数控加工技术是指高效、优质地实现产品零件特别是复杂形状零件加工的有关理论、方法与实现技术，它是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工等现代制造业的重要基础与关键技术，也是发展军事工业的重要战略技术，是衡量一个国家工业化水平的重要标志。数控加工仿真技术是最能明显发挥数控加工效益的环节之一，常用的数控加工软件有NX、Pro/E、CATIA等集成CAD/CAM/CAE软件。
NX是优秀的面向制造行业的高端软件，提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。NX面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。CAM模块提供了众多的加工模块，如车削、固定轴铣削、可变轴铣削、切削仿真、线切割等。其中，固定轴曲面轮廓铣削模块用于产生三轴运动的刀具路径，它提供了非常强大的选择加工对象的方法及多种驱动方式与走刀方式，可根据零件表面轮廓选择切削路径及切削方法，从而满足复杂曲面的半精加工与精加工要求。
1 待加工零件建模及工艺分析与规划
1.1 双参数三次B样条曲面
零件中的复杂曲面为B样条曲面。
式中：S(u，v)为B样条曲面上任意点的位置矢量；
u，v为参变量；
P为几何系数矩阵。
其元素为B样条曲面的控制点，包含了确定B样条曲面所需的几何信息。
1.2 待加工零件建模
利用NX/CAD模块建立如图1所示的具有复杂型面的零件，该零件特点是上表面是双参数三次B样条曲面，其上有2个方形凹槽和2个球面凹坑，所有边上都进行了倒圆角处理。
1.3 工艺分析与规划
该零件加工难度在于上表面及其上特征的加工。通过分析，该零件分粗加工和精加工两步完成加工，粗加工Ⅰ采用型腔铣完成上表面及其球面凹坑、阶梯圆柱面上材料的去除，刀具采用波形刀片可转位立铣刀，粗加工余量为0.8mm；粗加工Ⅱ采用型腔铣完成上表明方形凹槽上材料去除，刀具采用可转位立铣刀；精加工Ⅰ采用整体硬质合金立铣刀完成阶梯圆柱面的加工，加工余量为0；精加工Ⅱ采用固定轴轮廓铣完成上表面及其方形凹槽和球面凹坑的加工，刀具采用整体硬质合金球头铣刀，加工余量为0。
2 NX集成环境下的加工仿真和试加工
2.1 固定轴曲面轮廓铣CAM仿真相关参数的设置
上表面的加工采用固定轴曲面轮廓铣，驱动方式为区域铣削，切削模式为同心往复，图样方向向外，切削方向为逆铣，步距为残余高度，残余高度=0.001mm。投影矢量为刀轴，刀轴为+ZM轴。余量：部件余量=检查余量=边界余量=0，公差：部件内公差=0，部件外公差=0.0005，边界内公差=边界外公差=0.001。工件安全距离=3mm，过切时警告。主轴转速2500r/min，进给率(mm/min)：切削360，快进3500，逼近3000，进刀100，第一刀切削200，单步执行360，移刀800，退刀2500，离开3000。
2.2 生成刀轨路径
设置好粗、精加工各项参数后，生成刀轨，双参数三次B样条曲面的固定轴曲面轮廓铣，为清晰起见，残余高度取0.5mm，实际加工中，残余高度=0.001mm。在图形区进行旋转、平移、放大视图并进行刀轨动态仿真，检查生成的刀轨路径是否合理，合理后确认。
2.3 后处理
NX自动编程产生刀位轨迹的计算过程称为前置处理(Preprocessing)，前置处理所产生的中性刀位源文件包含的是数控机床进行加工控制所要经过的各加工点的坐标值以及刀轴失量等，它采用相对运动原理，将刀位轨迹的计算统一在工件坐标系中进行，而不考虑具体的机床结构及指令格式，从而简化系统软件；而后置处理(PostProcessing)是指将前置处理产生的刀位源文件和加工工艺参数与特定的机床特性文件及定义文件相结合，生成指定数控加工设备能够识别的数控加工程序的过程。能够执行后置处理过程的程序称为后置处理器(Postprocessor)。后处理是将理论设计转化到实际生产的关键环节。作者采用自开发的后处理器来获得NC加工程序，将其导入CIMCO软件可再次验证刀轨。
2.4 零件试加工
后处理所获得的程序共29.23万行，大小为8.75M，所使用的机床FANUCOi-MB的内存小于1M，只能采用DNC加工，CIMCO软件具备通过RS232C的DNC加工功能，但考虑到加工过程数据传输的稳定性，采用基于CF卡的DNC加工，最终获得的加工零件。通过三坐标测量仪，零件B样条曲面最大偏差为5μm。
3 结论
NX/CAM所提供的固定轴曲面轮廓铣功能，使三轴数控机床可以完成复杂型面的半精加工和精加工，与五轴机床相比，能有效地降低加工成本，具有很高的实际应用价值。
(审核编辑: 智汇胡妮)
