基于PowerMill雕像的5軸加工應用

呂 輝

河源職業技術學院（廣東河源 517000）

1 引言

目前，在我國使用5軸數控機床越來越普及，因為產品的日趨復雜，質量要求高，結構多樣化，表面質量要求高，在普通3軸機床要想加工出雕像這種產品比較難，5軸聯動系統則可以加工復雜的空間曲面。目前很多航空零件及汽車模具，以及工藝品的雕刻都由5軸機床完成。PowerMill軟件是一款加工性能極高的軟件，開發了很多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，再導入到PowerMill軟件上，通過模型的比對分析，材料選用鋁合金圓棒料，毛坯外形尺寸為φ92×120mm，該雕像模型由無數的空間曲面生成的，曲面造型復雜，需要作驅動曲面做為輔助面，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。設置好用戶坐標系，為加工前做好準備。

圖1 雕像模型

3 雕像模型加工工藝路線規劃

經過對模型的分析，確定裝夾在底座用首螺絲固定在5軸在夾具上，夾具用T型螺栓固定在轉臺上。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。復制刀具路徑，修改用戶坐標系為反向，重新計算，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，選取驅動面為輔助曲面，投影方向為向外。行距為0.3mm，曲面投影的參數設置為“參考線方向為V，螺旋、刀軸設置為“前傾，側傾”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，選取驅動面為輔助曲面，投影方向為向外。行距為0.1mm，參考線限界設置為U，從曲面的0開始到結束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，選取驅動面為輔助曲面，投影方向為向外。行距為0.1mm，參考線限界設置為U，從曲面的45開始到結束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，選擇參考線作為驅動曲線，在多重切削用向下偏置，最大切削次數及上限設置一致，刀軸設置為“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程序導入到仿真軟件Vericut進行模擬仿真，Vericut仿真軟件創建的模型都是跟實際機床是一比一的匹配，仿真軟件創建的毛坯，夾具及導入的模型，建立所需的刀具，設定系統參數及機床的行程，進行程序的仿真，仿真的結果可以跟工件的模型進行比對，看有沒有過切及干涉現象，還可以根據程序進行優化刀路，如圖7所示。

圖7 Vericut仿真效果

6 實際加工應用

依照仿真軟件模擬加工的結果，檢查出程序沒有干涉及碰撞，工件無過切現象，可以后處理出程序代碼通過傳輸到機床，進行產品的實際加工，實際加工出來的效果如圖8所示。

圖8 加工效果圖

7 結束語

運用PowerMill軟件進行5軸編程，展現出了該軟件加工功能的強大，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軸機床體現了出來，雕像的工藝安排合理，表面質量高，顯示出了5軸機床加工的優越性。利用PowerMill軟件自身的仿碰撞功能檢驗刀具路徑的安全性能，在實際加工中表明了該零件的加工質量達到了預期的要求。