力臂零件自动编程及仿真加工

胡伟锋， 刘建光

（华南理工大学广州学院机械工程学院，广州510800）

力臂零件自动编程及仿真加工

胡伟锋， 刘建光

（华南理工大学广州学院机械工程学院，广州510800）

零件的设计及编程是否合理，直接影响零件的使用效果及零件实际加工过程和零件质量，甚至影响整个产品的装配过程。根据力臂零件的使用要求，通过PowerMILL软件自动编程与仿真加工，对力臂零件编程的优化方法进行了分析，结果表明了PowerMILL软件在三维零件编程中能加快编程速度，保证加工安全，提高加工精度和生产效率。

力臂零件；加工工艺；自动编程；PowerMILL；刀具路径策略

0 引言

零件的合理设计以及合理工艺编程，能方便零件的实际加工和确保零件的加工质量。通常，一般简单的二维外形零件或者加工精度要求不高的零件，可采用手工编程在数控机床上来完成零件的加工。而对于外形较复杂或加工精度要求较高的零件，则可以自动编程方法来完成工件的加工程序，效率更快，程序更加稳定。本文根据力臂零件的使用要求，对零件进行分析，确定其加工工艺及编程方法；总结该零件在PowerMILL自动编程软件应用中的编程技巧及仿真加工效果。

1 力臂零件结构分析

力臂零件工程图如图1所示，从图样分析可知，此零件虽然不太复杂，但是零件一次装夹并不能完成所有加工面的加工，需要多次装夹才能加工完成整个零件的所有加工面；该零件包括有平面、曲面、孔、槽等加工，有些加工位置跟其它零件有相关的装配关系，这些位置有较高的精度要求，所以需要不同类别的刀具以及合理的加工方法才能完成。为了减少编程时间和保证零件的加工质量，运用PowerMILL软件自动编程方式来完成该零件的数控加工程序，同时为了提高加工效率以及保证加工质量和精度，减少换刀时间，根据我校现有设备，在立式数控加工中心机床设备上完成该零件的实际加工。

图1 力臂零件工程图

2 PowerMILL软件自动编程

PowerMILL软件提供丰富的加工策略，包括有2.5维、三维区域清除、钻孔以及精加工等刀具路径策略的设置，如图2所示。其中，2.5维刀具路径策略适合简单零件的自动编程，而三维刀具路径策略适合较复杂零件的自动编程。刀具路径策略的选用和设置要依据零件加工外形特点、加工要求等因素而定。

图2 刀具路径策略菜单

通过分析，同时根据现在所使用的设备，力臂零件需要在常用的平口钳夹具上通过3次装夹才能完成加工，为了保证零件的加工精度，在机床上加工时，工件每一次装夹都通过百分表校正。零件第一次装夹示意图如图3所示，该零件上有个φ4的小孔，该孔不仅有较高的尺寸要求，同时孔距也有要求，为了保证孔的位置，在加工该孔时，应在加工其它位置前完成。零件加工的自动编程刀具路径策略设置为：1）先用φ12的端铣刀用面铣削策略加工上表面，再用中心钻定好孔的位置，用φ3.8的钻头钻孔，最后用φ4的铰刀来完成孔的加工；2）采用φ12的端铣刀，用偏置区域清除模型完成零件的粗加工；3）用轮廓区域清除模型和平行平坦面，精加工零件的平面和侧面；4）采用φ4的端铣刀用偏置区域清除模型进行半精加工，完成φ12刀具未加工到的部分；5）用轮廓区域清除模型进行精加工；6）用R3的球头刀完成圆角的加工。

图3 第一次装夹示意图

图4 第三次装夹示意图

第一次装夹完成后，反面装夹完成零件底面的加工；加工的刀具路径策略设置为：1）使用φ12的端铣刀用偏置区域清除模型完成零件的粗加工；2）用轮廓区域清除模型和平行平坦面精加工零件的平面和侧面；3）使用R3的球头刀完成圆角的加工。

零件第三次装夹示意图如图4所示；加工的刀具路径策略设置为：1）使用φ12的端铣刀平行平坦面精加工两个螺丝孔小平坦面位置；2）使用中心钻定好孔的位置，再用钻头完成孔的加工；3）最后用φ3的铰刀来完成孔的加工。

运用PowerMILL软件完成每条刀具路径策略都要进行相应的参数设置，包括加工前设置，刀具路径策略的选用等；其中加工前的设置包括有坐标系的设定、毛坯设定、刀具设置等，刀具路径策略则需要对公差、加工余量、进刀量、退刀量等设置相应参数。PowerMILL软件设置刀具路径策略参数的过程是：1）装载模型到PowerMILL中，设置好坐标系及毛坯，如图4或图5所示；2）设置生产所需的刀具；3）如图2所示，在刀具路径策略菜单中选择所要的路径策略，例如选用三维区域清除中的偏置区域清除模型，在其参数设置页面设置相应的参数，如公差、余量等，如图5所示；4）设置好相应的参数后，点击应用生成刀路轨迹。设置完成后产生的刀路轨迹如图6所示。

图5 刀具路径策略参数设置页面

图6 刀路轨迹图

3 仿真加工

刀具路径设置完毕后，为了检验所产生的刀路轨迹是否合理，有没有过切或者加工不到位的现象，根据软件的功能特点，可以对零件进行仿真加工。仿真步骤如下：1）通过ViewMill工具栏进入PowerMILL软件的仿真界面，选择仿真图像以及确定好零件的仿真视图；2）选择需要仿真的刀具路径策略，就可以进行仿真了。零件第一次装夹加工部分的精加工仿真效果如图7所示。

图7 精加工效果

对零件进行刀具路径设置后，如仿真加工没问题，则说明此刀路的设置合理。便可以把刀具路径通过后处理方式转化为机床能识别的相应NC程序。

4 结语

采用PowerMILL软件能够方便地设置相应的加工参数，快速安全产生所需无过切的刀具路径轨迹，能迅速自动生成数控机床可识别的数控代码，缩短零件编程时间（特别是形状复杂零件的编程时间）和零件在数控机床上的实际加工时间，可更有效地保证加工的正确性和安全性，从而提高工作效率，降低生产成本，因此PowerMILL软件在实际加工中有着广泛的应用。

［1］ 李名望.机床夹具设计实例教程［M］.北京：化学工业出版社，2011.

［2］ 杨书荣，周敏.深入浅出PowerMILL数控编程［M］.北京：中国电力出版社，2008.

（编辑：启 迪）

TG 659

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1002－2333（2014）04－0105－02

胡伟锋（1985—），男，助理工程师，从事数控技术及工程训练实习指导工作。

2014-01-06