基于PowerMill雕像的5轴加工应用

吕 辉

河源职业技术学院（广东河源 517000）

1 引言

目前，在我国使用5轴数控机床越来越普及，因为产品的日趋复杂，质量要求高，结构多样化，表面质量要求高，在普通3轴机床要想加工出雕像这种产品比较难，5轴联动系统则可以加工复杂的空间曲面。目前很多航空零件及汽车模具，以及工艺品的雕刻都由5轴机床完成。PowerMill软件是一款加工性能极高的软件，开发了很多5轴的加工策略。

2 雕像模型零件的工艺分析

图1所示为雕像模型图，图型是通过三维扫描成图档，再导入到PowerMill软件上，通过模型的比对分析，材料选用铝合金圆棒料，毛坯外形尺寸为φ92×120mm，该雕像模型由无数的空间曲面生成的，曲面造型复杂，需要作驱动曲面做为辅助面，选择要用于加工的刀具，刀具选择φ10mm的合金平底刀，φ6R3mm的合金球头刀，φ4R2mm的合金球头刀及φ2R1mm合金球头刀。设置好用户坐标系，为加工前做好准备。

图1 雕像模型

3 雕像模型加工工艺路线规划

经过对模型的分析，确定装夹在底座用首螺丝固定在5轴在夹具上，夹具用T型螺栓固定在转台上。拟采用雕像的加工路线如下：①雕像整体粗加工；②雕像半精加工；③颈部跟身体精加工；④头部精加工，⑤底部切割掉。雕像加工工序表如表1所示。

表1 雕像加工工序表

4 制定雕像零件5轴加工程序

（1）整体粗加工：选择刀具路径策模型区域清除，用φ10mm合金平底刀，偏置全部，每刀切削深度为0.7mm，留0.3mm的加工余量。复制刀具路径，修改用户坐标系为反向，重新计算，利用PowerMill软件仿真功能得出仿真效果如图2所示。

图2 雕像模型粗加工

（2）全身半精加工：用φ6R3mm合金球头刀，选择刀具路径策略曲面投影精加工，选取驱动面为辅助曲面，投影方向为向外。行距为0.3mm，曲面投影的参数设置为“参考线方向为V，螺旋、刀轴设置为“前倾，侧倾”生成刀具路径如图3所示。

（3）颈部跟身体精加工：φ4R2mm球头刀，选择刀具路径策略曲面投影精加工，选取驱动面为辅助曲面，投影方向为向外。行距为0.1mm，参考线限界设置为U，从曲面的0开始到结束47，生成的路径如图4所示。

（4）头部精加工：φ2R1mm球头刀，选择刀具路径策略曲面投影精加工，选取驱动面为辅助曲面，投影方向为向外。行距为0.1mm，参考线限界设置为U，从曲面的45开始到结束127，生成的路径如图5所示。

（5）底部切割：φ10mm合金平底刀，选择刀具路径策略参考线精加工，选择参考线作为驱动曲线，在多重切削用向下偏置，最大切削次数及上限设置一致，刀轴设置为“朝向直线”生成刀具路径如图6所示。

图3 雕像半精加工

图4 颈部跟身体精加工

图5 头部精加工

图6 切割尾料

5 加工仿真

将后处理出来的NC程序导入到仿真软件Vericut进行模拟仿真，Vericut仿真软件创建的模型都是跟实际机床是一比一的匹配，仿真软件创建的毛坯，夹具及导入的模型，建立所需的刀具，设定系统参数及机床的行程，进行程序的仿真，仿真的结果可以跟工件的模型进行比对，看有没有过切及干涉现象，还可以根据程序进行优化刀路，如图7所示。

图7 Vericut仿真效果

6 实际加工应用

依照仿真软件模拟加工的结果，检查出程序没有干涉及碰撞，工件无过切现象，可以后处理出程序代码通过传输到机床，进行产品的实际加工，实际加工出来的效果如图8所示。

图8 加工效果图

7 结束语

运用PowerMill软件进行5轴编程，展现出了该软件加工功能的强大，刀具的编缉功能也比较有特色，通过软件的编程很好的在5轴机床体现了出来，雕像的工艺安排合理，表面质量高，显示出了5轴机床加工的优越性。利用PowerMill软件自身的仿碰撞功能检验刀具路径的安全性能，在实际加工中表明了该零件的加工质量达到了预期的要求。