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1、诚信声明标题：POWERMILL高速切削数控编程策略与实例研究 本人重声明：本论文与其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目：Powermill高速切削数控编程策略与实例研究 系部：机械工程系专业： 机械电子工程 学号：学生：指导教师（含职称）：专业负责人：1设计的主要任务与目标Powermill高速切削数控编程策略与实例研究 分析Powermill CAM软件的高速切削CN编程的思路、方法和工艺处理等问题；熟悉软件的基本操作和常用造型指令的使用、各种刀轨形式的编程步骤、方法、参数设置与实用技
2、巧；结合实例进行高速数控编程与模拟加工。2.设计的基本要求和容（1） 学习Powermill软件的基本操作和常用造型指令的使用。（2） 学习Powermill各种刀轨形式的编程步骤、方法、参数设置与实用技。（3） 采用其它三维软件，设计至少三个中等难度零件高速铣削数控编程与模拟加工实例研。（4） AutoCAD绘制的零件图一（A4）。 （5） 外文资料翻译一篇。（6） 撰写设计说明书。3主要参考文献1朱克忆。Powermill数控加工编程实用教程M。；清华大学，2008。 2朱克忆。Powermil多轴数控加工编程实用教程M。；机械工业，2010。 3朱克忆。Powermil数控加工自动编程经
3、典实例 M。；机械工业，2011. 4中北大学新知培训中心。PRO/EBGUBEER零件设计与工程图M。 5王积伟，吴振顺。控制工程基础M。高等教育。 6世昌，旦，高航。机械制造技术基础M。高等教育。 7汪木兰。数控原理与系统M。普通高等教育规划教材。2004。4进度安排设计各阶段名称起止日期1进行调查研究，查阅资料，完成开题报告2013.03.042013.03.202拟定总体方案，学习有关课程、知识、软件2013.03.202013.04.123学习P owermill软件2013.04.132013.04.224零件建模，并进行实例练习2013.04.232013.05.235撰写并编制
4、论文、打印，准备毕业答辩资料2013.05.252013.06.05基于POWERMILL的高速切削数控编程策略与应用研究摘 要：高速切削是世界制造业中的一项综合性的高新技术。从高速切削的特殊工艺性与自动控制出发，阐述了POWERMILL软件所特有的经典加工策略。并通过具体实例分析和研究了基于POWERMILL软件的高速切削NC编程思路、操作方法、工艺处理、NC代码的编辑和调试，实现了一体化作业，更好的适应现代工程需要。 本毕业设计的研究结果表明：通过对三个零件的工艺分析、造型、加工，深入了解了零件制造的全过程，加工完成后零件也达到了加工要求。造型、轨迹与G代码的生成也以最简洁的方式做出，达到
5、了预期的要求。关键词：高速切削；数控编程；POWERMILL；加工工艺PowerMILL-based NC Programming Strategies and Application Research on High-speed MachiningAbstract：Highspeed machining is a comprehensive hightechWith having considered the special processing technology and the complexity of automatic control of high-speed machinin
6、g,the paper expounds the classical manufacturing strategies of PowerMlLLMeanwhile，through S specific instance，it studies and analyses the NC programming ideas，the operational approach，processing technology，the modification and debugging of NC code，which based on PowerMILLIntegrative Operation is rea
