復(fù)雜曲面的高效加工在多個工業(yè)領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值，是一項(xiàng)值得深入研究的技術(shù)。因此,如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的高效加工(即高效率、高效益、高質(zhì)量的加工)是一個迫切需要解決的重要課題。研究者采用各種不同的方法針對目前復(fù)雜曲面加工現(xiàn)狀，以高效加工為目標(biāo)，對提高復(fù)雜曲面加工高效性問題進(jìn)行了深入研究，設(shè)計了許多科學(xué)的技術(shù)方法。本文針對復(fù)雜曲面高效加工中的關(guān)鍵技術(shù)方法進(jìn)行分析，方便更好地將復(fù)雜曲面高效加工技術(shù)技術(shù)應(yīng)用到專業(yè)領(lǐng)域中，直接服務(wù)于社會經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)其最基本的社會價值。
    當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝录夹g(shù)的發(fā)展越來越重視，復(fù)雜曲面的應(yīng)用也隨之推廣，復(fù)雜曲面主要用于滿足兩個方面的需求，一方面是力學(xué)特性和功能方面的需要，用于滿足設(shè)備特定的性能要求，對產(chǎn)品形面的數(shù)學(xué)特征有高精度的要求；另一方面則為了滿足美學(xué)效果的需要，和人們對產(chǎn)品外形的需求。針對復(fù)雜曲面加工的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提高復(fù)雜曲面加工的質(zhì)量、效率及效益已成為主流方向，這對復(fù)雜曲面加工中各環(huán)節(jié)的技術(shù)方法都有很高的要求。
    復(fù)雜曲面加工技術(shù)的發(fā)展概況
    1.1復(fù)雜曲面加工技術(shù)的發(fā)展歷程
    復(fù)雜曲面以前主要通過手工放樣，手工打磨或輔助于電脈沖的加工方法來完成，即單純的手工制造。在制造工程中需要進(jìn)行檢測，和大量型線樣板的制作，導(dǎo)致制作周期長，工時、材料消耗量大，從而使加工精度降低，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)后，在工具和模具制造中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著新技術(shù)（計算機(jī)、激光、電子、新材料）的發(fā)展，在復(fù)雜曲面加工方面的許多新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如激光開槽(Laser Caving)、快速原型制造(RapidPrototyping)和快速工裝(Rapid Tooling)等。這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、靈活性很高，特別適合于加工單件或小批量的工具和模具。
    1.2復(fù)雜曲面高效加工技術(shù)的理論體系
    數(shù)控加工是復(fù)雜曲面加工的一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，也是目前復(fù)雜曲面加工的主要方法，包括機(jī)床數(shù)控技術(shù)、數(shù)控自動編程技術(shù)。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是硬件也是控制機(jī)床運(yùn)動的執(zhí)行單元，；而數(shù)控編程則是軟件，負(fù)責(zé)產(chǎn)生加工用的零件程序。二者相互作用，構(gòu)成自動化的加工手段。
    數(shù)控編程解決了數(shù)控加工中程序的編制問題，目前復(fù)雜曲面的加工主要包括：曲面造型、數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床加工等。同時在復(fù)雜曲面造型方面、數(shù)控編程方面、機(jī)床數(shù)控技術(shù)方面、綜合效益方面還存在諸多問題，我們的目的是通過對這些問題的研究來完善高效加工技術(shù)的理論體系，提高復(fù)雜曲面加工水平。
    復(fù)雜曲面高效加工的技術(shù)方法
    2.1復(fù)雜曲面加工方法分析
