UG NX的整体叶轮几何造型及五坐标数控加工(4)
数控加工技术中除了机床制造的硬件技术以外，还有一项重要技术就是数控加工程序编制技术，它直接影响到数控机床加工的精度与效率。MIT与美国各飞机公司合作，研制了第一代数控加工自动编程工具APT语言，它是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。随后，世界各国还发展了各有特色和专业性更强的APT衍生语言。我国机械工业部自动化研究所、航空工艺研究院以及飞机工厂等先后开发了PCL、SKC-2、SKC-3、CAM-251、飞龙79、飞龙81、C-SURF、AD80、NC87、APT/X、APT/GI、CAMS、CADS等加工编程和曲面造型/加工系统，完成了多种飞机型号的全机外形定义和关键零件加工[1]。目前，应用较为广泛的CAD/CAM通用系统有Pro/Engineering、UG[2]、CATIA[3]、Master CAM、Solid Works、Cimatron、Delcam、I-DEAS[4]等等。一些先进的多坐标数控机床生产厂商(如STARRAG)及专业的叶轮加工工厂(如美国的NREC)都推出了专用于叶轮的数控加工软件包，如MAX-5，MAX-AB，STARRAG程序等还有专门用于加工仿真的VERICUT等等。我国尚缺乏在这种专用于叶轮的数控加工的编程软件，国内少数工厂已经认识到专用软件的优越性，意欲引进。但国外索价昂贵。所以开发中国产权的叶轮数控加工软件迫在眉睫。
一般来说，数控加工技术涉及到的内容较多， 以加工的技术要求及现有加工设备和工人技术水平选择合适的工艺方案，机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立工件的几何模型、计算加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹或机床运动轨迹；按照数控系统所要求的程序格式，生成零件加工程序，然后对其进行验证和修改，直到得到最优的加工程序。
刀位和加工路径的规划技术是数控加工技术的核心内容。在零件造型完成以后，根据零件的形状，给定的允差，选取合适的机床、刀具、走刀方式、刀位、进给速度的自动优化选择与自适应控制，最终给出刀具的加工曲面的运动轨迹。刀具轨迹生成的首要目标是使所生成的刀具轨迹能满足：无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷均衡。
1.4论文的主要研究内容和工作
我校机械工程学院引进xxx公司的xxx五轴联动立式高数控加工中心，该机床是专门针对中小型复杂零件精密加工设计的，在设计中采用了最新的材料和技术，目的是为了保证多轴部件大功率高速度加工时的动态特性，还结合了米克朗高速主轴技术，机床最高转速可达20000r/min。与Heidenhain iTNC530数控系统相结合，再配合圆形回转和摆动工作台，UCP 600 Vario机床基本能满足工模具、医疗器械和精密壳体类零件加工所需要的所有要求。本文的研究工作正是在上述背景下进行的，主要内容如下：
（1）复杂曲面零件造型研究：以整体叶轮零件为研究对象，分析其几何特性，将设计图谱给定的数据转换为三文数据，基于UG系统，讨论这类复杂曲面零件的CAD造型方法。
（2）整体叶轮零件数控加工工艺研究：在CAD造型的基础之上，进一步完成零件加工路径规划，根据主曲率匹配法的原理，分析求得刀位点处最优的刀具倾角，并采用球头铣刀对螺旋桨零件采取等参数法生成无干涉刀位轨迹，进行仿真加工。
2.复杂曲面的CAD造型方法
2.1引言
计算机辅助设计的根本任务是为产品的开发和生产建立一个全局信息模型[28]，对零件曲面或实体进行造型是零件进行数控加工的前提条件。CAD三文造型技术的发展经历了线框造型、曲面造型、实体造型、参数化造型及变量化造型技术等五个阶段。
线框造型技术[29]