7、lized and better accommodated for modeITi engineering needs The results of this graduate design research indicate that:Through this part of the process analysis, modeling, processing, in-depth understanding of the whole process of manufacturing of parts, processing is complete part processing requir
8、ements are met. Shape, trajectory and G code generation also made the most simple way to achieve the desired requirements.Key words：highspeed machining；NC programming；PowerMILL；processing technology目录1.绪论11.1课题来源与研究的目的和意义11.1.1高速切削的介绍11.1.2高速铣削加工对数控编程的要求11.1.3研究 POWERMILL数控编程的意义21.2高速切削国外发展现状21.2.1高
9、速切削技术发展现状与应用31.2.2高速切削技术在国发展现状31.2.3本文所做的工作42 Powermill CAM软件简介与策略分析52.1Powermill CAM软件简介52.1.1 CAM技术与PowerMILL软件52.1.2 Powermill软件的独特优势62.2 PowerMILL软件的主要功能与策略分析82.3 PowerMILL软件数控加工刀具路径质量102.3.1CAM软件对数学模型和要求102.3.2高质量和高效率刀具路径和衡量标准113零件的建模与工艺分析与加工工艺注意事项123.1零件的建模与工艺分析123.1.1用PROE对零件进行三维建模123.1.2对如图3
10、-4零件进行工艺分析153.2加工准备173.2.1基准的选择173.2.2定位基准的选择173.2.3确定装夹方法193.2.4确定工艺路线213.2.5确定进给路线233.2.6模型分中233.2.7数控加工切削用量与其设置234. POWERMILL高速加工实例264.1高速加工对刀具路径的要求264.2 POWERMILL软件应用于数控编程的一般过程264.3 实例加工274.3.1零件一的加工过程274.3.2零件二的加工过程334.3.3零件三的加工过程38程序一、43程序二、43程序三、445. 结论和展望455.1结论455.2学习POWERMILL的主要结论如下：465.3展
11、望47参考文献49致511.绪论1.1课题来源与研究的目的和意义1.1.1高速切削的介绍高速切削加工技术是21世纪的一种先进制造技术，有着强大的生命力和广阔的应用前景。通过高速切削加工技术,可以解决在汽车模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。近几年来，在美国、德国、日本等工业发达国家高速切削加工技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用，85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工技术集高效、优质、低耗于一身，已成为国际模具制造工艺中的主流。1高速切削加工作为机械制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通
