一般曲面零件的數控加工通常采用球頭銑刀。球頭銑刀加工曲面時多按行切法加工，即銑刀沿坐標軸方向或參數軸方向對曲面一行一行進行加工，每加工完一行后，銑刀移動一個行距，直至將整個曲面加工完畢。切削點的行距的大小直接影響曲面的加工精度與加工效率。行距值小于實際切削寬度將使加工時間增加，同時還導致編程效率的下降及程序的膨脹。行距值大于刀具的實際切削寬度時，曲面的表面殘脊高度增大，使表面粗糙度值和誤差增大。

 

　　一、曲面三軸數控加工行切法分析1.曲面三軸數控加工行切法產生的殘脊高度用球頭銑刀對曲面進行行切法加工時，會在加工表面留下一段較為明顯的殘脊高度（Scallop height）。

 

　?。?）加工凸曲面殘脊高度的分析對于凸曲面，a、b、g為刀位點，可取a點或b點的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：H=of-fc-od H為殘脊高度，r為刀具半徑，S為切削行距，R為曲面曲率半徑。

 

　　由以上分析可知：殘脊高度的大小決定于刀具半徑r和切削行距S，刀具半徑r越大，殘脊高度越??；切削行距S越小，殘脊高度越小，如所示。但切削行距S取得小，使走刀次數增多、程序量增大。殘脊高度的大小影響曲面的加工精度與表面粗糙度。

 

　?。?）加工凹曲面殘脊高度的分析對于凹曲面，a、b、g為刀位點，可取a點或b點的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：由以上分析可知：殘脊高度的大小決定于刀具半徑r和切削行距S，刀具半徑r越大，殘脊高度越??；切削行距S越小，殘脊高度越小，但切削行距S取得小使走刀次數增多，程序量增大。殘脊高度的大小影響曲面的加工精度與表面粗糙度。

 

　　因為顯然，對于相同的曲率半徑的凹凸曲面，在刀具半徑和行距相等的條件下，加工凹曲面產生的殘脊高度比加工凸曲面產生的殘脊高度大。

 

　　2.曲面三軸數控加工行切法產生的干涉誤差在三軸聯動加工曲面時，刀觸點為加工過程中刀具與工件實際接觸點，由它產生*終的切削效果，而刀位點是刀具編程位置的坐標點，因此刀位點產生理論刀具軌跡，而刀觸點產生的軌跡與刀位點產生的軌跡有誤差。與中的δ1和δ2，筆者稱為干涉誤差。干涉誤差的大小與加工時的切入切出位置以及刀具半徑有關。在中，行距ab與bg段產生的干涉誤差δ1和δ2的大小與行距線段與XY平面的角度有關，行距線段與XY平面的角度為0，干涉誤差*小，所以δ2大于δ1.刀具半徑大干涉誤差大。

 

　　3.基于MasterCAM的三軸曲面加工行距控制以曲面流線加工（Flowline）為例。流線加工指加工時沿著流線方向加工，生成一定間隔的一條一條刀具路徑，直至走完整個曲面。Stepover control設置決定計算切削路徑之間距離的方法有兩種，即Distance和Scallopheight.Distance設定每一切削路徑之間的距離，一般用于粗加工。

 

　　而Scallop height設定切削路徑之間所留下的殘料高度，由系統(tǒng)自動調整切削路徑之間的距離，因為設定相同的殘料高度，所以加工時曲面曲率大的地方走刀行距大，曲面曲率小的地方走刀行距小，用于精加工和半精加工。

 

　　二、曲面五軸數控加工行切法分析1.曲面五軸數控加工行切法產生的殘脊高度用球頭銑刀對曲面進行五軸行切法加工時，也會在加工表面留下一段較為明顯的殘脊高度（Scallop height），殘脊高度的大小決定于刀具半徑r和切削行距S，刀具半徑r越大，殘脊高度越??；切削行距S越小，殘脊高度越小，如所示。但切削行距S取得小使走刀次數增多，程序量增大。殘脊高度的大小影響曲面的加工精度與表面粗糙度。

 

　　在五軸聯動加工曲面時，刀觸點與刀位點是同一點，刀觸點產生的軌跡與刀位點產生的軌跡重合，所以沒有干涉誤差。

 

　?。?）加工凸曲面殘脊高度的分析如所示，對于凸曲面，a、b為刀位點，可取a點或b點的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：H=of-fc-R fc= 2 1 r o f？其中，H為殘脊高度，r為刀具半徑，S為切削行距，為R曲面曲率半徑。

 

　?。?）加工凹曲面殘脊高度的分析對于凹曲面，a、b為刀位點，可取a點或b點的曲率半徑近似作圓，殘脊高度的分析如下：H=od-of-fc oo 1 =R-r o 1 f= 2（）4 R r，顯然對于相同的曲率半徑的凹凸曲面，在刀具半徑和行距相等的條件下，加工凹曲面產生的殘脊高度比加工凸曲面產生的殘脊高度小。

 

　　2.基于MasterCAM的五軸曲面加工的行距控制以五軸曲面流線加工（Flow5ax）為例。

 

　　如所示，流線加工指加工時沿著流線方向加工，生成一定間隔的一條一條刀具路徑，直至走完整個曲面。選擇Flow5ax加工，系統(tǒng)彈出如的對話框，選擇5軸加工（5 Axis），選擇加工樣板（Pattern Suface），系統(tǒng)返回繪圖工作區(qū)，選擇曲面，確定。進入“Flow 5ax parameters”設置，如1所示，Stepover control設置決定計算切削路徑之間距離的方法有兩種，即Distance和Scallop height.Distance設定每一切削路徑之間的距離，一般用于粗加工。而Scallop height以設定切削路徑之間所留下的殘料高度，由系統(tǒng)自動調整切削路徑之間的距離，可用于精加工。

 

　　三、結論如所示，相同的行距，五軸曲面加工比三軸加工產生的殘脊高度略高一點，但五軸曲面加工不產生干涉誤差，三軸加工產生干涉誤差。而且適當增加刀具半徑，可使五軸曲面加工的殘脊高度減小，但三軸加工殘脊高度減小的同時干涉誤差增加較快。