力臂零件自動編程及仿真加工

胡偉鋒， 劉建光

（華南理工大學廣州學院機械工程學院，廣州510800）

力臂零件自動編程及仿真加工

胡偉鋒， 劉建光

（華南理工大學廣州學院機械工程學院，廣州510800）

零件的設計及編程是否合理，直接影響零件的使用效果及零件實際加工過程和零件質量，甚至影響整個產品的裝配過程。根據力臂零件的使用要求，通過PowerMILL軟件自動編程與仿真加工，對力臂零件編程的優化方法進行了分析，結果表明了PowerMILL軟件在三維零件編程中能加快編程速度，保證加工安全，提高加工精度和生產效率。

力臂零件；加工工藝；自動編程；PowerMILL；刀具路徑策略

0 引言

零件的合理設計以及合理工藝編程，能方便零件的實際加工和確保零件的加工質量。通常，一般簡單的二維外形零件或者加工精度要求不高的零件，可采用手工編程在數控機床上來完成零件的加工。而對于外形較復雜或加工精度要求較高的零件，則可以自動編程方法來完成工件的加工程序，效率更快，程序更加穩定。本文根據力臂零件的使用要求，對零件進行分析，確定其加工工藝及編程方法；總結該零件在PowerMILL自動編程軟件應用中的編程技巧及仿真加工效果。

1 力臂零件結構分析

力臂零件工程圖如圖1所示，從圖樣分析可知，此零件雖然不太復雜，但是零件一次裝夾并不能完成所有加工面的加工，需要多次裝夾才能加工完成整個零件的所有加工面；該零件包括有平面、曲面、孔、槽等加工，有些加工位置跟其它零件有相關的裝配關系，這些位置有較高的精度要求，所以需要不同類別的刀具以及合理的加工方法才能完成。為了減少編程時間和保證零件的加工質量，運用PowerMILL軟件自動編程方式來完成該零件的數控加工程序，同時為了提高加工效率以及保證加工質量和精度，減少換刀時間，根據我校現有設備，在立式數控加工中心機床設備上完成該零件的實際加工。

圖1 力臂零件工程圖

2 PowerMILL軟件自動編程

PowerMILL軟件提供豐富的加工策略，包括有2.5維、三維區域清除、鉆孔以及精加工等刀具路徑策略的設置，如圖2所示。其中，2.5維刀具路徑策略適合簡單零件的自動編程，而三維刀具路徑策略適合較復雜零件的自動編程。刀具路徑策略的選用和設置要依據零件加工外形特點、加工要求等因素而定。

圖2 刀具路徑策略菜單

通過分析，同時根據現在所使用的設備，力臂零件需要在常用的平口鉗夾具上通過3次裝夾才能完成加工，為了保證零件的加工精度，在機床上加工時，工件每一次裝夾都通過百分表校正。零件第一次裝夾示意圖如圖3所示，該零件上有個φ4的小孔，該孔不僅有較高的尺寸要求，同時孔距也有要求，為了保證孔的位置，在加工該孔時，應在加工其它位置前完成。零件加工的自動編程刀具路徑策略設置為：1）先用φ12的端銑刀用面銑削策略加工上表面，再用中心鉆定好孔的位置，用φ3.8的鉆頭鉆孔，最后用φ4的鉸刀來完成孔的加工；2）采用φ12的端銑刀，用偏置區域清除模型完成零件的粗加工；3）用輪廓區域清除模型和平行平坦面，精加工零件的平面和側面；4）采用φ4的端銑刀用偏置區域清除模型進行半精加工，完成φ12刀具未加工到的部分；5）用輪廓區域清除模型進行精加工；6）用R3的球頭刀完成圓角的加工。

圖3 第一次裝夾示意圖

圖4 第三次裝夾示意圖

第一次裝夾完成后，反面裝夾完成零件底面的加工；加工的刀具路徑策略設置為：1）使用φ12的端銑刀用偏置區域清除模型完成零件的粗加工；2）用輪廓區域清除模型和平行平坦面精加工零件的平面和側面；3）使用R3的球頭刀完成圓角的加工。

零件第三次裝夾示意圖如圖4所示；加工的刀具路徑策略設置為：1）使用φ12的端銑刀平行平坦面精加工兩個螺絲孔小平坦面位置；2）使用中心鉆定好孔的位置，再用鉆頭完成孔的加工；3）最后用φ3的鉸刀來完成孔的加工。

運用PowerMILL軟件完成每條刀具路徑策略都要進行相應的參數設置，包括加工前設置，刀具路徑策略的選用等；其中加工前的設置包括有坐標系的設定、毛坯設定、刀具設置等，刀具路徑策略則需要對公差、加工余量、進刀量、退刀量等設置相應參數。PowerMILL軟件設置刀具路徑策略參數的過程是：1）裝載模型到PowerMILL中，設置好坐標系及毛坯，如圖4或圖5所示；2）設置生產所需的刀具；3）如圖2所示，在刀具路徑策略菜單中選擇所要的路徑策略，例如選用三維區域清除中的偏置區域清除模型，在其參數設置頁面設置相應的參數，如公差、余量等，如圖5所示；4）設置好相應的參數后，點擊應用生成刀路軌跡。設置完成后產生的刀路軌跡如圖6所示。

圖5 刀具路徑策略參數設置頁面

圖6 刀路軌跡圖

3 仿真加工

刀具路徑設置完畢后，為了檢驗所產生的刀路軌跡是否合理，有沒有過切或者加工不到位的現象，根據軟件的功能特點，可以對零件進行仿真加工。仿真步驟如下：1）通過ViewMill工具欄進入PowerMILL軟件的仿真界面，選擇仿真圖像以及確定好零件的仿真視圖；2）選擇需要仿真的刀具路徑策略，就可以進行仿真了。零件第一次裝夾加工部分的精加工仿真效果如圖7所示。

圖7 精加工效果

對零件進行刀具路徑設置后，如仿真加工沒問題，則說明此刀路的設置合理。便可以把刀具路徑通過后處理方式轉化為機床能識別的相應NC程序。

4 結語

采用PowerMILL軟件能夠方便地設置相應的加工參數，快速安全產生所需無過切的刀具路徑軌跡，能迅速自動生成數控機床可識別的數控代碼，縮短零件編程時間（特別是形狀復雜零件的編程時間）和零件在數控機床上的實際加工時間，可更有效地保證加工的正確性和安全性，從而提高工作效率，降低生產成本，因此PowerMILL軟件在實際加工中有著廣泛的應用。

［1］ 李名望.機床夾具設計實例教程［M］.北京：化學工業出版社，2011.

［2］ 楊書榮，周敏.深入淺出PowerMILL數控編程［M］.北京：中國電力出版社，2008.

（編輯：啟 迪）

TG 659

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1002－2333（2014）04－0105－02

胡偉鋒（1985—），男，助理工程師，從事數控技術及工程訓練實習指導工作。

2014-01-06