12、过高速切削加工的应用得到了解决。其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工，以级数级提高，切削机理也发生了根本的变化。与传统切削加工相比，高速切削加工发生了本质性的飞跃，其单位功率的金属切除率提高了30%40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，留于工件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加，切削时间减少，加工效率提高，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。同时，高速切削加工的小量快进使切削力减少，切屑的高速排除，减少了工件的切削力和热应力变形，提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低，转速的提高使切削
13、系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感，由此降低了表面粗糙度。1.1.2高速铣削加工对数控编程的要求高速铣削加工对数控编程的要求越来越高，价格昂贵的高速加工设备对软件提出了更高的安全性和有效性要求。高速切削有着比传统切削特殊的工艺要求，除了要有高速切削机床和高速切削刀具外，具有合适的CAM编程软件也是至关重要的。数控加工的数控指令包含了所有的工艺过程，一个优秀的高速加工CAM编程系统应具有很高的计算速度、较强的插补功能、全程自动过切检查与处理能力、自动刀柄与夹具干涉检查、进给率优化处理功能、待加工轨迹监控功能、刀具轨迹编辑优化功能和加工残余分析功能等。高速切
14、削编程首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次，要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命；最后，要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。2、5（1）CAM系统应具有很高的计算编程速度高速加工中采用非常小的切给量与切深，故高速加工的NC程序比对传统数控加工程序要大得多，因而要求计算速度要快，要方便节约刀具轨迹编辑，优化编程的时间。（2）全程自动防过切处理能力与自动刀柄干涉检查能力高速加工以传统加工近10倍的切削速度进行加工，一旦发生过切对机床、产品和刀具将产生灾难性的后果，所以要求其CAM系统必须具有全程自动防过切处理的能力。高速加工的重要特征之一就是能
15、够使用较小直径的刀具，加工模具的细节结构。系统能够自动提示最短夹持刀具长度，并自动进行刀具干涉检查。（3）丰富的高速切削刀具轨迹策略高速加工对加工工艺走刀方式比传统方式机能有着特殊要求，因而要求CAM系统能够满足这些特定的工艺要求。为了能够确保最大的切削效率，又保证在高速切削时加工的安全性，CAM系统应能根据加工瞬时余量的大小，自动对进给率进行优化处理，以确保高速加工刀具受力状态的平稳性，提高刀具的使用寿命。1.1.3研究 POWERMILL数控编程的意义POWERMILL是英国Delcam公司面向机加工行业推出的25轴高速数控加工自动编程软件。该软件面向工艺特征，先进智能，基于工艺知识的积累
16、进行编程优化，具有编程策略丰富、操作过程简单、刀具路径算法先进与编辑功能强大等特色，根据CIMDATA公司的统计数据，它己经成为数控加工行业市场增工率最高的CAM系统。同时高速加工是当前机械工业先进制造技术方面研究和应用的热点之一。在军工、模具、发动机等方面有良好的应用前景。Powermill软件的应用主要集中在一些要常常面对三维自由曲面的行业，典型应用领域包括汽车车身覆盖件模具制造业、塑料模具制造业、航空航天器异形结构件制造业、各类型整体模型（如整车模），整体零件（如整体叶轮）制造业等。36因此，采用POWERMILL软件系统实现复杂零件数控加工的研究和学习是非常有意义。1.2高速切削国外发
17、展现状1.2.1高速切削技术发展现状与应用机械加工的发展趋势是高效率、高精度、高柔性和绿色化，切削加工的发展方向是高速切削加工，在发达国家，它正成为切削加工的主流。50年来，切削技术的极大进步说明了这一点：今天切削速度高达8000m/min，材料切除率达1501500cm3/min，超硬刀具材料硬度达30008000HV，强度达1000Mpa，加工精度从10m到0.1m。干(准)切削日益广泛应用。随切削速度提高，切削力降低大致为2530%以上；切削温度增加逐步缓慢；加工表面粗糙度降低12级；生产效率提高，生产成本降低。6数控切削加工作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在20世纪末也
