空间曲面加工技术探讨-航空航天钣金冲压件制造技术

航空模具，如模胎、变角度型胎、拉弯模、成形模、曲压模等，其型面多为空间曲面，目前多用三坐标、四坐标或五坐标的数控机床加工，刀具多为铣环形刀或球头铣刀。

1.三坐标联动加工

三坐标联动加工（见图9-91）中，X、Y、Z三坐标可同时插补联动。用三坐标联动加工曲面时，通常采用行切方法。同样，P平面平行于yz坐标面的一个行切面，若要求它与曲面的交线ab为一条平面曲线，则应使球头刀与曲面的切削点总是处在平面曲线ab上（即沿ab切削），以获得的残留沟纹，保证加工质量。显然，这时的刀心轨迹O₁O₂不在P_yz平面上，而是一条空间曲线（实际上是空间折线），因此，需要x、y、z三轴联动加工。

三坐标联动加工常用于复杂空间曲面的精确加工，如精密锻模、机翼前缘模胎等，但编程计算较为复杂，所用机床的数控装置还必须具备三坐标联动功能。

2.四坐标联动加工

四坐标联动加工（见图9-92）的工件，侧面为直纹扭曲面。若在三坐标联动的机床上用球头铣刀按行切法加工，不但生产率低而且表面粗糙度值大。为此，采用圆柱铣刀周边切削，并用四坐标铣床加工，即除三个直角坐标运动外，为保证刀具与工件型面在全长始终贴合，刀具还应绕O₁或（O₂）作摆角联动。由于摆角运动导致直角坐标（图中y）需作附加运动，其编程计算较为复杂；但如果采用专用的应用软件，程序编制较为简便。

图9-91 三坐标联动加工

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图9-92 四坐标联动加工

3.五坐标联动加工

五坐标联动加工空间曲面，可以弥补三坐标机床对模具高度的限制，缩短刀具长度；同时由于采用包络加工，加工后的模具型面光顺流线，型面加工痕迹（波峰、波谷）非常小，型面的加工精度得到提高。

由于五坐标联动加工采用包络加工，可以采用带平底刃的棒铣刀，也可以采用带底刃的环形刀，如图9-93所示。

图9-93 五坐标联动加工机翼前缘拉深模

对于高度较低、曲率不大的模具，五坐标联动加工可采用直线插补联动加工，刀具可采用球头刀或环形刀。

五坐标联动加工程序编制比较复杂，加工成本较大，在实际加工中，多用三坐标联动加工取代，或者采取专用程编软件编制加工程序。采用专用软件编制加工程序，可以大大简化编程员的劳动量，而且容易保证加工质量。