基于PowerMILL软件的复杂零件的5轴数字化加工

李亚平　孟丽霞

摘要：本文运用PowerMILL软件强大的5轴高速加工编程系统实现复杂曲面类零件的CAM加工设计。文中基于软件加工零件的一般流程，结合复杂零件的结构特点，进行了5轴零件的数控加工，并利用软件的虚拟仿真模块进行虚拟数控加工，优化刀具加工路径，验证加工代码的正确性。该加工案例对相关复杂零件的数控加工提供了借鉴。

关键词：PowerMILL；5轴加工；仿真

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）04-0015-01

1 引言

复杂零件是机构部件的重要组成部分之一，具有结构复杂等几何特点。该类零件的加工一直是数控加工的难点和重点，根据其结构特点需要5轴数控加工。Delcam PowerMILL 系统是一款独立的CAM软件，可进行产品2-5轴加工，其优势集中体现在复杂形状零件的加工方面。软件具有强大的2-5axis高速加工编程系统，它由若干核心模块（2D加工、钻孔、3D粗加工、3D曲面精加工、多轴精加工）以及多个专用的应用模块构成。这些专用模块包括Blisks（叶片加工）、Ports（管道加工）、Robot（机器人加工）[1]。

对于机床主轴或工作台同时需要进行线性运动和旋转轴运动的5轴加工，PowerMILL提供了多个有效的刀轴调整方法和加工策略。5轴加工可通过一次装夹加工完毕使用3轴加工需多次装夹才能加工的零件。可使用5轴控制器来重新调整定位刀具，使刀具能沿Z轴下切到 3 轴加工方法无法直接加工的深型腔底部或倒勾形面区域。5轴加工时，除进行常规的过切检查外，系统还提供了多个额外选项，确保不同策略间机床、主轴或刀具不和加工零件发生碰撞。进行5轴加工编程时，任何情况下都必须对产生的路径进行十分仔细的直观检查。

本文主要利用PowerMILL软件对复杂曲面类零件大力神杯进行加工，并在此基础上进行刀具路径生成和加工虚拟仿真。

2 PowerMILL零件加工实例

PowerMILL加工系统的操作从输入模型开始的。输入模型是各种类型CAD软件创建的CAD模型[2]。

2.1 输入模型

复杂零件模型图1所示。

（1）零件主要特征：1）模型大小：80*150；2）基座构成：自由曲面；3）奖杯主体：stl网格构建为NURB曲面；4）其他部分：单线字体加工。（2）工件装夹：三爪卡盘。（3）加工刀具&加工策略：1）D12R1--3+2轴粗加工；2）R4、R3、R1.5--4+1轴or5axis 半精加工、精加工；3）R0.5--3+2轴刻字加工。

2.2 定义毛坯

毛坯定义有多种方法。这样采用圆柱体自动计算定义毛坯。毛坯的尺寸和误差是系统计算刀具路径的重要原始数据之一，如图2为毛坯图。

2.3 刀具定义

在数控加工中，在不同的加工阶段可能会用到多把刀具，通常在加工前根据工艺的要求在刀具数据库中选择、定义和调用。3+2轴加工和五轴联动加工编程时，定义刀具的开始点和结束点也至关重要，稍有不当的设置，会导致刀具进刀或退刀时与工件和夹具相撞。根据加工的要求定义了D12R1，B8，B6，B3，B1五把刀具用于不同工序的加工，如图3所示。

2.4 生成刀具路径

加工中采用偏置区域清除、平坦面加工、曲面投影粗加工和精加工策略，镶嵌曲线加工策略等对零件的不同部位进行粗精加工。加工中要注意参考线和边界的设置，注意坐标系的建立与变换[3]。加工刀具路径图4所示。

2.5 刀具路径仿真

刀具路径规划完成优化后，可以点击激活-自开始仿真等菜单按照加工工艺顺序对零件进行加工仿真，加工仿真示意图5所示。

2.6 生成数控代码

加工仿真确定加工正确性后，生成相应的数控代码，借助于传输介质，在数控机床上进行零件的数控加工，如图6所示，为NC代码的样例。

3 结语

本文运用PowerMILL的五轴功能制订了复杂零件的加工策略，在熟悉软件从零件的输入模型到CAM數控加工的流程的同时，较好的解决了复杂零件的加工问题进行了分析探讨。加工的重点在于熟悉并合理选择加工方法、设置合理的工艺参数。通过利用软件的虚拟加工，优化刀具加工路径，验证加工代码的正确性。

参考文献

[1]刘雄伟，等.数控加工理论与编程技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]朱克忆.PowerMILL多轴数控加工编程实例与技巧[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3]李金垓.直纹曲面造型方法与设计程序[J].燃气涡轮试验与研究，1995（4）：54-57.