18、取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。它是制造业中重要工业部门，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等部门主要的加工技术，也是这些工业部门迅速发展的重要因素。因此，在制造业发达的美、德、日等国家保持着快速发展的势头。金属切削刀具作为数控机床必不可少的配套工艺装备，在数控加工技术的带动下，进入了“数控刀具”的发展阶段，显示出“三高一专”(即高效率、高精度、高可靠性和专用化)的特点。显而易见，在21世纪初，尽管近净成形技术、堆积成形技术是非常有前途的新工艺，但切削加工作为制造技术主要基础工艺的地位不会改
19、变。从当前制造业发展的趋势中可以看到，制造业发展和人类社会进步对切削加工提出的双重挑战，这也是21世纪初切削加工技术发展的主要趋势。当前以高速切削为代表的干切削、硬切削等新的切削工艺已经显示很多的优点和强大的生命力，成为制造技术提高加工效率和质量、降低成本的主要途径。1.2.2高速切削技术在国发展现状高速切削技术在国起步较晚，20世纪80年代中期开始研究瓷刀具高速切削淬硬钢并在生产中应用，其后引起对高速切削加工的普遍关注，目前主要还是以高速钢、硬质合金刀具为主，硬质合金刀具切削速度100200m/min，高速钢刀具在40m/min以。但在汽车、模具、航空和工程机械制造业进口了一大批数控机床和加
20、工中心，国也生产了一批数控机床，随着高速切削的深入研究，这些行业有的已逐步应用高速切削加工技术，并取得很好的经济效益79。高速切削加工技术是一项全新的、正在发展之中的先进实用技术，在工业发达国家已得到广泛的应用，取得巨大的经济和社会效益。在我国高速切削加工技术的开发和应用还处于初步阶段，还有大量研究、开发工作需要进行。但国已进口了大批高速加工设备，也开发了多种高速机床和加工中心，还有许多可供应高速切削刀具系统的工具企业，只要充分认识高速切削加工技术的优越性和诱人的巨大经济效益的潜力，完全有可能迅速把我国高速切削加工技术的应用推进到一个新水平。1.2.3本文所做的工作（1）分析Powermill
21、 CAM软件的高速切削CN编程的思路、方法和工艺处理等问题；熟悉软件的基本操作和常用造型指令的使用、各种刀轨形式的编程步骤、方法、参数设置与实用技巧；结合实例进行高速数控编程与模拟加工。 （2）学习PROE软件的三维建模，并用PROE绘制三个中等难度零件的三维造型。并分别描述其建模过程。 （3）对平板、凸模、拔叉板三个零件进行工艺分析、制定工艺路线、确定工艺方案、确定加工参数、选择加工策略最后用Powermill CAM软件分别对它们进行模拟加工，自动编程并导出NC程序。2 Powermill CAM软件简介与策略分析2.1Powermill CAM软件简介POWERMILL是英国Delcam
22、公司面向机加工行业推出的25轴高速数控加工自动编程软件。该软件面向工艺特征，先进智能，基于工艺知识的积累进行编程优化，具有编程策略丰富、操作过程简单、刀具路径算法先进与编辑功能强大等特色，根据CIMDATA公司的统计数据，它己经成为数控加工行业市场增工率最高的CAM系统。10122.1.1CAM技术与PowerMILL软件 自20世纪40年代诞生计算机以来，CAD/CAM技术（英文全写是Compurer Aided Design/Compurer Aided Manufacrure,翻译为计算机辅助设计/计算机辅助制造技术）作为计算机技术主要应用分枝一直处于快速发展的状态。在机械加工行业，最早
23、应用计算机辅助制造技术是20世纪50年代美国麻省理工学院(MIT)利用数控装置实现控制三轴铣床加工复杂嵌面模型。我们知道，简单零件（其结构要分要素主要为孔、槽、平面胶回转面等规则特征）在普通铣床上加工还是较容易完成的，但是一旦零件上包含自由曲面（即便是不规则曲面，如球面等）特征，其加工过程就难以实现。这是因为加工此类曲面要求刀具作三坐标空间联合运动，而人工控制是很难实现二维以上的联合切削运动的，但这类曲面在飞行器、交通工具、家用电器等制造行业中却有极其广泛的应用。正是在这样一种背景下，宇航制造业的研发人员率先涉足于使用计算机来控制机床的三坐标甚至多坐标联合运动。如何实现这一过程呢？ 现代制造业
