一、引言

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣零件作為其上的重要承力部件，起著連接、承載、支撐及包容等作用，內(nèi)部通常與轉(zhuǎn)子部件間隙相配，為完整環(huán)形結(jié)構(gòu)，而外部型面比較復(fù)雜，通常有加強(qiáng)筋或起連接作用的凸臺(tái)和安裝座等結(jié)構(gòu)，而且多呈空間結(jié)構(gòu)，因此機(jī)匣零件外部型面主要采用多軸數(shù)控銑削加工。機(jī)匣零件由于其對(duì)氣流的包容作用，根據(jù)作用不同，零件呈直筒環(huán)形結(jié)構(gòu)和錐體環(huán)形結(jié)構(gòu)。直筒環(huán)形結(jié)構(gòu)外型面采用4坐標(biāo)銑加工設(shè)備就可完成加工，而錐體環(huán)形結(jié)構(gòu)外表面則需要使用5坐標(biāo)加工設(shè)備才能完成。多軸數(shù)控程序的編制相對(duì)比較復(fù)雜，手工編制該類數(shù)控程序比較困難，程序編制不可視、不直觀，容易出現(xiàn)編程錯(cuò)誤，而且修改非常困難，因此通常利用三維輔助設(shè)計(jì)制造軟件進(jìn)行可視化自動(dòng)編程，提高編程效率并降低數(shù)控程序出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。

　NX軟件是集CAD/CAE/CAM于一體的工程設(shè)計(jì)軟件，具有直觀可視的人機(jī)交互界面。NX軟件不僅具有強(qiáng)大的通用設(shè)計(jì)功能，其同步化建模功能，使三維模型的修改創(chuàng)建更加容易，在數(shù)控加工工藝的工序模型創(chuàng)建中非常實(shí)用。NX CAM系統(tǒng)易于使用的加工功能，可以高效解決所有零件從普通點(diǎn)位到復(fù)雜車、銑的數(shù)控刀軌生成、仿真和加工驗(yàn)證。

　　NX軟件在國(guó)內(nèi)航空制造領(lǐng)域已相當(dāng)普及，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)基本都基于NX軟件設(shè)計(jì)和制造，尤其是機(jī)匣等復(fù)雜零件的數(shù)控車、銑加工，大多利用NX CAM模塊進(jìn)行數(shù)控程序的編制設(shè)計(jì)和輸出，極大地降低了編程難度、提高了編程效率和質(zhì)量。

二、航空機(jī)匣典型結(jié)構(gòu)

　　航空機(jī)匣按結(jié)構(gòu)分為整體環(huán)形、對(duì)開(kāi)環(huán)形等類型，整體環(huán)形機(jī)匣通常內(nèi)外型面都呈整體圓環(huán)結(jié)構(gòu)，因此主要采用車加工完成，對(duì)開(kāi)環(huán)形的外型面有縱向安裝邊和安裝座凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)，因此需要使用多軸數(shù)控銑加工。

　　圖1所示為比較簡(jiǎn)單的某典型對(duì)開(kāi)機(jī)匣零件設(shè)計(jì)局部模型，該零件內(nèi)表面和前后安裝邊是光滑的圓環(huán)面，外表面有安裝座和加強(qiáng)筋等不規(guī)則凸起，而且該零件呈錐體結(jié)構(gòu)，需要編制5軸數(shù)控加工程序，使用5坐標(biāo)加工設(shè)備才能完成外型面的銑加工。

三、機(jī)匣加工常用NX功能模塊

　　1.同步建模模塊

　　傳統(tǒng)的建模方式是基于歷史的模型創(chuàng)建，在NX等設(shè)計(jì)軟件中按有序的特征建立與編輯模型，對(duì)于利用設(shè)計(jì)意圖構(gòu)入草圖和創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型部件非常有用，但是對(duì)于在已有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改比較復(fù)雜。同步技術(shù)提供一個(gè)可獨(dú)立于歷史的基于特征的建模技術(shù)，利用該技術(shù)修改模型無(wú)需過(guò)多考慮其由來(lái)、相關(guān)性或特征歷史，大大降低了浪費(fèi)在重構(gòu)或轉(zhuǎn)換幾何體上的時(shí)間。同步建?？梢岳脜?shù)化特征而無(wú)特征歷史的限制。主要適用于由解析面（如平面、柱面、錐面、球面和環(huán)面）組成的模型，主要用于設(shè)計(jì)變更，而非添加新面或執(zhí)行布爾操作。同步建?？梢孕薷囊粋€(gè)或多個(gè)已有面并使相鄰面適應(yīng)此改變。同步建模操作模塊及相關(guān)命令，如圖2所示。

　　2.多軸銑加工模塊

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣零件通常呈環(huán)形錐體，且尺寸大而壁厚很薄，4坐標(biāo)加工設(shè)備加工錐體對(duì)余量分布均勻性控制較難，因此通常采用5坐標(biāo)加工中心，使用NX CAM中的多軸加工模塊編制數(shù)控程序。

　　圖3所示為選擇加工模塊，確定后可進(jìn)入多軸銑加工模塊。圖4所示為創(chuàng)建多軸操作的基本界面，航空機(jī)匣零件外型面銑加工主要分為大型面的面銑加工和邊緣的清根加工，因此常用的子模塊有4個(gè)子模塊，分別為可變輪廓銑(VARIABLE_CONTOUR)、外形輪廓銑(CONTOUR_PROFILE)、固定軸輪廓銑(FIXED_CONTOUR)和順序銑(SEOUENTIAL_MILL)。

