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：
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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。
- e; K: O2 m% N: B$ v8 }* z二、 镜片加工工艺
$ b0 U! O! k' q* U- Y6 J2.1 镜片加工五坐标数控加工中心
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。
2）工作台双回转 即两个回转轴都作用于工件上。
1 q, m, F; P' A) h$ c3）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。
$ h$ U; X  z. f, ^# q0 U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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. t8 U9 l+ V2 k- e+ d' K' W, f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。
! q  I) T. i  r! `, s) N2.2 镜片加工装夹
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。
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  @7 D- e/ d* m! Q图2. a)机夹式 b)空吸式
* ~3 c2 o7 o/ t% n; I" f" o$ O% c2.3 底模数控加工轨迹规划
; A2 U2 u; x; J+ R( D; B  q底模的包括木模和橡胶模两部分（如图3）。
2 b: t4 l. r. P" P, U  K
8 L" x2 z) l; P4 u! C- ?2.3.1 木模加工轨迹规划
& w) ]  ?' r" z4 u& k, k! H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。
3 p6 A' b3 U1 p" K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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' F8 `/ u8 J6 }' p; x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。

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。
3 o3 Q+ }! N2 A+ j6 z9 O文章关键词： 数控编程技术