24、加工带自由曲面零件的一般过程是，首先，利用计算机图形学原现和技术将零件的外形数字化，在特定坐标系下以点、线、面、体的形式将要加工的零件描述出来，这就是CAD技术。有了这些几何元素之后，计算机可以根据几何公式计算出零件上任意点的坐标值来，再配合编程人员设定的毛坯、刀具、切削用量和切削方式等元素，即可计算出刀具要在毛坯上切削出零件外形的刀位点来，将这些刀位点经数据格式转换后规则地传输到机床数控系统，经过数控系统的插补运算实现机床的X,Y,Z坐标运动从而加工出零件来，这就是CAM技术。35上述过程表明，在现代机械加工流程中，CAM技术的有效实现是整个零件数控加工过程的关键步骤。一款优秀的CAM软件应
25、能帮助我们高效、高质量、安全地计算出机床所需要的坐标点数据。Powermill软件是英国Decalm公司推出的一款主要面向三维自由曲面的25轴高速铣削加工CAM系统。它的研发起源于世界著名学府剑桥大学，1977年英国Decalm公司正式成立，1991年Decalm公司产品正式进入我国。Powermill软件的应用主要集中在一些要常常面对三维自由曲面的行业，典型应用领域包括汽车车身覆盖件模具制造业、塑料模具制造业、航空航天器异形结构件制造业、各类型整体模型（如整体车模），整体零件（如整体叶轮）制造业等。2.1.2 Powermill软件的独特优势区别于主市面上其余众多的CAM软件，Powermi
26、ll软件具有以下五个方面的独特优势。10121 独立运行，便于管理一些传统的CAM软件基本上都属于CAD/CAM混合化的系统结构体系，CAD功能是CAM功能的基础，同时它又与CAM功能交叉使用。这类软件不是面向整体模型的编程形式，工艺特征需要人工提取，或需进一步经由CAD功能处理产生，由此会造成如下一些问题：1） 不能适应当今集成化的要求。通常情况下，我们希望软件的模块分布、功能侧重必须与企业的组织形式、生产布局相匹配，而系统功能混合化不等于集成化，更不利于网络集成化的实现。2） 不适合现代企业专业化分工的要求。混合化系统无法实现设计与加工在管理上的分工，增加了生产管理与分工的难度，也极阻碍了
27、智能化、自动化水平的提高。 3） 没有给CAPP的发展留下空间与可能。众所周知，CAPP是CAD/CAM一体化集成的桥梁，CAD/CAM混合化体系决定了永远不可能实现CAM的智能与自动化。随着企业CAD 、CAM等技术的成功应用，工艺库、知识库的完善，将来CAPP也会有相应的发展，逐步地实再科学意义上的CAD/CAPP/CAM一体化集成。而混合化的系统从结构上为今后的发展留下了不可弥补的隐患。Powermill软件是面向完整加工对象的CAM系统，它独立于CAD系统，并可接爱各类CAD系统的模型数据，因此可与CAD系统分开使用，单独运行于加工现场等，使编程人员得以清晰地掌握现场工艺条件，高效地编
28、制符合加工工艺要求的加工程序，减少反复，提高效率。2.面向工艺特征，先进智能 数控加工是以模型为结果，以工艺为核心的工程过程，应该采取面向整体模型、面向工艺特征的处理方式。而传统的CAM系统以面向曲面、局部加工为基本处理方式。这种非工程化概念的处理方式会造成如下一些问题： 1）不能有效地利用CAD模型的几何信息，无法自动提取模型的工艺特征，只能人工提取，甚至靠重新模拟计算来取得必要的控制信息，增大了操作的繁琐性，影响了编程质量与效率，导致系统的自动化程度与智能化程度很低。2）局部加工计算方式靠人工或半自动进行过切检查。因为不是面向整体模型为编程对象，系统没有从根本上杜绝过切现象产生的可能，因而
29、不适合高速加工等新工艺在新环境下对安全的新要求。Powermill软件系统面向整体模型加工，加工对象的工艺特征可以从加工模型的几何形状中获取，如浅滩、陡峭加工区域、残余加工区域和加工干涉区域等，各加工部位整体相，全程自动过切防护，具体表现在以下三个方面：1）编程时，编程人员仅需考虑工艺参数，确定后Powermill可根据加工对象几何形状自动进行程序编程。2） 编程人员可根据工艺信息库，自动选取加工刀具、切削参数、加工步距等工艺信息进行编程。2.具有极其丰富的刀具路径生成策略，粗、精加工合计三十多种刀具路径策略可供用户选择使用。对于各类常用数控加工工步粗加工、精加工、残余加工、清根等Powerm
