一、引言

　　航空發(fā)動機機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)，而外部型面比較復雜，通常有加強筋或起連接作用的凸臺和安裝座等結(jié)構(gòu)，而且多呈空間結(jié)構(gòu)，因此機匣零件外部型面主要采用多軸數(shù)控銑削加工。機匣零件由于其對氣流的包容作用，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坐標銑加工設備就可完成加工，而錐體環(huán)形結(jié)構(gòu)外表面則需要使用5坐標加工設備才能完成。多軸數(shù)控程序的編制相對比較復雜，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)編程錯誤，而且修改非常困難，因此通常利用三維輔助設計制造軟件進行可視化自動編程，提高編程效率并降低數(shù)控程序出錯風險。

　NX軟件是集CAD/CAE/CAM于一體的工程設計軟件，具有直觀可視的人機交互界面。NX軟件不僅具有強大的通用設計功能，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位到復雜車、銑的數(shù)控刀軌生成、仿真和加工驗證。

　　NX軟件在國內(nèi)航空制造領(lǐng)域已相當普及，現(xiàn)代航空發(fā)動機基本都基于NX軟件設計和制造，尤其是機匣等復雜零件的數(shù)控車、銑加工，大多利用NX CAM模塊進行數(shù)控程序的編制設計和輸出，極大地降低了編程難度、提高了編程效率和質(zhì)量。

二、航空機匣典型結(jié)構(gòu)

　　航空機匣按結(jié)構(gòu)分為整體環(huán)形、對開環(huán)形等類型，整體環(huán)形機匣通常內(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，對開環(huán)形的外型面有縱向安裝邊和安裝座凸臺等結(jié)構(gòu)，因此需要使用多軸數(shù)控銑加工。

　　圖1所示為比較簡單的某典型對開機匣零件設計局部模型，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坐標加工設備才能完成外型面的銑加工。

三、機匣加工常用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等設計軟件中按有序的特征建立與編輯模型，對于利用設計意圖構(gòu)入草圖和創(chuàng)建設計模型部件非常有用，但是對于在已有模型的基礎上進行修改比較復雜。同步技術(shù)提供一個可獨立于歷史的基于特征的建模技術(shù)，利用該技術(shù)修改模型無需過多考慮其由來、相關(guān)性或特征歷史，大大降低了浪費在重構(gòu)或轉(zhuǎn)換幾何體上的時間。同步建?？梢岳脜?shù)化特征而無特征歷史的限制。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，主要用于設計變更，而非添加新面或執(zhí)行布爾操作。同步建?？梢孕薷囊粋€或多個已有面并使相鄰面適應此改變。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)動機機匣零件通常呈環(huán)形錐體，且尺寸大而壁厚很薄，4坐標加工設備加工錐體對余量分布均勻性控制較難，因此通常采用5坐標加工中心，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、同步建模功能應用

　　機械零件接到設計圖后，首先要校對零件尺寸是否足以使零件輪廓線完全約束，簡單零件容易判斷，復雜零件通過NX軟件建立三維模型更容易判斷零件尺寸數(shù)據(jù)的準確性，建立完整的設計三維模型，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，設計模型上的部分特征是我們編程不需要的，有些特征甚至會妨礙數(shù)控程序的編制，因此就需要修復不需要的特征，或者添加和移動某些特征，以滿足我們對零件和加工坐標系更直觀的可見，從而快速地建立加工過程的工序模型。

　　局部視圖為某對開機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，都是設計圖中存在的特征，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加工操作時加工面呈不規(guī)則狀，會影響數(shù)控程序刀軌的生成。通過同步建模操作，可以在不改變零件建模歷史操作的前提下，簡單快速地修復孔系，恢復圓角的完整性。通過同步建模中的“刪除面”、“設為共面”等操作，可以快速地修復零件。

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

五、機匣多軸銑加工應用

　　1.主型面銑加工編程

　　機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較少，因此首先要進行大面積型面的銑加工。多軸加工編程模塊對機匣外表面的大面積加工非常方便，操作也很簡單，使用可變輪廓銑操作，進行簡單的選擇和設置就能完成該類加工?？勺冚喞娀窘缑妫趲缀误w選擇零件設為部件、選擇要加工的面作為切削區(qū)域；選擇曲面驅(qū)動，在曲面驅(qū)動方法中選擇驅(qū)動幾何面，設置切削方向（加工進給方向）、步距等相關(guān)內(nèi)容；刀軸一般選擇垂直于驅(qū)動體即可；最后設置切削運動、進退刀運動以及切削參數(shù)等相關(guān)內(nèi)容。高亮的大面設置為切削區(qū)域，也作為驅(qū)動面，其他設置完成后生成刀軌。

　　2.邊緣清根編程

　　完成機匣零件外型面的大面積加工后，余下安裝邊、安裝座和加強筋等局部區(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)動等方式，都可完成機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，將高亮面設為切削區(qū)域，選擇邊界驅(qū)動方式，其中安裝座端面輪廓線作為驅(qū)動線，且切削模式選擇為輪廓，設定附加刀路；將孔的軸向設定為刀軸矢量；完成切削移動、非切削移動和切削參數(shù)等設定后，生成數(shù)控刀軌。

　　外型輪廓銑是更為簡單快捷的側(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。順序銑是相對較為復雜的側(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

　　航空機匣零件是外形和空間結(jié)構(gòu)比較復雜的環(huán)形零件，加工工序較多，工藝路線較長，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雜的工作。通過使用NX軟件強大的建模功能和獨特的同步建模功能，能夠大大簡化創(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位和空間型面的復雜數(shù)控加工程序，滿足大部分零件數(shù)控加工編程的要求。