数控加工是一种可编程的柔性加工方法。数控机床正向着高速、高精、高柔性、复合化的方向发展，故适用于精度高，形状复杂的零件的加工。生产编号为R1928压力容器上的关键件——锻管，不仅公差要求极为严格，而且锻管内壁与顶面R1924圆弧相交的过渡圆弧构成了复杂的空间曲面。在加工该部位时，若采用手工编程的方式进行加工则相当困难，因此，为保证加工质量和生产进度，我们根据UG的特点，采用自动编程的方式，将顶面R1924圆弧与其内壁相交的R25过渡圆弧，同时进行编程加工，从而满足图样及工艺的各项技术要求。

一、锻管的结构特点及加工方案的确定

　　（一）如图1所示，锻管零件顶面R1924圆弧中心与锻管中心线不一致，成5.88°夹角，因此锻管内壁与顶面圆弧相交的过渡圆弧R25构成了复杂的空间曲面，手工编程极为困难，如图1所示。

　　（二）该产品材质为SA182-GRF22CI3N，材质特殊，不但极为少见，而且切削性能差，切削抗力大，在加工过程中刀具易磨损，常规刀具难以胜任。

　　根据锻管的加工内容及结构特点，采用在TK42200数控龙门铣镗床上，将，顶面R1924圆弧及R25渡圆弧通过NX4.0编程一次性加工完成。

二、锻管的CAD建模

　　NX是一套CAD/CAM软件，它最早应用于美国麦道飞机公司，是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。NX的CAD功能可以绘制2D和3D图形，构建自由曲面的功能更是远远胜于同类的CAD软件。

　　（一）首先，进入NX4.O的建模环境，然后采用绘制草图功能，在XZ平面根据图样要求画出各实体轮廓的截面线，如图2所示。

图2 绘制实体轮廓的截面线

　　（二）然后，根据所作好的草图通过回转功能构建实体，再通过倒圆角功能，将锻管内壁与顶面R1924圆弧相交的R25圆弧倒角进行圆弧过渡，如图3所示。

图3 构建实体

三、锻管的CAM加工

　　CAM是指计算机辅助制造，NX4.0的CAM功能方便直观，可以直接在点、线、曲面、实体上产生刀轨，其后置处理文件是一种用户回答式的自由修改文件，默认的后置处理文件与FANUC控制系统的NC机床无缝集成。

　　锻管毛坯来料为锻件，顶面R1924圆弧与其内壁相交的R25过渡圆弧需要进行半精加工和精加工。在进行CAM时，利用NX4.0加工界面中的-Create Tool（创建刀具）-Create Geometry（创建几何体）-Create Operation（创建操作）来进行加工，半精加工和精加工中可以根据被加工的面生成偏置面来进行加工。

　　由于所加工的面为复合型面，所以选择球头刀进行加工。首先，进入Create Tool界面，选择Milling Tool与Ball Mill菜单（创建球刀），并在刀具窗口对话栏内输入所使用球刀具的相关参数。

　　然后，选择“Create Geometr”（创建几何体）功能模块，并根据毛坯的实际情况创建毛坯，。紧接着就是CAM整个过程中最关键的部分“Create Operation”（创建操作），首先在加工类型里面选择mill-contour(轮廓铣削)，并选择“Contour-Area”（曲面）加工方式，在Use Tool菜单栏里选择开始所设定好的球刀名称。 

　　接着，进入“Area Milling Method”（区域铣削驱动方式）功能模块，在“Pattem”（走刀方式）下拉菜单里选择“Follow Periphery”（跟随周边加工方式），在“step over”下拉菜单里选择“scallop”选项，将刀具步距设定成0.50mm（精加工步距），半精加工时刀具步距设定成1mm，。确定后，通过“Cut Area”（加工区域）功能模块选择被加工区域，即锻管顶面R1924圆弧与其内壁相交的R25过渡圆弧，并在“feeds and speeds”功能模块里设定加工时刀具的转速(S)和进给速度(F)，根据切削三要素原理，通过计算：转速为n=800r/min，刀具进给为f=1000mm/min。由于该件边缘无需圆滑，因此，需在“Cutting Parameters”菜单中将“Remove Edge Traces”（移出边缘跟踪）选项选取，各步骤执行完后，。

四、后处理

　　NX4.0系统分为主处理程序和后置处理程序两大部分。主处理程序针对加工对象，加工系统建立3D模型，计算刀具轨迹，生成NCI文件（刀具路径文件）。NCI文件是一个用ASCII码编写包括NC程序的全部资料的文件。后置处理系统配置了适应单一类型控制系统的通用后处理，该后置处理提供了一种功能数据库模型，用户根据数控机床和数控系统的具体情况，可以对其数据库进行修改和编译，定制出适应某一数控机床的专用后置处理程序。其文件的扩展名为PST，定义了切削加工参数、NC程式格式、辅助指令，接口功能等。默认的MPFAN.PST是内定成适应FANUC控制器的通用格式，如FANUC 3M、FANUC 6M、FANUCO-M等。

　　通过后置处理操作，系统自动产生NC程式，如下：

五、程序输入及加工

　　由于NX4.0所生成的程序有几十万句，需占用很大的磁盘空间，但是NC机床的磁泡存储器容量有限，以往遇到此类情况，通常都是采用DNC（直接控制）的解决方案，将PC机与NC机床RS232接口通讯。通过“CIMCOEdit5”模拟软件中的Communications(通讯)功能，设置传输文件格式、串口，传输速率、奇偶校验、数据位等与CNC控制器的参数一致从而实现在线加工。但是，由于该NC设备RS232接口出错，无法采用DNC方式加工。因此，我们根据NC机床磁盘空间的大小，将所生成的程序进行分段处理，通过将每个程序段的开头和结尾增加起始语句和结束语句，把每个程序段形成单独的程序来进行分段加工，从而完成NX4.0自动生成程序的全部内容。

六、结束语

　　锻管顶面R1924圆弧与其内壁相交的R25过渡空间圆弧，通过NX4.0编程的方式，在TK42200数控龙门铣镗床上的顺利加工完成，不仅极大地减轻了后续抛光工序的工作量，而且还大大提高了加工质量和数控设备的利用率。同时，较好地解决了该类零件的批量生产中的质量和效率问题，取得了良好的经济效益。