毕业设计论文基于PowerMILL的数控加工中心刀路设计.docx

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毕业设计论文基于PowerMILL的数控加工中心刀路设计

浙江工业大学浙西分校

毕业设计

题　　目：

基于PowerMILL的数控加工中心刀路设计

作　　者：

系（部）：

机电控制工程系

专业班级：

指导教师：

职　　称：

　高级工程师助教　　　　

2007年6月5日

摘要

PowerMILL是界领先的CAM系统之一，是一个独立式的三维加工软件，其功能强劲，易于使用，自动化程度高、刀轨优化、编辑功能极强，特别适合模具加工。

CAM软件可把已通过CAD系统产生的复杂曲面自动产生数控机床可以识别的机器代码。

我们进行本课题研究的目的，想通过PowerMILL这套CAM软件，提高数控加工效率。

也就是说影响提高数控加工工艺的因素是本课题的研究重点。

我把影响因素大概分为两类。

第一类为数控加工工艺的选择和确定方面。

比如刀具的选择、工件的正确定位、加工余量的处理等方面。

一旦在其中任何一个方面做得不好，都会大大影响加数控工效率。

第二类PowerMILL软件的应用，在加工工艺合理的基础上正确合理的选择加工路径是非常重要的，因为正确合理的加工路径可以大大缩短加工时间。

本课题的所研究的典型零件是一个台灯灯罩的凸模，从PowerMill软件基本功能介绍——数控铣削加工加工工艺——基于powermill典型零件的CAM。

虽然零件不是非常复杂，但应用到了机床以及软件的很多常用功能。

相信能为我以后的工作带来很多帮助。

关键词：

工艺刀具路径加工效率三维造型Powermill

概述1

第一章PowerMill软件基本功能介绍3

1.1装载模型到PowerMILL4

1.2查看模型4

1.3定义毛坯4

1.4定义切削刀具6

1.5设置进给率和主轴转速8

1.6快进高度8

1.7刀具开始点9

第二章数控铣削加工加工工艺11

2.1数控刀具11

2.1.1常用数控刀具的种类11

2.1.2一般数控加工常用刀具11

2.2数控加工工艺的基本特点12

2.3零件的结构工艺性12

2.4加工方法的选择与加工方案的确定13

2.4.1加工方法的选择13

2.4.2加工方案确定的原则13

2.5零件的安装与夹具的选择14

第三章基于powermill典型零件的CAM16

3.1典型零件的三维造型16

3.2确定加工顺序19

3.3调入文件、定义毛坯19

3.4坐标系的确定与模型编辑20

3.5偏置区域清除模型策略（粗加工）21

3.6等高精加工策略（半精加工）25

3.7平行精加工策略（曲面精加工）26

3.8最佳等高精加工策略28

3.9笔试清角精加工策略29

3.10干涉检查31

3.11自动生成NC代码32

结束语36

参考文献37

谢辞38

概述

随着现代机械工业的发展，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）已显示出巨大的潜力，并广泛应用于产品设计和机械制造中，使用CAD/CAM系统产生的NC程序代码可以替代传统的手工编程，运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造，可使企业提高设计质量，缩短生产周期，降低产品成本，从而取得良好的经济效益。

1989美国国家工程学院将CAD/CAM技术评为当代十项最杰出的工程技术之一。

三十几年来CAD技术和系统的飞速发展，CAM的应用迅速普及。

在工业发达国家，CAD/CAM技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中小企业推广，由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及。

而且这一技术正在从发达国家"流向"发展中国家。

本课题的研究目的是通基于PowerMill这套最新的三维CAM软件来提高提高零件的加工效率。

PowerMILL是Delcam公司开发的世界领先的CAM系统之一，是一个独立式的三维加工软件，其功能强劲，易于使用，自动化程度高、刀轨优化、编辑功能极强，特别适合模具加工。