30、ill都把它们做得十分巾近加工，操作感觉就如同在现场控制加工，非常符合工程化概念，易于接受，易于掌握。3. 基于工艺知识的编程Powermill系统实现了基于工艺知识的编程，具体体现如下1）Powermill系统提供工艺信息库，信息库中包含刀具库、刀柄库、材料库、设备库等工艺信息子库，可在编程人员选择使用某一种设备、刀具、材料时，自动确认主轴转速、下切速率、进给速率、刀具步距等一系列工艺参数，大大提高了工序的工艺性，并利于标准化。2）Powermill可记录标准工艺路线，制作工艺流程模板，使用一样工艺路线加工同类型工件。3） 当零件参数变化后，系统可全自动处理刀具的相关信息。4支持高速加工，技
31、术先进英国Delcam公司是唯一一家拥有模具加工车间的CADCAM软件开发商，公司先后购入多台高速加工设备，以进行高速加工工艺和CAM系统的实际加工研究，积累了丰富的工程经验。1 刀具路径光顺化处理功能。使用Powermill系统的优化处理功能可以计算出符合高速加工工艺要求的高效的刀具路径。2 基于残余模型的智能化分析处理功能，大大减少了刀具路径中的空行程段（空刀），因而也就减少了不安全的切入和切出刀具路径段。3在CAM领域率先推出进给量（F值）优化处理功能，使设备效率很高。工艺系统在最平稳的状态下工作，可提高加工效率30%以上。4支持NURBS(非均匀有理B样条曲线)插补功能，Powermi
32、ll系统后处理出来的NC代码可用于所有提供NURBS插补功能的数控系统。5.易学易用，能快速入门，界面风格简单，选项设置集中Powermill软件的操作过程是完全模拟铣削加工工艺过程的。从输入零件模型到输出NC程序，该软件操 作步骤较少（通常是8个步骤左右），初学者可以快速 掌握，有使用其他软件编程经验的人员更可以快速提高编程质量和效率。Powermill软件的另一个明显特点是它的界面风格非常简单、清晰，令人耳目一新。而且，创建某一工步（例如精加工）的刀具路径时，其各项参数设置基本上集中在同一窗口（Powermill软件称之为表格）上，修改时极为方便。2.2 PowerMILL软件的主要功能与
33、策略分析1能读取各类数握格式的CAD模型文件Powermill软件通过调用同属于Delcam公司旗下的数据交换模块Exchange, 可以将各类主流CAD系统产生的数据格式，包括EGES、VDA-FS、ACIS、Parasolid、pro/E、CATIA、UG、IDEAS、Solidworks、Solidedge、Cimatron、AutoCAD和Rhink 3DM输入到Powermill系统中。2高效率的粗加工编程策略在Powermill软件中，称粗重加工为区域清除。区域清除功能要求尽可能快速地去除余量的同时保证刀具负载稳定，尽量减少切削方向的突然变化。为实现上述目标，Powermill软件
34、针对粗加工开发了完善的模型区域清除加工策略，该 策略包括平行、偏置模型、偏置全部三种刀具路径生成方式。3 二次粗加工编程策略在Powermill软件中，称二次粗加工为残留加工。残留加工刀具路径将切除前一大直径刀具未能加工到而留下的材料，小直径刀具将仅加工剩余材料，轻易地实现二次粗加工。4 高质量和精加工编程策略Powermill软件提供了二十多种高速精加工策略，如三维偏置、等高精加工、平行精加工、投影精加工等。这些策略可以保证切削过程光顺、稳定，确保得到高精度、光滑的切削表面。5 丰富的多轴加工编程策略一般地，将使用轴数大于三根运动轴的加工方式称为多轴加工，多轴加工方式主要包括四轴加工和五轴加
35、工。Powermill系统具备丰富的刀具轴指向控制功能，同时系统提供刀具轴指向编辑、优化功能。在多轴加工编程策略方面，通过配合使用恰当的刀具轴指向控制方式，系统的全部三轴加工策略均可应用于编制多轴加工刀具路径，同时，Powermill系统允许使用全系列的切削刀具进行五轴加工编程。6 巧秒的刀具路径编辑和连接功能Powermill系统提供了丰富的刀具路径编辑工具，可以对计算出来的刀具路径进行编辑和优化。Powermill系统在计算刀具路径时，会尽可能地避免刀具的空程移动，通过设置合适的切入切出和连接方法，可以极提高切削效率。7 刀具路径安全检查与加工仿真功能Powermill系统提供的安全检查包
