加工对象和区域的设置方法优化

1.加工对象的类型及来源

CAM编程是通过加工对象的几何信息来计算数控加工刀具轨迹的，因此，任何一种CAM加工必须以零件的CAD模型为基础。通过CAD建模在计算机中建立加工对象的三维（或二维）模型，其中包括该产品的完整几何信息。交互式图形编程首先要在CAM软件中明确指定加工对象，为后续的加工工艺路线、加工方式、加工参数等设置指定对象，从而进行数控编程。

按CAD建模时采用的数据及表达方式来区分，在CAM软件中主要使用三种几何造型。

（1）线框造型 线框造型是利用产品形体的棱边和顶点表示产品几何形状的一种造型方法。它的数据结构是表结构，用于表达毛坯的几何信息或具有多个水平面的加工对象的几何信息。

（2）曲面造型 通过有向棱边构成形体的表面，用面的集合表示相应的形体，包含了物体表面的几何信息，能够比较完整地定义三维立体的表面。其数据结构仍是表结构。

（3）实体造型 实体造型是用计算机中最基本的体素来构造产品的几何模型。它包含了物体的三维几何信息，是最完整的表达方式。实体造型既可用于表达产品的几何信息，也可用于表达毛坯的几何信息。

在CAM软件中，加工对象的几何造型有两个基本来源：

1）直接从CAD软件中调入。这是最常用的方式，产品的几何造型（曲面造型或实体造型）一般采用这种方式。(www.xing528.com)

2）临时生成。①指CAM软件在粗加工数控程序生成之后，自动生成半成品的几何造型，用于后续的数控编程；②指编程人员临时构造用于表达毛坯的边界轮廓（平面封闭曲线）。

在调入或生成了加工对象的几何造型之后，编程人员必须在CAM软件中以交互方式选择加工对象的几何造型以及加工区域进行数控编程计算。当然，这一过程应按照已制订的加工工艺规划进行，一般需指定产品的几何造型，以用于各加工工序的编程计算。另外，还需指定毛坯或半成品的几何造型，以用于粗加工的编程计算和中间加工工序（如半精加工）的编程计算。半成品的几何造型可通过CAM软件自动生成，或者在产品造型基础上设置一个加工表面偏置量。

2.加工区域的设定

加工区域的指定用于分区局部加工的计算。区域的表达有两种方式，①产品几何造型的局部；②表达该区域的边界轮廓线。当然，还可以指定某一区域作为非加工区域或避让区域，来避免加工过程中可能出现的干涉或碰撞。在加工表面形状差异大、不同区域尺寸差异大、精度和表面粗糙度差异较大及曲率变化较大的曲面时，往往会对不同区域进行分区加工。曲面是机械加工特征中最复杂、最难处理的加工对象，主要原因也正是其复杂多变的形状特征。对于大型的复杂曲面来说，因其是由各种特征的曲面组合而成的，在数控加工中，如果对其采用一把刀具一次完成所有曲面的加工，则切削载荷极不均匀，切削力波动很大，刀具磨损加剧，曲面加工精度下降。根据曲面分类，对复杂曲面采用分区域处理，并分别采用适应各区域的加工方法，是目前数控加工曲面较为常用的方法。

在UG、Cimatron等实用CAM软件的加工中，通常根据刀轴倾角的大小及分布，将曲面分为不同的类型，并采用相对应的刀具轨迹方法进行优化处理。一般将加工时，刀轴倾角小于30°的曲面称为浅坡面；将刀轴倾角大于60°的曲面称为陡斜面；刀轴倾角在45°左右呈一定规律变化，无突变的，称为波浪面；对于刀轴倾角呈无规律变化，无突变的整体曲面称为混合面；曲面与曲面之间的过渡面，且面与面之间具有一定的夹角和较小的圆角半径，称为过渡圆角面。

在大型复杂曲面的加工过程中，首先针对不同特征的曲面进行型面分析，然后根据曲面曲率和刀轴倾角进行加工区域的划分，并针对各加工区域设计相应的加工工艺方法与参数。