3D模型可由曲面模型，实体模型的CAD系统转到PowerMill，不需要考虑曲面间的间隙、重叠、皱折扭曲等问题。

PowerMill系统操作过程完全符合数控加工工程，实体模型全自动化处理，实现了粗、精、清加工的自动化。

PowerMILL与其它CAM软件相比，其后置处理适应于所有的数据系统，可以任意选择，在五轴加工方面与其他软件相比有不可比拟的优势，有自动检查功能（如碰撞检查和过切检查）。

本课题所选用的加工中心的系统是西门子802D。

数控系统一般由输入/输出装置、数控装置、伺服系统（驱动控制装置）、机床电器控制装置四部分组成，机床本体为控制对象。

一、三维造型

Pro/ENGINEER自1988年问世以来，日趋盛行，已成为当今最为普及的CAD设计系统。

它集零件设计、产品装配、模具开发等功能于一体。

本课题所研究的零件比较复杂，因此用Pro/ENGINEER软件实现三维造型。

二、加工工艺

在刀路轨迹设计过程中，加工工艺非常重要，它直接影响到零件的加工效率。

数控加工工艺分析的主要内容为：

1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。

2）分析被加工零件图样明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。

3）设计数控加工工序如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。

4）调整数控加工工序的程序如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。

5）处理数控机床上部分工艺指令。

三、基于PowerMILL的数控加工中心刀路设计

本课题根据零件的形状和结构，设计规划一般为：

1）确定加工顺序。

2）调入文件、定义毛坯。

3）坐标系的确定与模型编辑。

4）粗加工策略。

5）半精加工策略。

6）精加工策略。

7）清角精加工策略。

8）干涉检查。

9）自动生成NC代码。

第一章PowerMill软件基本功能介绍

PowerMill是一套独立的3D加工，其专业性强、自动化程度高、刀轨优化、编辑功能极强，特别适合模具加工。

3D模型可由曲面模型，实体模型的CAD系统转到PowerMill，不需要考虑曲面间的间隙、重叠、皱折扭曲等问题，而得到完全不过切的刀具轨迹。

PowerMill系统操作过程完全符合数控加工工程，实体模型全自动化处理，实现了粗、精、清加工的自动化。

程编过程简单、易懂。

进行程编时，只需简单的将模型输入，计算出毛坯，无需进行曲面的选取，就可自动将模型计算在内，生成刀具轨迹。

计算毛坯时有多种方法：

矩形，任意轮廓，任何CAD实体数摸，而且毛坯的估算限界有多种，可通过模型、边界、参考线及特征。

其他软件在产生刀具路径时，必须选取模型，若面片漏选，就会造成零件铣伤。

PowerMill通过产生毛坯来自动计算模型的好处就可以避免以上现象的发生。

而这些是目前市场上其他CAM软件是无法比拟的。

PowerMill定义边界的方法有很多，可以通过毛坯、残留、已选曲面、浅滩、轮廓、无碰撞边界、接触转换、接触点、用户定义。

在一般的加工中，用户定义的边界用得最多、最普遍。

边界还可以进行各种各样的编辑，包括点、偏置、复制、移动、修圆等。

这里我主要谈一下残留、浅滩、无碰撞边界、接触转换。

而这些是目前市场上其他CAM软件是无法比拟的。

以下列出了产生刀具路径前所需的一些基本设置内容。

1.装载模型

2.查看模型

3.定义毛坯

4.定义切削刀具

5.设置进给率和主轴转速

6.设置快进高度

7.设置刀具开始点

1.1装载模型到PowerMILL