四、同步建模功能應(yīng)用

　　機(jī)械零件接到設(shè)計(jì)圖后，首先要校對(duì)零件尺寸是否足以使零件輪廓線完全約束，簡(jiǎn)單零件容易判斷，復(fù)雜零件通過(guò)NX軟件建立三維模型更容易判斷零件尺寸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，建立完整的設(shè)計(jì)三維模型，也有助于后續(xù)精加工的數(shù)控程序編制。但是在使用NX編制數(shù)控程序時(shí)，設(shè)計(jì)模型上的部分特征是我們編程不需要的，有些特征甚至?xí)恋K數(shù)控程序的編制，因此就需要修復(fù)不需要的特征，或者添加和移動(dòng)某些特征，以滿足我們對(duì)零件和加工坐標(biāo)系更直觀的可見(jiàn)，從而快速地建立加工過(guò)程的工序模型。

　　局部視圖為某對(duì)開(kāi)機(jī)匣零件縱向安裝邊結(jié)構(gòu)，其上有連接孔及背面的凹平面，都是設(shè)計(jì)圖中存在的特征，這些特征在銑加工操作中并不需要，或者只需考慮孔的坐標(biāo)位置即可。但是這些孔特征破壞了該部位倒因特征的完整性，使NX加工操作時(shí)加工面呈不規(guī)則狀，會(huì)影響數(shù)控程序刀軌的生成。通過(guò)同步建模操作，可以在不改變零件建模歷史操作的前提下，簡(jiǎn)單快速地修復(fù)孔系，恢復(fù)圓角的完整性。通過(guò)同步建模中的“刪除面”、“設(shè)為共面”等操作，可以快速地修復(fù)零件。

　　在機(jī)匣零件銑加工時(shí)，通常將零件的回轉(zhuǎn)中心及零件與夾具結(jié)合的底面作為坐標(biāo)原點(diǎn)，銑加工工序通常在底面留有車加工余量，而設(shè)計(jì)模型是最終尺寸，其底面不能直接用作程序原點(diǎn)，因此通過(guò)同步建模中的“移動(dòng)面”操作，可以快速地將設(shè)計(jì)模型底面變換到與程序原點(diǎn)所在平面重合，零件底面余量為2mm，通過(guò)同步建模將底面向下移動(dòng)，使編程時(shí)的程序原點(diǎn)坐標(biāo)和模型視圖更加直觀。

五、機(jī)匣多軸銑加工應(yīng)用

　　1.主型面銑加工編程

　　機(jī)匣零件外部主要型面為圓柱形或圓錐形表面，安裝座分布的占比相對(duì)較少，因此首先要進(jìn)行大面積型面的銑加工。多軸加工編程模塊對(duì)機(jī)匣外表面的大面積加工非常方便，操作也很簡(jiǎn)單，使用可變輪廓銑操作，進(jìn)行簡(jiǎn)單的選擇和設(shè)置就能完成該類加工。可變輪廓銑基本界面，在幾何體選擇零件設(shè)為部件、選擇要加工的面作為切削區(qū)域；選擇曲面驅(qū)動(dòng)，在曲面驅(qū)動(dòng)方法中選擇驅(qū)動(dòng)幾何面，設(shè)置切削方向（加工進(jìn)給方向）、步距等相關(guān)內(nèi)容；刀軸一般選擇垂直于驅(qū)動(dòng)體即可；最后設(shè)置切削運(yùn)動(dòng)、進(jìn)退刀運(yùn)動(dòng)以及切削參數(shù)等相關(guān)內(nèi)容。高亮的大面設(shè)置為切削區(qū)域，也作為驅(qū)動(dòng)面，其他設(shè)置完成后生成刀軌。

　　2.邊緣清根編程

　　完成機(jī)匣零件外型面的大面積加工后，余下安裝邊、安裝座和加強(qiáng)筋等局部區(qū)域的根部圓弧和側(cè)壁面的小余量加工，需要編制清根程序。NX中編制清根程序的方法較多，使用固定軸輪廓銑、外型輪廓銑、順序銑以及選擇可變輪廓銑中的側(cè)刃驅(qū)動(dòng)等方式，都可完成機(jī)匣零件清根精加工操作。

　　某安裝座，其外側(cè)壁與孔的軸線平行，方向固定不變，因此使用固定軸輪廓銑操作較為方便。選定固定軸輪廓銑操作后，指定零件為加工部件，將高亮面設(shè)為切削區(qū)域，選擇邊界驅(qū)動(dòng)方式，其中安裝座端面輪廓線作為驅(qū)動(dòng)線，且切削模式選擇為輪廓，設(shè)定附加刀路；將孔的軸向設(shè)定為刀軸矢量；完成切削移動(dòng)、非切削移動(dòng)和切削參數(shù)等設(shè)定后，生成數(shù)控刀軌。

　　外型輪廓銑是更為簡(jiǎn)單快捷的側(cè)壁加工操作，只需指定加工部件、底面和所要加工的側(cè)壁，同樣可以完成上述操作。順序銑是相對(duì)較為復(fù)雜的側(cè)壁和根部圓角的清根加工操作，但以其刀軸的控制優(yōu)化和刀軌的平滑性，在機(jī)匣加工的清根操作中也經(jīng)常使用，能提高零件表面加工質(zhì)量。

六、結(jié)語(yǔ)

　　航空機(jī)匣零件是外形和空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的環(huán)形零件，加工工序較多，工藝路線較長(zhǎng)，工序模型的創(chuàng)建和數(shù)控程序的編制都是比較繁瑣和復(fù)雜的工作。通過(guò)使用NX軟件強(qiáng)大的建模功能和獨(dú)特的同步建模功能，能夠大大簡(jiǎn)化創(chuàng)建數(shù)控加工工序模型的工作量；利用NX軟件直觀的交互式數(shù)控編程功能，可以快捷地編制空間點(diǎn)位和空間型面的復(fù)雜數(shù)控加工程序，滿足大部分零件數(shù)控加工編程的要求。