基于UG NX的非球面镜片五轴数控编程技术（二）

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2.3.2橡胶模加工轨迹规划
由于橡胶模是与镜片毛坯直接接触的材料，因此橡胶模上表面必须与镜片毛坯地面良好的贴合，这样才能保证足够的夹紧力，使得镜片加工过程稳定。橡胶模的加工工艺为：先将橡胶模粘合在加工好的木模表面上，加工出需要的橡胶模内外轮廓，然后将橡胶模上表面按照镜片毛坯底面的形状光顺一次（残余高度一般为0.01mm），确保镜片毛坯和橡胶模紧密贴合。
橡胶模粘合到木模上后，变形成为一个非球面，因此内外圈的加工轨迹不能用三轴方式规划，必须采用五轴加工方式规划加工轨迹（如图6）。橡胶模的内外圈侧面都是直纹面，理论上可一次加工成型。
考虑到橡胶材料的特性，一次成型容易造成内外圈材料撕扯，会导致加工镜片时夹紧不够，本文采用三次加工完成外圈的加工。因此还是分为若干次走刀加工成型。UG NX3.0中提供了大量的多轴加工轨迹规划方法，其中Swarf方式主要用于直纹面的轨迹规划。
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橡胶模内外圈加工后还需要使用固定轴轮廓铣对其表面进行光顺，这样才能使得镜片加工时镜片和橡胶模之间的空隙较小、夹紧足够稳定。
/ `) g5 j: h4 {6 B5 U' E经过轨迹转换为NC代码后，对橡胶模进行实加工，加工效果如图3。
4 W4 ^4 |, X1 P7 u' |( S2.4 镜片加工轨迹规划
UG NX3.0的五轴数控编程功能非常强大，常用的驱动方法为曲线/点驱动方法（Curves/Point）、边界驱动方法（Boundary）、螺旋线驱动方法（Spiral）、区域铣驱动方法（Fixed_Contour）、曲面区域驱动方法（Surface Area）、刀具轨迹驱动方法（Tool Path）等。常用的刀轴控制方式有Normal to Part（垂直于零件面）、Relative to Part（相对于驱动面）、Interpolate、Normal to Drive、Swarf Drive、Relative to Drive等。其中比较适用于镜片加工的驱动方法为曲面区域驱动方法（Surface Area），刀轴控制方式为Swarf Drive。
6 j5 P4 q8 R, }根据镜片的加工工艺，其加工轨迹的规划主要分为两个步骤：
2.4.1镜片粗加工轨迹规划
) P: ~! L0 F  [- `, i; H7 A6 {镜片开粗工序应去掉多余的镜片毛坯材料，为精加工的修圆工序做好准备，使用刀具为平底立铣刀。镜片毛坯材料为玻璃或者其他高聚物材料，性质较为硬脆，且为了便于毛坯废料尽早脱落，因此尽量一刀切制成型。
! K/ L8 x; ?/ x# t1 ]+ Z; v5 Q* W' D开粗的加工轨迹规划方法为Swarf，加工驱动几何选择镜片侧面。考虑到镜片毛坯材料的性质，需要合理设置加工方向和进退刀，如图7。开粗需要留一定加工余量，由修圆工序完成。
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2.4.2修圆加工轨迹规划
' ]; r# {5 v8 d: x修圆加工工序将镜片边缘修圆，使得镜片的边缘光滑，便于成品安装到目标镜架中。一般使用刀具为R修圆刀（示意图如图8）。由于镜片材料受热时容易形成切削毛刺，因此在修圆加工中需一直用高压气体吹冷减少加工后的变形，并且不断去除切削废料。

修圆加工轨迹规划的方法与开粗类似。需要注意的是应该针对镜片侧面的中心线来规划加工轨迹，这样才能使得修圆后的镜片侧面光滑一致，达到工艺要求。
3 I$ l3 ~+ K0 I+ [三、后置处理
镜片开粗和修圆加工轨迹规划完成后，要在数控机床上进行加工，还需要将刀位文件（CLS）转换成指定数控机床能执行的数控加工程序，该过程一般称为后置处理(Postprocessing)。UG NX3.0自带了专用的后置处理器配置模块PostBuilder，配置的关键在于合理设定各轴行程，设置回转半径。限于篇幅，PostBuilder的具体设置方法本文不再赘述。
3 }3 `  ^! @/ s$ L9 Q9 a( K# z由于镜片开粗和修圆加工使用不同的刀具，因此对刀数据不同，需要设定不同的加工坐标系G54和G55。开粗和修圆加工的代码写在一个文档中，需要调用换刀指令进行换刀，这样开粗和修圆加工可以无人工干预，一次完成。坐标系设定和换刀指令使用方式：
( _! k" K8 i5 T; v9 F%
N0030 G54      ；G54开粗工件坐标系设定
* ^7 C9 ?: k8 ~N0040 M06 T01  ；换01号刀具
3 t2 o3 b" r- P; [9 ]" n) L…..    ；程序正文
N1510 G55      ；G55修圆工件坐标系设定
( G7 w- \7 W: {0 j- h# h5 U3 ~N1520 M06 T03  ；换03号刀具
0 H9 W" s8 M/ N8 H. |* C& u! ^; Q…..    ；程序正文
3 ?* S$ D+ ^1 d2 f8 lN1840 M02   ；程序结束
%
9 i4 ^. _" O* Z: q四、实加工
选用标准配置五轴加工机床，X、Y、Z三个平动轴，A、C两个转动轴。在大批量生产中，加工效率和质量尤为重要，加工中的进给速度和主轴转速都比较高，因此在加工中须特别注意散热，需要有高压气体吹冷并去除毛刺。经过木底模、橡胶模加工之后，合理选择进给速度和主轴转速，最后成功加工出一对镜片，如图9。实加工的边缘较为光滑，质量和精度都达到了要求。
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; q# k7 b' Z3 {: }  ~; m# p文章关键词： 数控编程技术