在菜单栏中依次选择【文件）/【打开项目】选项，打开【打开项目】对话框，选择零件，单击确定按钮调入文件。

图1-1参考图形调用

于是模型显示在PowerMILL图形视窗中（注：

此图形为参考）

1.2查看模型

打开模型后最好从各个角度查看模型，这样可对模型有一清楚的了解。

图1-2图形角度转换

此模型有一斜坡和底部平坦平面相接（注：

此图形为参考）

1.3定义毛坯

毛坯是PowerMILL用来限制刀具运动的基本矩形块，可将它想象为一块原材料。

PowerMILL提供了一些更高级的方法来限制刀具运动，括最小/最大限、图形、三角形和边界等4种形式。

点击毛坯图标。

毛坯表格出现在屏幕上如图1-3-2。

在表格中的限界域中输入相应的最大和最小X、Y、Z值可定义毛坯尺寸。

也可点击计算按钮，使PowerMILL自动计算出毛坯尺寸。

可对计算后的值进行单独编辑或是锁住计算结果（锁住后该值将被灰化）。

在扩展域中输入相应的偏置值可将毛坯按指定值偏置。

1-3-2毛坯定义界面

点击计算按钮，点击接受。

毛坯按缺省设置以蓝色线框标识。

使用毛坯表格中的透明度滑块也可使毛坯以透明阴影或实体显示。

图1-3-3毛坯显示

1.4定义切削刀具

点取图形视窗左下部刀具工具栏中的相应刀具图标可打开相应的刀具定义表格。

点取刀具工具栏中的下拉箭头，打开全部产生刀具图标，如图1-5-1所示。

屏幕上出现全部可定义刀具的图标。

定义一球头刀具

将光标停留图标上，相应的刀具类型描述将出现在屏幕上。

图1-4-1刀具选择

选取端铣刀图标。

于是端铣刀表格出现在屏幕上如图1-5-2所示，通过此表格可设置端铣刀参数。

输入直径值后，长度域自动按缺省设置，其为刀具直径的5倍。

长度值也可根据需要改变。

最好给刀具起一个容易理解和记忆的名称，例如直径为14的球头刀的刀具名称可起为：

14bn。

输入直径10；刀具长度自动按缺省设置为50；输入刀具名称em10；点取接受。

1-4-2端铣刀参数设定界面

以后对该刀具的任何改动均得通过浏览器。

点取黄色灯泡图标可将刀具隐藏。

在浏览器的刀具段中在相应的刀具名称上右击鼠标键，从弹出菜单中点取激活选项可撤销刀具的激活（勾消失）；选取参数选项可打开刀具定义表格如图1-5-3所示。

定义一直径为12的球头刀并将其命名为bn。

浏览器将更新为下面所示状态，刀具bn被激活如图1-5-4所示。

图1-4-3刀具参数激活图1-4-4刀具bn被激

1.5设置进给率和主轴转速

下面来定义主轴转速和进给率。

点取进给率图标。

于是进给率表格出现在屏幕上如图1-5。

使用此表格可设置任何计算的刀具路径的进给率和主轴转速。

也可点取从激活刀具装载按钮将保存在刀具定义中的切削速度和主轴转速数据直接输入表格。

图1-5进给率表格

1.6快进高度

下面定义刀具在毛坯之上移动的安全Z高度和开始Z高度。

安全Z高度必须保证刀具在以快进速率移动使不和零件或工件夹持装置发生任何接触。

安全Z高度是刀具撤回后在工件上快进的高度。

开始Z高度是刀具从安全Z高度向下移动到一Z高度，转变为工进。

这一Z高度称为开始Z高度。

点取快进高度图标。

快进高度表格如图1-6所示，点取按安全高度重设按钮。

点取接受。

1-6快进高度表格

同样原理也可用来定义零件内的刀具移动，以保证刀具能安全快速移动。

在表格中的相对域中可选取另外两个额外选项－下切和掠过。

下切：

以快进速度提刀到绝对安全Z高度，然后在工件上做快速移动，到达另一下刀位置时，以快进速度下切到绝对开始Z高度。

掠过：

以快进速度提刀到相对安全Z高度，使刀具高于最低等高切面，避免刀具和模型碰撞，然后下切到相对开始Z高度。

1.7刀具开始点

刀具的开始点为刀具开始进行每一条刀具路径加工的安全开始位置，也是进行完毕每一条刀具路径后的安