 数控编程技术