基于PowerMill参考线策略的径向凸台加工

2015-02-20中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司湖南长沙410200岳林峰

金属加工(冷加工) 2015年15期

关键词：刀路精加工投影

■中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司（湖南长沙 410200）岳林峰郭辉沈勇田辉

■中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司（湖南长沙 410200）岳林峰郭辉沈勇田辉

摘要：本文主要介绍了航空部件的关键件使用PowerMill2010软件编程的步骤和方法，合理的工艺方法安排可有效地提高生产效率。

图1所示零件是航空部件中某型号的一个关键件，其材料为高强度低碳合金钢，径向均布4个凸台，与外圆共同承担着导向定位作用，工艺尺寸要求严格。

早期加工方案（见图2）：在车工加工完外圆后预留一环形凸台，在普通铣床设备上手摇分度头粗加工4个均布凸台，铣削的零件根部残留大，表面质量差。精加工时借助专用插刀精修凸台两侧，环状非凸台处表面由钳工修挫抛光。大部分零件因凸台宽度尺寸超差而报废。

图1　零件简图

图2　UG CAM清根刀轨

1. 新工艺方案

为保证零件质量，提高生产效率，采用工序集中法，优化工艺流程。车工精加工零件外圆时，预留一宽5±0.1mm的环形凸台。借助四轴加工中心一次完成4个径向均布凸台的粗精加工，取消专用插刀精修侧壁等一系列工序安排。新工艺方案优点是：一次装夹，保证零件尺寸公差，节省专用工装、刀具费用。在配置A转工作台的加工中心下，留0.1mm余量，沿外圆让平刀底刃从外向内层层切削剔除大余量，粗加工外圆及凸台侧壁。精加工仅保证尺寸和表面质量。

2. 编程步骤

Power Mill2010是由英国DELCAM PLC公司开发的CAM系统与CAD相分离的CAM软件，可直接输入其他三维CAD软件模型，如Unigraphics、Pro/E、CATIA及SolidWorks等的数据格式文件，在刀路编辑和加工策略方面具有独到之处，为此零件加工选用PowerMill进行数控编程。

编程选用了以刀具路径作为“驱动曲线”的参考线加工策略对零件进行粗加工，被作为驱动曲线的“刀具路径”为零件精加工刀路。编程顺序相应调整为：先进行精加工，再将此刀路用于曲面精加工策略对零件开粗。策略配置中注意余量设置，后处理程序输出顺序。具体步骤为：

（1）按相应尺寸关系，建立零件三维CAD模型（如UG的part模型或CATIA的CATPart模型等），分割环形加工曲面，此曲面用于零件粗、精加工，零件主要尺寸如图1所示。

（2）部件毛坯的导入。Power Mill中部件导入：“文件”-“输入模型（I）”，选取IGES格式模型；主菜单选择“毛坯”，“由…定义”选择“三角形”，在弹出界面下选取环形模型。

（3）精加工路径策略设置。在零件、毛坯、快速高度（指定安全高度）及加工刀具设置完毕

后，进入“策略选取器”，点选“曲面精加工策略”选项，表单中“参考线”直接选取加工面（见图3）。加工设备选用具有旋转A轴的加工中心，因此需设置A轴选项。点选“刀轴”选项，激活刀轴设置表格（见图4）。其中I、J、K分别对应YZ、XZ、XY法向矢量。

加工时，刀具绕X轴摆动，因此I输入值为1.0（即设置A轴），勾选显示刀轴，可以通过红色线来检查“朝向直线”轴设置是否正确。其他三处凸台槽口处圆弧加工，可借助旋转复制刀路进行，其他参数设置可默认为系统配置，精加工刀具轨迹如图5所示。

图3　加工曲面的选取

图4　刀轴设置

图5　精加工刀具轨迹

（4）粗加工路径策略设置。刀具路径采用“参考线加工策略”，进行分层切削，剔除大余量。“参考线加工策略”可将用户定义的参考线投影到模型上作为刀具路径。

驱动曲线设置：“驱动曲线”勾选“刀具路径”，可不创建参考线，直接调用已创建好的刀具路径作为驱动曲线。除此之外，还有两种选取驱动曲线的方法：点击图6中图标，PM激活所有创建好的参考线，并显示在图形区，编程者根据需要自行判断选择参考线作为驱动曲线；点击图6中图标，可从图形区选择几何图形的边或线作为参考线。鼠标移至图形区中的几何体（或线、面），靠近鼠标区域的边界线智能变红，左键点击所需曲线，系统自动创建参考线。为了数控程序的走刀更趋于合理化，建议在刀具路径创建前可优先创建所需参考线。

底部位置设置：图6中“底部位置”设置，用参考线策略分层粗加工时，选“自动”意味着驱动曲线沿刀轴投影到零件表面，无法进行多层切削设置；选“投影”则驱动曲线沿Z轴负方向投影到零件表面（若刀轴设置为“朝向直线”，参考线极有可能无法按要求投影到至零件表面上）；驱动曲线直接将参考线转换成为刀具路径。三轴加工中，Z轴矢量方向固定，“自动”、“投影”及“驱动曲线”的效果差异不大。但在多轴加工时，需根据具体情况选用。一般情况下，选择“驱动曲线”加工效果较为理想，若选择“自动”或“投影”，若参考线为空间曲线时，极有可能投影到零件表面，无合适加工曲线。

图6　底部位置的设置

在此，选用之前建立的曲面精加工刀路做参考刀路，底部位置选取驱动曲线，即曲面精加工刀路构成了此次参考线加工策略所需的驱动曲线，轴向位置是指沿刀轴偏离驱动曲线的距离。刀具路径底部余量预留0.2mm，在“轴向位置”处输入0.2。毛坯单边余量3.2mm，在“多重切削”中上限设置为3.2，最大每层下切步距0.2mm，排序方式设置为层。