呂 輝

河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院（廣東河源 517000）

1 引言

目前，在我國(guó)使用5軸數(shù)控機(jī)床越來越普及，因?yàn)楫a(chǎn)品的日趨復(fù)雜，質(zhì)量要求高，結(jié)構(gòu)多樣化，表面質(zhì)量要求高，在普通3軸機(jī)床要想加工出雕像這種產(chǎn)品比較難，5軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)則可以加工復(fù)雜的空間曲面。目前很多航空零件及汽車模具，以及工藝品的雕刻都由5軸機(jī)床完成。PowerMill軟件是一款加工性能極高的軟件，開發(fā)了很多5軸的加工策略。

2 雕像模型零件的工藝分析

圖1所示為雕像模型圖，圖型是通過三維掃描成圖檔，再導(dǎo)入到PowerMill軟件上，通過模型的比對(duì)分析，材料選用鋁合金圓棒料，毛坯外形尺寸為φ92×120mm，該雕像模型由無數(shù)的空間曲面生成的，曲面造型復(fù)雜，需要作驅(qū)動(dòng)曲面做為輔助面，選擇要用于加工的刀具，刀具選擇φ10mm的合金平底刀，φ6R3mm的合金球頭刀，φ4R2mm的合金球頭刀及φ2R1mm合金球頭刀。設(shè)置好用戶坐標(biāo)系，為加工前做好準(zhǔn)備。

圖1 雕像模型

3 雕像模型加工工藝路線規(guī)劃

經(jīng)過對(duì)模型的分析，確定裝夾在底座用首螺絲固定在5軸在夾具上，夾具用T型螺栓固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上。擬采用雕像的加工路線如下：①雕像整體粗加工；②雕像半精加工；③頸部跟身體精加工；④頭部精加工，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軸加工程序

（1）整體粗加工：選擇刀具路徑策模型區(qū)域清除，用φ10mm合金平底刀，偏置全部，每刀切削深度為0.7mm，留0.3mm的加工余量。復(fù)制刀具路徑，修改用戶坐標(biāo)系為反向，重新計(jì)算，利用PowerMill軟件仿真功能得出仿真效果如圖2所示。

圖2 雕像模型粗加工

（2）全身半精加工：用φ6R3mm合金球頭刀，選擇刀具路徑策略曲面投影精加工，選取驅(qū)動(dòng)面為輔助曲面，投影方向?yàn)橄蛲?。行距?.3mm，曲面投影的參數(shù)設(shè)置為“參考線方向?yàn)閂，螺旋、刀軸設(shè)置為“前傾，側(cè)傾”生成刀具路徑如圖3所示。

（3）頸部跟身體精加工：φ4R2mm球頭刀，選擇刀具路徑策略曲面投影精加工，選取驅(qū)動(dòng)面為輔助曲面，投影方向?yàn)橄蛲狻Ｐ芯酁?.1mm，參考線限界設(shè)置為U，從曲面的0開始到結(jié)束47，生成的路徑如圖4所示。

（4）頭部精加工：φ2R1mm球頭刀，選擇刀具路徑策略曲面投影精加工，選取驅(qū)動(dòng)面為輔助曲面，投影方向?yàn)橄蛲狻Ｐ芯酁?.1mm，參考線限界設(shè)置為U，從曲面的45開始到結(jié)束127，生成的路徑如圖5所示。

（5）底部切割：φ10mm合金平底刀，選擇刀具路徑策略參考線精加工，選擇參考線作為驅(qū)動(dòng)曲線，在多重切削用向下偏置，最大切削次數(shù)及上限設(shè)置一致，刀軸設(shè)置為“朝向直線”生成刀具路徑如圖6所示。

圖3 雕像半精加工

圖4 頸部跟身體精加工

圖5 頭部精加工

圖6 切割尾料

5 加工仿真

將后處理出來的NC程序?qū)氲椒抡孳浖ericut進(jìn)行模擬仿真，Vericut仿真軟件創(chuàng)建的模型都是跟實(shí)際機(jī)床是一比一的匹配，仿真軟件創(chuàng)建的毛坯，夾具及導(dǎo)入的模型，建立所需的刀具，設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)及機(jī)床的行程，進(jìn)行程序的仿真，仿真的結(jié)果可以跟工件的模型進(jìn)行比對(duì)，看有沒有過切及干涉現(xiàn)象，還可以根據(jù)程序進(jìn)行優(yōu)化刀路，如圖7所示。

圖7 Vericut仿真效果

6 實(shí)際加工應(yīng)用

依照仿真軟件模擬加工的結(jié)果，檢查出程序沒有干涉及碰撞，工件無過切現(xiàn)象，可以后處理出程序代碼通過傳輸?shù)綑C(jī)床，進(jìn)行產(chǎn)品的實(shí)際加工，實(shí)際加工出來的效果如圖8所示。

圖8 加工效果圖

7 結(jié)束語

運(yùn)用PowerMill軟件進(jìn)行5軸編程，展現(xiàn)出了該軟件加工功能的強(qiáng)大，刀具的編緝功能也比較有特色，通過軟件的編程很好的在5軸機(jī)床體現(xiàn)了出來，雕像的工藝安排合理，表面質(zhì)量高，顯示出了5軸機(jī)床加工的優(yōu)越性。利用PowerMill軟件自身的仿碰撞功能檢驗(yàn)刀具路徑的安全性能，在實(shí)際加工中表明了該零件的加工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期的要求。