李亞平　孟麗霞

摘要：本文運(yùn)用PowerMILL軟件強(qiáng)大的5軸高速加工編程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面類零件的CAM加工設(shè)計(jì)。文中基于軟件加工零件的一般流程，結(jié)合復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行了5軸零件的數(shù)控加工，并利用軟件的虛擬仿真模塊進(jìn)行虛擬數(shù)控加工，優(yōu)化刀具加工路徑，驗(yàn)證加工代碼的正確性。該加工案例對(duì)相關(guān)復(fù)雜零件的數(shù)控加工提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：PowerMILL；5軸加工；仿真

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）04-0015-01

1 引言

復(fù)雜零件是機(jī)構(gòu)部件的重要組成部分之一，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜等幾何特點(diǎn)。該類零件的加工一直是數(shù)控加工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需要5軸數(shù)控加工。Delcam PowerMILL 系統(tǒng)是一款獨(dú)立的CAM軟件，可進(jìn)行產(chǎn)品2-5軸加工，其優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在復(fù)雜形狀零件的加工方面。軟件具有強(qiáng)大的2-5axis高速加工編程系統(tǒng)，它由若干核心模塊（2D加工、鉆孔、3D粗加工、3D曲面精加工、多軸精加工）以及多個(gè)專用的應(yīng)用模塊構(gòu)成。這些專用模塊包括Blisks（葉片加工）、Ports（管道加工）、Robot（機(jī)器人加工）[1]。

對(duì)于機(jī)床主軸或工作臺(tái)同時(shí)需要進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的5軸加工，PowerMILL提供了多個(gè)有效的刀軸調(diào)整方法和加工策略。5軸加工可通過(guò)一次裝夾加工完畢使用3軸加工需多次裝夾才能加工的零件。可使用5軸控制器來(lái)重新調(diào)整定位刀具，使刀具能沿Z軸下切到 3 軸加工方法無(wú)法直接加工的深型腔底部或倒勾形面區(qū)域。5軸加工時(shí)，除進(jìn)行常規(guī)的過(guò)切檢查外，系統(tǒng)還提供了多個(gè)額外選項(xiàng)，確保不同策略間機(jī)床、主軸或刀具不和加工零件發(fā)生碰撞。進(jìn)行5軸加工編程時(shí)，任何情況下都必須對(duì)產(chǎn)生的路徑進(jìn)行十分仔細(xì)的直觀檢查。

本文主要利用PowerMILL軟件對(duì)復(fù)雜曲面類零件大力神杯進(jìn)行加工，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行刀具路徑生成和加工虛擬仿真。

2 PowerMILL零件加工實(shí)例

PowerMILL加工系統(tǒng)的操作從輸入模型開(kāi)始的。輸入模型是各種類型CAD軟件創(chuàng)建的CAD模型[2]。

2.1 輸入模型

復(fù)雜零件模型圖1所示。

（1）零件主要特征：1）模型大小：80*150；2）基座構(gòu)成：自由曲面；3）獎(jiǎng)杯主體：stl網(wǎng)格構(gòu)建為NURB曲面；4）其他部分：?jiǎn)尉€字體加工。（2）工件裝夾：三爪卡盤。（3）加工刀具&加工策略：1）D12R1--3+2軸粗加工；2）R4、R3、R1.5--4+1軸or5axis 半精加工、精加工；3）R0.5--3+2軸刻字加工。

2.2 定義毛坯

毛坯定義有多種方法。這樣采用圓柱體自動(dòng)計(jì)算定義毛坯。毛坯的尺寸和誤差是系統(tǒng)計(jì)算刀具路徑的重要原始數(shù)據(jù)之一，如圖2為毛坯圖。

2.3 刀具定義

在數(shù)控加工中，在不同的加工階段可能會(huì)用到多把刀具，通常在加工前根據(jù)工藝的要求在刀具數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇、定義和調(diào)用。3+2軸加工和五軸聯(lián)動(dòng)加工編程時(shí)，定義刀具的開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)也至關(guān)重要，稍有不當(dāng)?shù)脑O(shè)置，會(huì)導(dǎo)致刀具進(jìn)刀或退刀時(shí)與工件和夾具相撞。根據(jù)加工的要求定義了D12R1，B8，B6，B3，B1五把刀具用于不同工序的加工，如圖3所示。

2.4 生成刀具路徑

加工中采用偏置區(qū)域清除、平坦面加工、曲面投影粗加工和精加工策略，鑲嵌曲線加工策略等對(duì)零件的不同部位進(jìn)行粗精加工。加工中要注意參考線和邊界的設(shè)置，注意坐標(biāo)系的建立與變換[3]。加工刀具路徑圖4所示。

2.5 刀具路徑仿真

刀具路徑規(guī)劃完成優(yōu)化后，可以點(diǎn)擊激活-自開(kāi)始仿真等菜單按照加工工藝順序?qū)α慵M(jìn)行加工仿真，加工仿真示意圖5所示。

2.6 生成數(shù)控代碼

加工仿真確定加工正確性后，生成相應(yīng)的數(shù)控代碼，借助于傳輸介質(zhì)，在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件的數(shù)控加工，如圖6所示，為NC代碼的樣例。

3 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用PowerMILL的五軸功能制訂了復(fù)雜零件的加工策略，在熟悉軟件從零件的輸入模型到CAM數(shù)控加工的流程的同時(shí)，較好的解決了復(fù)雜零件的加工問(wèn)題進(jìn)行了分析探討。加工的重點(diǎn)在于熟悉并合理選擇加工方法、設(shè)置合理的工藝參數(shù)。通過(guò)利用軟件的虛擬加工，優(yōu)化刀具加工路徑，驗(yàn)證加工代碼的正確性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉雄偉，等.數(shù)控加工理論與編程技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]朱克憶.PowerMILL多軸數(shù)控加工編程實(shí)例與技巧[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]李金垓.直紋曲面造型方法與設(shè)計(jì)程序[J].燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究，1995（4）：54-57.