设计与研究

由于佛像存在曲面曲率较大的问题，不能被确
定为驱动体，需要将零件精加工刀路的可变轮廓设
计成规律的UV 曲面。零件底座近似规则形状，整体
形成单一驱动面，在加工底座时极易发生刀轴变化
率增大的现象。这就需要在设计过程中进行上、下 
 个驱动面的规划与设计
[]，上驱动面曲率变化较大，
下驱动面曲率变化较小。在底座精加工刀路设置过程
中，如果刀路和底座上部几何特征发生干涉，可以向
“指定部件”添加干涉几何体，以避免干涉刀路的情
况。在“曲面区域驱动方式”的对话框中，将切削模
式转变设为“螺旋”，将步距设成“残余高度”，在粗
加工中确定该值为 mm，在精加工中确定该值为 
 mm，确定切削公差为 mm，以保证精加工
效果。
 试制加工
在试制加工时，由于左开粗、右开粗均以五轴定
位卧式铣削模式为主，需确定刀具伸出长度L 比切
削深度Ht 大，并保证Ht 与重叠区域的深度Hc 满足一
定关系，表达式为
 


t
m
c
t
L
H
D
H
H
＞
■|■
+
=
|■
 
（）
在参数满足式（）的前提下，因为毛坯直径为
 mm，所以刀柄及工件干涉问题可以避免。左开粗、
右开粗过程中的重叠区域深度已确定为 mm，因此实
际加工中刀具的伸出长度应在 mm 以上。
在对刀过程中，因为编程原点一般在佛像模型底
部中心位置，再加上该零件高度为 mm，所以为
规避毛坯表面不平整现象，需将毛坯表面Z 轴高度设
置为 mm，并将其进行 mm 的去除，以保证零
件顶部的平顺、光整。
试制加工采用的设备为五轴联动加工中心，在精
加工刀路设计中，进刀模式需确定为沿形状斜进刀形
式，这是因为如果将进刀模式设置为螺旋进刀形式，
极易发生执行程序报警的情况
[]。此外，基于零件形
状，将公共安全设置为“包容圆柱体”，以规避起刀
点超行程问题。
经过试制加工后，通过采用确定好的导轨规划方
案、工艺策略，佛像的加工效率与质量有了显著提升。
精加工时间明显缩短，减少约 h ；表面粗糙度大幅
降低，由 μm 降低至 μm ；试制件的精度、尺
寸达到设计标准与要求。
在五轴数控加工技术的应用中，还需要规避奇
异性问题。它属于刀具姿态优化的范畴，会直接影响
工件表面质量。奇异性的调整与优化，是设计的重要 
环节。
  结语
随着现代制造技术的飞速发展，五轴数控加工技
术作为高端制造技术的代表，逐渐成为机械制造中必
不可少的加工技术。相比传统的三轴数控机床，五轴
数控机床在多轴运动的基础上增加了 个旋转轴，极
大地拓展了加工自由度。五轴数控机床的独特之处在
于五轴联动能力，通过对A 轴和C 轴的联动控制，刀
具可以在多个方向上同时移动，实现更加灵活的切削，
这对于曲面加工、复杂几何形状的零部件制造至关重
要。文章旨在为复杂曲面零件五轴数控加工技术的应
用提供一定借鉴与参考，希望相关研究人员进行更深
入的分析与探讨，以促进我国机械制造业的高质量 
发展。
参考文献
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