36、括：刀具夹持碰撞检查、过切检查。碰撞检 查功能可以检查碰撞出现的深度、避免碰撞所需的最小刀具长度以与出现碰撞的刀具路径区域，过切检查可以探测出过切区域。系统提供的加工仿真功能包括：刀具路径切削仿真、集成机床的完整加工仿真。切削仿真功能可以检查过切、碰撞、顺铣、逆铣和加工质量等切削情况，机床加工仿真功能可以确何能最大限度地应用机床的功能，例如，读者可以知道将工件置放于机床工作台的不同位置或使用不同的夹具可能出现的加工状况，可以查看零件的哪种放置方向能得到最佳的切削效果等。8 Powermill具有的特色功能（1） 变余量加工技术Powermill系统具备实现变余量加工的能力，可以分别为加工工件设
37、置轴向余量和径向余量。访功能对所有的刀具类型均有效，可以用在三轴加工上。变余量加工尤其适合于具有垂直角的工件，如平底型底部件。另外，在航空工业中，加工这种类型的部件时，通常希望使用粗加工策略加工出型腔底部，而留下垂直的薄壁供后续工序加工。Powermill系统除了可以设置轴向余量和径向余量外，还可以对单独曲面或一组曲面应用不同的余量。（2） 赛车线加工技术Powermill系统中包含多个全新的高效粗加工策略，这些策略充分利用了最新的刀具设计技术，从而实现了侧刃切削或深度切削。其中最独特的技术是Delcam公司拥有专利权的赛车线加工策略。在些策略中，随着刀具路径切离主形体，粗加工刀具路径将变得越
38、来越平滑，这样可以避免刀具路径突然转向，从而降低机床负荷，减少刀具磨损，实现高速切削。9 摆线粗加工是Powermill系统推出的另一种全新的粗加工方式。这种加工方式以圆形移动方式指定路径运动，逐渐切除毛坯中的材料，从而可以避免刀具的全刀宽切削。10进给量优化功能Powermill系统使用PS-oprifeed模块来优化刀具路径进给率，从而得到高效和稳定的材料切削率。使用PS-oprifeed模块可以节省多达50%的加工时间，提高生产效率。同时，PS-oprifeed模块还可以降低刀具和机床的磨损，改善加工表面质量，降低机床操作人员的劳动强度。792.3 PowerMILL软件数控加工刀具路径
39、质量2.3.1CAM软件对数学模型和要求刀具路径信据待加工对象的数学模型生成，如果数学模型有问题，例如存在交叉面、破烂面等，那么系统就有可能算出错误的刀具路径，或者是要花相当长时间才能计算出刀具路径，有时其至计算不出刀具路径。高质量的数学模型是实施数控编程的前提和必要条件。在生产过程中，产品建模误差一般包括数据输入的随机误差、曲线和曲面的逼近误差、曲线和曲面光顺处理公差以与构造曲面方法不当而产生的误差。在进行数控编程的前期，要确保数学模型达到如下要求。a) 产品数学模型必须是一个完善的、统一的数学模型，不能有遗漏的曲面或多余的曲面存在。如果曲面存在破孔，应该先用CAD软件将这些有问题的曲面修补
40、完整。b) 产品数学模型不能有数据错误和曲面形状错误存在。c) 产品数学模型必须满足严密的几何拓扑关系，不允许出现曲面重叠、未修剪曲面、曲面间缝隙过大、曲面间不满足切线连续或曲率连续等几何拓扑错误。d) 产品数学模型应是光滑连续的顺畅模型，在两个曲面的交线处，应当采用适当的圆角进行过渡处理，确保数学模型的连续光滑性。e) 数学模型中的曲面要求等参数曲线分布合理、均匀，曲面不能有异常的凸起和凹坑。352.3.2高质量和高效率刀具路径和衡量标准对于同一个加工对象，往往可以用多种加工策略来计算刀具路径，那么哪一种加工策略对该加工对象的编程加工而言是产品质量最优、加工效率最高的呢？一般可以从以下几个方
41、面来衡量所生成的刀具路径质量和效率和优劣。1） 刀具路径应无碰撞现象：CAM软件生成的刀具路径，应该绝对避免机床主轴、铣头或刀具碰撞到工件，从而致使操作人员、机床受损伤或工件被破坏。2） 刀具路径应无过切现象：刀具运动（即刀具路径）应该准确无误，无过切、扎刀等带有加工危险的问题刀路。3） 刀具路径应分布均匀：生成的刀具路径应该分布均匀、整齐，各条刀具路径之间的行距要均匀，不能在零件平坦面处行距均匀而在零件陡峭部分变得稀疏。这样加工出来的零件其尺寸和表面都会达不到要求，同时也会增加钳工修整的困难程度。4） 生成和刀具路径应尽量保证刀具在加工过程中吃刀量和吃刀宽度均匀、一致，避免刀具在零件陡峭部件
