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除前面讨论过的外圆、内孔表面（同属旋转表面）的加工及平面加工外，在机械制造中复杂曲面加工也占一定比例。表面不能通过一条固定形状的母线沿另一条导线运动形成，通常称为复杂曲面。 复杂曲面由刀具相对于工件在三维空间内作坐标运动形成，其切削加工方法主要有仿形铣和数控铣两种，使用的刀具一般为头部为圆形的球头铣刀。仿形铣必须预先制造出具有与被加工曲面相同形状的样件作为靠模。加工中与球头铣刀直径相同的球形仿形头始终以一定的压力紧靠样件表面，仿形头相对样件的运动被转换成电信号，经数据处理后用来控制仿形铣床各相应坐标轴的伺服进给机构，球头铣刀便在工件上加工出与样件具有相同形状的曲面。 随着数控加工技术的发展及数控加工设备的普及，特别是随着CAD/CAM和计算机辅助编程技术的发展，数控铣削现已成为复杂曲面切削加工最主要的方法。在数控铣床或加工中心上加工曲面时，由加工程序控制机床运动，使球头铣刀逐点按曲面三维坐标加工，被加工曲面是球头铣刀刃形在各点切削时形成的包络面。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 在数控编程中处理的复杂曲面有两类，一类是用方程式描述的解析曲面；另一类是以复杂方式自由变化的曲面，称为自由曲面，这类曲面通常是用三维离散坐标点表示的。对于解析曲面，只要给出任意两个坐标值就可以求出第三个坐标值，曲面上的每个点都可由曲面方程严格定义。对于自由曲面，首先应采用适当的数学方法对曲面进行描述，建立曲面数学模型，然后将数学模型转换成计算机能够接受的形式输入计算机，编程时再由计算机按照输入的数据对曲面进行计算和处理，形成数控加工程序。复杂曲面的数控加工程序一般情况下要由计算机辅助完成。一些大型的商业化CAD/CAM集成软件包（如pro/E、UG、CATIA、Mastercam等）可利用零件设计时提供的信息，自动生成复杂曲面的数控加工程序，并可进行加工过程的动态模拟。 大型的复杂曲面需要在多轴联动加工中心上加工，加工中心上设有刀库，一般都配备十几把、几十把甚至上百把刀具用来完成不同曲率半径曲面的粗、精加工。 数控加工与仿形法加工相结合，产生了数控仿形技术。对于要根据实物模型来进行加工的零件，数控仿形加工系统可在利用数控机床本身的数控坐标测量系统对实物模型进行仿形测量的同时，完成物体几何形状的数字化转换，直接进行仿形加工。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 数控仿形加工的另一种加工方式是利用机床本身的测量系统或三坐标测量机先进行型面测量，对测量结果进行数字化建模处理后，再生成数控加工程序，然后按此程序加工出原实物模型的复制品，这种方式称为数字化仿形加工。数字化仿形加工的数字化模型可以是实物模型型面密集测量后的点集，按照它进行复制加工；也可在型面上有选择地测量少量特征点，通过这些点进行几何反求，建立CAD曲面模型后，再生成数控加工程序进行加工，后者称作反求工程。 |