   從兩個方面分析復(fù)雜曲面的加工方法：一是在造型方面，復(fù)雜曲面造型可以從數(shù)學(xué)的角度和加工的可行性上進(jìn)行綜合考慮，可以有效地避免復(fù)雜曲面加工中重迭現(xiàn)象的產(chǎn)生，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。二是在數(shù)控程序設(shè)計方面，復(fù)雜曲面的數(shù)控程序設(shè)計技術(shù)正飛速發(fā)展，要對基于特征的刀具軌跡生成方法進(jìn)行研究，并且重視發(fā)展高速加工的數(shù)控程序設(shè)計技術(shù)，尤其是對NURBS加工的使用和有效的NURBS刀具軌跡的研究。
    2.2復(fù)雜曲面加工設(shè)備技術(shù)
    復(fù)雜曲面質(zhì)量的要求提高，帶動了復(fù)雜曲面加工設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展。建立在五軸聯(lián)動加工技術(shù)基礎(chǔ)上的復(fù)雜曲面加工逐漸推廣，五軸聯(lián)動包括U、V、W軸不同組合的多軸控制多坐標(biāo)軸聯(lián)動，不再僅限于x、y、z、A、B(或C)軸聯(lián)動，采用高精度的等動態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，降低形位誤差、提高機(jī)床加工的幾何精度、表面粗糙度等；使復(fù)雜曲面加工設(shè)備功能部件實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、大功率和智能化。
    2.3復(fù)雜曲面高效加工關(guān)鍵技術(shù)
    2.3.1毛坯制備技術(shù)
    現(xiàn)在實(shí)型鑄造技術(shù)廣泛地應(yīng)用于毛坯的制備，就是傳統(tǒng)的木?；蚪饘倌１慌菽芰现谱鞔?，造型后不需取出模型，便可以澆注，泡在高溫液體金屬作用下，沫塑料模型迅速燃燒氣化而消失，原來泡沫塑料模型所占有的位置被金屬液取代，冷凝后形成鑄件，包括干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹脂砂實(shí)型鑄造。
    在毛坯制造時，余量的確定是一個關(guān)鍵的問題。余量太小，刀具在鑄造缺陷(如夾砂、氧化硬皮等)處會磨損劇烈甚至折斷，因?yàn)榇旨庸r進(jìn)刀量不可能太大，反而使加工成本加大。若余量過大，則使后續(xù)數(shù)控加工的工作量增大，降低了加工的高效性。
    2.3.2高速銑削技術(shù)
    加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量是高速銑削加工技術(shù)的特點(diǎn)，目前該技術(shù)已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展，成為第三代模具加工技術(shù)。主軸轉(zhuǎn)速、工作臺快速移動和進(jìn)給速度的提高是等機(jī)床高速化的具體表現(xiàn)。高速切削機(jī)床克服了機(jī)床振動，大大降低了傳入零件中的熱量，大大提高了排屑率，減小熱變形，提高加工精度，加工面的粗糙度得到改善。所以，經(jīng)過高速加工的工件一般不再需要精加工。
    2.3.3工藝決策技術(shù)等
    復(fù)雜曲面加工工藝規(guī)劃包括工藝方案優(yōu)化及工藝參數(shù)優(yōu)化，加工的高效性受不同的工藝影響非常大。復(fù)雜曲面加工時進(jìn)給量、切削速度和切削深度對刀具的壽命有很大的影響，最佳切削用量一般在一個很小的范圍內(nèi)，要根據(jù)具體的刀具與工件材料進(jìn)行確定。影響工藝的因素既有定量指標(biāo)，又有定性指標(biāo)，因此要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的高效加工，必須采用一定的方式進(jìn)行工藝決策。
    此外,還包括刀具技術(shù)、現(xiàn)場化的檢測技術(shù)、NURBS加工技術(shù)、和數(shù)控連網(wǎng)技術(shù)等。
    對復(fù)雜曲面質(zhì)量的要求帶動了復(fù)雜曲面加工設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展，復(fù)雜曲面多軸聯(lián)動加工技術(shù)也日趨成熟。我國在這個領(lǐng)域內(nèi)起步較晚，對機(jī)床關(guān)鍵零部件等功能部件、配備智能化技術(shù)和高性能數(shù)控系統(tǒng)的多軸數(shù)控機(jī)床的研究和開發(fā)應(yīng)得到重視和加強(qiáng)。目前，復(fù)雜曲面加工在制造業(yè)中的比重越來越大，它已成為縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高企業(yè)競爭力的一個關(guān)鍵因素。