42、吃刀量突然增加，避免刀具在零件的狭窄长槽部分吃刀宽度突然增加。要尽量确保刀具在加工过程中受力均匀，工件和刀具变形小，以确保零件的加工精度。5） 提刀次数少、刀具的空行程少：生成的恨具路径应避免空走刀轨迹的产生，尽量减少抬刀、进退刀的次数，以提高加工效率。3零件的建模与工艺分析与加工工艺注意事项POWERMILL CAM软件是独立的CAM软件，在其中进行加工和模拟仿真时。必须先用其它的CAD软件先对零件进行三维建模，然后把做好的三维零件导入到POWERMILL中进行模拟加工。Powermill软件通过调用同属于Delcam公司旗下的数据交换模块Exchange, 可以将各类主流CAD系统产生的数
43、据格式，包括EGES、VDA-FS、ACIS、Parasolid、pro/E、CATIA、UG、IDEAS、Solidworks、Solidedge、Cimatron、AutoCAD和Rhink 3DM输入到Powermill系统中。3.1零件的建模与工艺分析3.1.1用PROE对零件进行三维建模 1PROE简介13 PROE是当今世界上最普与的三维CAD/CDE/CAM系统软件之一，其具有零件设计、产品装配、模具开发、钣金设计、NC开发、造型设计、机构仿真和铸件设计等强大强能，在航天领域、机械、电子、汽车、家电以与玩具等工程设计领域中有78.3%以上的设计任务是通过它来完成的。对各种三维造型
44、有极其强大的功能和造型命令。参数化设计，全关联性数据库等特点和绝对主导地位使其己经成为工程设计人员的“入门标准语言”。因此在本次任务中选择PROE来进行三维建模。 2分析零件并进行三维建模如图所示为本次加工零件的二维CAD图纸，图一为拔叉板零件、图二为平板零件、图三为凸模零件。 3用PROE对零件进行三维建模（1）如图3-1所示的拔叉零件 一进入草绘界面，画矩形如图示底板大小。完成后退出草绘进行实体拉升，拉升距离为10。 二创建必要的平面，平面位置与板上孔中心和必要的载面相一致。 三在一步创建好的板上画两圆，尺寸约束如图一，草绘完成后拉升后得到两圆柱面。 四在二步所建的平面上画出如图一所示的载
45、面，退出草绘后进行扫描混合得到圆柱间的平面。 五在三步中所建的圆柱面打孔，并对大孔进行拔模，角度为12度。对四步所得的特征与图示必要的棱倒圆角。图3-1（2）如图3-2所示的平板零件一进入草绘，画如图3-2所示的矩形大小，退出草绘进行拉伸。二.在一所得平面上画孔并导圆角，退出草绘后拉伸，去除材料，得到二维图中的孔特征。三对二步骤所得的特征在平面上进行阵列，得到零件模型。 （3）如图3-3所示凸模零件一草绘如图3-3中的六边形，退出草绘后进行拉伸。二在一步中的特征平面上草绘一个直径为65的圆。构建化后，画轴参照，得到一个十二边形，退出草绘后进行拉伸。三，在二步所得的平面上画四会之一圆，退出草绘后
46、旋转得到半球实体，得到零件模型。得到的三维模型如图3-4所示。 图3-2 图3-33.1.2对如图3-4零件进行工艺分析1.如图3-4拔叉板零件，其主要的特点为。没有变化较大的陡峭区域，大部会为平坦区域，还有两个孔以与一些需要倒圆的角落。对于这个零件采用粗加工、二次粗加工、精加工、导圆角与表面光化处理。 3-4(1) 其粗加工和二次粗刀具路径采用偏置区域清除策略进行加工，精加工刀具路径采用三维偏置策略进行加工，零件导圆角和光顺表面采用最佳等高精加工策略进行加工。2.如图3-4中所示平板零件其加工区域为大平面和二十四个孔的加工，此零件拟采用粗加工、二次粗加工、平坦面的精加工、孔的精加工进行加工。其中粗加和二次粗加工刀具路径采用偏置区域清除进行加工，这样形成的表面余量便于精加工工。之后对要加工的平坦面刀具路径采用平坦平面的精加工刀具路径进行此零件的大平面的精加工，最后采用轮廊精加工策略对要加孔的二十四个孔进行精加工，最终完成零件的加工。3.如图3-4中所示凸模零件，其为模具，要求加工所有的外表面，并且对表面有一定有表面要求。这个零件即有陡峭区域也有平坦区域，而且区分明显。对于加工拟图3-4(2)图3-4
