基于PowerMill參考線策略的徑向凸臺加工

■中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司 （湖南長沙 410200） 岳林峰 郭 輝 沈 勇 田 輝

基于PowerMill參考線策略的徑向凸臺加工

■中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司 （湖南長沙 410200） 岳林峰 郭 輝 沈 勇 田 輝

摘要：本文主要介紹了航空部件的關鍵件使用PowerMill2010軟件編程的步驟和方法，合理的工藝方法安排可有效地提高生產效率。

圖1所示零件是航空部件中某型號的一個關鍵件，其材料為高強度低碳合金鋼，徑向均布4個凸臺，與外圓共同承擔著導向定位作用，工藝尺寸要求嚴格。

早期加工方案（見圖2）：在車工加工完外圓后預留一環形凸臺，在普通銑床設備上手搖分度頭粗加工4個均布凸臺，銑削的零件根部殘留大，表面質量差。精加工時借助專用插刀精修凸臺兩側，環狀非凸臺處表面由鉗工修挫拋光。大部分零件因凸臺寬度尺寸超差而報廢。

圖1　零件簡圖

圖2　UG CAM清根刀軌

1. 新工藝方案

為保證零件質量，提高生產效率，采用工序集中法，優化工藝流程。車工精加工零件外圓時，預留一寬5±0.1mm的環形凸臺。借助四軸加工中心一次完成4個徑向均布凸臺的粗精加工，取消專用插刀精修側壁等一系列工序安排。新工藝方案優點是：一次裝夾，保證零件尺寸公差，節省專用工裝、刀具費用。在配置A轉工作臺的加工中心下，留0.1mm余量，沿外圓讓平刀底刃從外向內層層切削剔除大余量，粗加工外圓及凸臺側壁。精加工僅保證尺寸和表面質量。

2. 編程步驟

Power Mill2010是由英國DELCAM PLC公司開發的CAM系統與CAD相分離的CAM軟件，可直接輸入其他三維CAD軟件模型，如Unigraphics、Pro/E、CATIA及SolidWorks等的數據格式文件，在刀路編輯和加工策略方面具有獨到之處，為此零件加工選用PowerMill進行數控編程。

編程選用了以刀具路徑作為“驅動曲線”的參考線加工策略對零件進行粗加工，被作為驅動曲線的“刀具路徑”為零件精加工刀路。編程順序相應調整為：先進行精加工，再將此刀路用于曲面精加工策略對零件開粗。策略配置中注意余量設置，后處理程序輸出順序。具體步驟為：

（1） 按相應尺寸關系，建立零件三維CAD模型（如UG的part模型或CATIA的CATPart模型等），分割環形加工曲面，此曲面用于零件粗、精加工，零件主要尺寸如圖1所示。

（2）部件毛坯的導入。Power Mill中部件導入：“文件”-“輸入模型（I）”，選取IGES格式模型；主菜單選擇“毛坯”，“由…定義”選擇“三角形”，在彈出界面下選取環形模型。

（3）精加工路徑策略設置。在零件、毛坯、快速高度（指定安全高度）及加工刀具設置完畢

后，進入“策略選取器”，點選“曲面精加工策略”選項，表單中“參考線”直接選取加工面（見圖3）。加工設備選用具有旋轉A軸的加工中心，因此需設置A軸選項。點選“刀軸”選項，激活刀軸設置表格（見圖4）。其中I、J、K分別對應YZ、XZ、XY法向矢量。

加工時，刀具繞X軸擺動，因此I輸入值為1.0（即設置A軸），勾選顯示刀軸，可以通過紅色線來檢查“朝向直線”軸設置是否正確。其他三處凸臺槽口處圓弧加工，可借助旋轉復制刀路進行，其他參數設置可默認為系統配置，精加工刀具軌跡如圖5所示。

圖3　加工曲面的選取

圖4　刀軸設置

圖5　精加工刀具軌跡

（4）粗加工路徑策略設置。刀具路徑采用“參考線加工策略”，進行分層切削，剔除大余量。“參考線加工策略”可將用戶定義的參考線投影到模型上作為刀具路徑。

驅動曲線設置：“驅動曲線”勾選“刀具路徑”，可不創建參考線，直接調用已創建好的刀具路徑作為驅動曲線。除此之外，還有兩種選取驅動曲線的方法：點擊圖6中圖標，PM激活所有創建好的參考線，并顯示在圖形區，編程者根據需要自行判斷選擇參考線作為驅動曲線；點擊圖6中圖標，可從圖形區選擇幾何圖形的邊或線作為參考線。鼠標移至圖形區中的幾何體（或線、面），靠近鼠標區域的邊界線智能變紅，左鍵點擊所需曲線，系統自動創建參考線。為了數控程序的走刀更趨于合理化，建議在刀具路徑創建前可優先創建所需參考線。

底部位置設置：圖6中“底部位置”設置，用參考線策略分層粗加工時，選“自動”意味著驅動曲線沿刀軸投影到零件表面，無法進行多層切削設置；選“投影”則驅動曲線沿Z軸負方向投影到零件表面（若刀軸設置為“朝向直線”，參考線極有可能無法按要求投影到至零件表面上）；驅動曲線直接將參考線轉換成為刀具路徑。三軸加工中，Z軸矢量方向固定，“自動”、“投影”及“驅動曲線”的效果差異不大。但在多軸加工時，需根據具體情況選用。一般情況下，選擇“驅動曲線”加工效果較為理想，若選擇“自動”或“投影”，若參考線為空間曲線時，極有可能投影到零件表面，無合適加工曲線。

圖6　底部位置的設置

在此，選用之前建立的曲面精加工刀路做參考刀路，底部位置選取驅動曲線，即曲面精加工刀路構成了此次參考線加工策略所需的驅動曲線，軸向位置是指沿刀軸偏離驅動曲線的距離。刀具路徑底部余量預留0.2mm，在“軸向位置”處輸入0.2。毛坯單邊余量3.2mm，在“多重切削”中上限設置為3.2，最大每層下切步距0.2mm，排序方式設置為層。

3. 結語

所生NC代碼在Vericut軟件仿真（見圖7）無殘留、過切現象，零件尺寸和表面質量得到了有效保證。合理的工藝方法安排可有效提高生產效率，在數控編程中還需對加工中各參數的配置了然于胸，合理優化刀路，不斷提高機械加工工藝水平。

圖7　Vericut仿真檢查

收稿日期：（20150417）