利用CAXA制造工程师软件进行自动编程，完成像手机外壳这样复杂曲面的数控加工，该加工主要使用立式三轴联动加工中心。
1 手机外壳自由曲面自动编程过程的分析与应用
1.1 手机外壳工艺特点和加工工艺分析
所要加工的手机外壳曲面不是很复杂，但是加工精度为IT7级，表面粗糙度为3.2μm，难点在于铣加工工序和走刀路径的设定，特别是手机外壳曲面的细小曲面部分还需要特定的加工工序和刀具，经与有经验的技术人员研究决定，加工手机外壳等复杂型面采用数控铣削，粗加工时采用立铣刀，精加工时采用球头铣刀。
1.2 编程坐标系与实际加工坐标系的统一
为了使编程与加工快速流畅，在利用CAM模块编程之前，先要确定零件的编程原点，也就是实际加工工件时工件坐标系的原点，如果这2个点不统一，那么在随后的加工中就不能完全准确地加工出所需的零件，也就是对刀的时候会无所适从。把坐标原点定于毛坯上表面的中心位置，这样换刀时只需变化Z坐标即可，便于对刀，如图1所示。通过上述方法，编程坐标系就和加工坐标系实现了统一。
1.3 确定手机外壳曲面的铣加工工步
根据手机外壳零件的结构特点和零件铣加工前的毛坯供应状态，安排手机外壳的铣加工工步如下：粗铣手机外壳曲面一精铣手机外壳分模面一精铣手机外壳曲面一精铣按键部分曲面一精铣手机外壳上端细小曲面部分。
1.4 毛坯的建立
试验室有尺寸为150mm×100mm×20mm的毛坯材料，符合实际手机外壳尺寸大小。
1.5 刀具设置
根据加工工序内容、零件精度要求以及毛坯材料，选择适当刀具是一个很关键的步骤。
2 手机外壳曲面的数控编程
2.1 手机外壳曲面租加工
首先进行手机外壳粗加工，对于手机外壳曲面的粗加工采用等高线粗加工的方式，去除大部分余料。加工方式设为逆铣，切削模式为环切，行距和层高都在考虑刀具和材料以尽可能地提高加工效率的基础上，分别设为10和3，粗加工加工余量均设为0.5mm，加工精度为0.1mm。在切削用量选项卡中，设置主轴转速为3000r/mm，进给速度为1000mm/min，以保证粗加工时的加工效率，更快地去除余料。在加工边界参数中使用默认的Z加工范围。
2.2 分模面精加工
由于手机外壳曲面粗加工部分留有余料为0.5mm，故需对分模面进行精加工，用于除去余料。分模面精加工采用等高线精加工的方式，加工为顺铣，切削模式为环切，设置加工余量为0，加工精度设为0.01mm。在这种方式中，可以通过等高线角度范围设定非精加工区域，只在较平坦区域的未精加工部分生成加工轨迹。考虑到分模面是平面，所以需要在加工边界参数中设置正确的Z加工有效范围，这里Z加工有效范围的最大和最小值都设置为-11mm，通过设定最小XY距离来控制层高，保证加工精度。这样可达到只加工分模面的效果，加工出符合要求的手机外壳曲面的分模面。
2.3 手机外壳曲面精加工
手机外壳曲面精加工采用的加工方式为等高线精加工，精加工中考虑到加工表面精度要求，使用，φ6mm球头铣刀，故在加工设置时设置行距为0.2mm，层高为0.2mm，加工精度为0.01mm，加工余量0mm，Z向加工余量0mm，使加工精度高，表面粗糙度小。通过等高线角度范围设定精加工区域和非精加工区域，设置刀具轨迹为先加工等高线部分，再加工较平坦区域的未精加工部分。设置切人切出使用圆弧方式，避免高速切削时过切或欠切情况的发生。为了确保手机外壳曲面加工完全不留余量，在参数设置中设置延长量，这样就可以使加工表面完整且没有残留余量。在加工边界参数中设置Z加工有效范围最大为1mm、最小值为-11mm，使刀具轨迹只在手机外壳曲面部分生成。
2.4 精铣按键部分曲面
手机外壳曲面精加工采用的加工方式仍然为等高线精加工，由于按键底部曲面较为平坦，故采用φ2mm立铣刀进行加工。考虑到加工表面精度要求，加工精度设为0.01mm，加工余量为0mm。加工参数中设置只加工未加工区域，即只在按键底部较平坦区域的未精加工部分生成刀具加工轨迹。在加工边界参数中设置Z加工有效范围，这里Z加工有效范围的最大和最小值都设置为-7mm，即只在按键底部位置生成刀具加工轨迹。
2.5 精铣手机外壳上表面细小部分曲面
加工手机外壳上表面细小部分曲面时使用参数线精加工。由于曲面比较细小，并且由多张小曲面构成，所以采用参数线精加工，分别选择手机外壳上面的4处小曲面加工，完成刀具轨迹的生成。加工参数中，设置行距为0.1mm，加工精度为0.01mm，加工余量为0.01mm，以保证加工精度的要求。加工时选择，φ4mm的球刀。
3 加工程序的生成方式
选择“加工”→“后置处理”→“生成G代码”即可生成数控加工用的程序G代码。下面是从加工中程序中截取的部分程序段。4 数控加工
程序编制好后，通过USB接口传输至数控机床，并进行毛坯的安装找正，将对应刀具放入刀库，设置刀具的半径补偿和长度补偿值，调用传输过来的程序即可加工出曲面零件。其加工结果与原来预订的加工效果相一致，加工表面光滑，基本没有出现过切和欠切的加工表面，满足公差许可范围。
5 结语
首先阐述了在CAXA环境下进行手机外壳零件编程前的准备工作，即手机外壳曲面的工艺分析、定义加工坐标系、确定加工工序、选择定义加工刀具、定义毛坯、定义加工起始点和进行机床后置设置。在此基础上提出了先粗加工后精加工，手机外壳曲面与分模面分开加工的加工方式，选用不同的加工方式和走刀方式，对软件加工参数的设置做了进一步的研究工作，选择了合理的加工参数，这样可以既提高加工效率又提高加工精度。最后，对软件的后置处理做了进一步的阐述，得到了正确的NC加工程序，并在数控机床上加工出符合要求的零件。
(审核编辑: 智汇胡妮)
