【導讀】完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。分析PowermillCAM軟件的高速切削CN編程的思路、方法和工藝處理等問題；參數(shù)設置及實用技巧；結合實例進行高速數(shù)控編程與模擬加工。學習Powermill軟件的基本操作和常用造型指令的使用。學習Powermill各種刀軌形式的編程步驟、方法、參數(shù)設置及實用技。AutoCAD繪制的零件圖一張。外文資料翻譯一篇。撰寫設計說明書。Powermill數(shù)控加工編程實用教程[M]。北京；清華大學出版社，2020。Powermil多軸數(shù)控加工編程實用教程[M]。[5]王積偉，吳振順。高等教育出版社。[6]張世昌，李旦，高航。數(shù)控原理與系統(tǒng)[M]。普通高等教育規(guī)劃教材。性與自動控制出發(fā)，闡述了POWERMILL軟件所特有的經(jīng)典加工策略。NC代碼的編輯和調試，實現(xiàn)了一體化作業(yè)，更好的適應現(xiàn)代工程需要。解了零件制造的全過程，加工完成后零件也達到了加工要求。造型、軌跡及G代碼的。生成也以最簡潔的方式做出，達到了預期的要求。Keywords：high—speedmachining；NCprogramming；PowerMILL；processing

　　

【正文】 較多的應用，例如機床主軸箱箱體的加工，通常是以主軸孔為粗基準先加工底面或頂面，再以加工好的平面為精準加工主軸孔及其他孔系，可以使精度要求高的主軸孔獲得均勻的加工余量。 （ 4）為了使定位穩(wěn)定、可靠，應選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準。作為粗基準的面應無鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夾具裝夾時，還應使夾具結構簡單，操作方便。 （ 5）粗基準應盡量避免重復使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準是毛面，表面粗糙、形狀誤 差大，如果二次裝夾使用同一粗基準，兩次裝夾中加工出的表面就會產(chǎn)生較大的相互位置誤差。 本套件件一和件二的上、下平面都要加工，基準選擇原則是互為基準。即上平面為基準加工下平面，工件重新裝夾后，已加工的下平面為基準加工上平面。 確定裝夾方法 （ 1）找正法 [16] 找正是用工具（或儀表）根據(jù)工件上的有關基準，找出工件在加工（或裝配）時的正確位置的過程。用找正法裝夾工件稱為找正裝夾。找正裝夾又可分為劃線找正法和直線找正法。 ①劃線找正法。劃線找正法是用劃針根據(jù)毛坯或半成品上所劃分的線為基準找正它的機床上的 正確位置的一種裝夾方法。劃線找正法定位精度低，一般在 ～ 之間，因為劃線本身有一定的寬度，劃線又存在劃線誤差。 劃線找正法廣泛用于單件小批生產(chǎn)中，尤其適用于形狀復雜而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、無法采用夾具裝夾的工件。 ②直接找正法。直接找正法是用劃針或儀表直接在機床上找正工件位置的裝夾方法。例如，用千分尺找正套筒零件的外圓，使被加工的內(nèi)控與外圓同軸。直接找正法生產(chǎn)效率低，對工人的技術水平要求高，一般只適用于單件小批生產(chǎn)中。 20 （ 2）用夾具裝夾 [17] 夾具是用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置 。數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求，一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能保證零件與機床坐標系之間的準確尺寸關系。依據(jù)零件毛料的狀態(tài)和數(shù)控機床的安裝要求，應選取能保證加工質量、滿足加工需要的夾具。除此之外，還要考慮以下幾點： ①當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間，節(jié)省生產(chǎn)費用。在成批生產(chǎn)時可以考慮采用專用夾具，同時要求夾具的結構簡單。 ②裝夾零件要方便可靠，避免采用占機人工調整的裝夾方式，以縮短輔助時間，盡量采用液壓、氣動或多工位 夾具，以提高生產(chǎn)效率。 ③在數(shù)控機床上使用的夾具，要能夠安裝準確，能保證工件和機床坐標系的相對位置和尺寸，力求設計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重合誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。 ④盡量減少裝夾次數(shù)，做到一次裝夾后完成全部零件表面的加工或大多數(shù)表面的加工，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，達到充分提高數(shù)控機床效率的目的。 （ 3）工件的定位 工件定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)某個確定的正確加工位置。 ①六點定位原理 工件在空間有六個自由度，即沿 X、 Y、 Z 三個坐標方向的移動自由度和 繞 X、 Y、Z 三個移動軸的旋轉自由度 A、 B、 C。 要確定工件在空間的位置，需要按一定的要求安排六個支撐點也就是通常所說的定位元件，以限制加工工件的自由度，這就是工件定位的“六點定位原理”。需要指出的是，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況也各不相同。 ②限制自由度與工件加工要求的關系 根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，對加工要求有影響的自由度必須限制，而不影響加工要求的自由度不必限制。 ③完全定位與不完全定位 工件的六個自由度都被限制的定位 成為完全定位，工件被限制的自由度少于六 21 個，但不影響加工要求的定位，成為不完全定位，完全定位和不完全定位是實際加工中工件最常用的定位方式。 ④工件安裝的基本原則 在數(shù)控機床上工件安裝的原則與普通機床相同，也要合理地選擇定位基準和夾緊方案。為了提高數(shù)控機床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點： a)力求設計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一。 b)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位和裝夾后就能加工出全部待加工表面。 c)避免采用占機調整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。 （ 4）工件的夾緊 金屬切削加工過程中，為保證工件定位時確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力或重力等作用下產(chǎn)生位移和振動，必須將工件夾緊。這種保證加工精度和安全生產(chǎn)的裝置稱為夾緊裝置。 ①對夾緊的基本要求 a)工件在夾緊過程中，不能改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 b)夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中的位置不能發(fā)生任何變動，又要使工件不產(chǎn)生大的夾緊變形；同時也要使得加工振動現(xiàn)象盡可能小。 c)操作方便、省力、安全。 d)夾緊裝置的自動化程度及復雜程度，應與工件的批量大小相適應。 ②夾緊力方向和 夾緊點的確定 a)夾緊力應盡可能朝向主要定位基準，這樣可以保證夾緊工件時不破壞工件的定位，影響工件的加工精度要求。 b)夾緊力方向應有利于減少夾緊力，要求能夠在最小的夾緊力作用下，完成零件的加工過程。 c)夾緊力的作用點應選在工件剛性較好的方向和方位上，這一原則對剛性較差的零件特別重要，可以保證零件的夾緊變形量最小。 d)夾緊力作用點應盡量靠近零件的加工表面，保證主要夾緊力的作用點與加工表面之間的距離最短，可有效提高零件裝夾的剛性，減少加工過程中的振動。 e)夾緊力的作用方向應在定位支撐的有效范圍 內(nèi)，不破壞零件的定位要求。 確定工藝路線 （ 1）工序的劃分 22 在數(shù)控機床上加工零件與普通機加工相比，工序可以比較集中。根據(jù)數(shù)控加工的特點，數(shù)控加工工序的劃分有幾種方法。 加工該零件按粗、精加工劃分工序，根據(jù)工件的加工精度要求、剛度和變形等因素，將零件的粗、精加工分開，先粗加工，后精加工。 （ 2）工步的劃分 劃分工步主要是從加工精度和效率方面考慮。合理的工藝不僅要保證加工出符合圖樣要求的工件，同時應使機床的功能得到充分發(fā)揮。因此，在一個工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對工 件的不同表面進行加工。對于比較復雜的工序，為了便于分析和描述，常在工序內(nèi)又細分工步。就本工件的加工而言，劃分時應注意一下幾點原則： ①同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，還是全部加工表面都先粗加工后精加工分開進行，主要要依據(jù)零件的精度要求考慮。 ②對于既要加工平面又要加工孔的地方，可以采用“先面后孔“原則劃分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因為銑平面時切削力較大，工件易發(fā)生變形，而先銑平面后鏜孔，則可使其變形有一段時間恢復，減少由于變形引起的對孔的精度的影響。反之，如先鏜孔后銑面，則銑削平面時 極易在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，進而破壞孔的精度。 ③按所用刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用刀具集中的方法劃分工步，以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，提高加工效率。 ④在一次裝夾中，盡可能完成所有能加工的表面，有利于保證表面相互位置精度的要求。 （ 3）加工順序的安排 加工順序的安排應根據(jù)零件的結構和毛皮狀況，結合定位和夾緊的需要一起考慮，重點應保證工件的剛性不被破壞，盡量減少變形。加工順序的安排應遵循一些原則： ①基準先行。上道工序的加工能為后面的工序提供精基準和合適的夾緊表面。 ②先面后孔，先簡單后復雜。 ③先粗后精，粗、精分開。 ④減少安裝次數(shù)。以相同定位、夾緊方式安裝的工序，最好接連進行，以減少重復定位次數(shù)、換刀和夾緊次數(shù)。 [17] 23 確定進給路線 在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為進給路線。進給路線不僅包括切削加工時的進給路線，還包括刀具到位、對刀、退刀和換刀等一系列過程的刀具運動路線。進給路線不僅反映了幾個內(nèi)容，也說明了加工順序。 確定進給路線。主要是確定粗加工及空行程的進給路線，因為精加工的進給路線基本上是按零件的輪廓進行的 。在確定時還要注意一些問題： （ 1）選擇工件剛性破壞小的路線，以減少加工變形對加工精度的影響。 （ 2）尋求最短的進給路線，以提高加工效率。 （ 3）切入和切出的路線應考慮外延，以保證加工的表面質量。 （ 4）完工時的最后一刀應一次走刀連續(xù)加工，以免產(chǎn)生刀痕等缺陷。 此外，確定進給路線時，還要考慮工件的形狀與剛度、加工余量大小、機床與刀具的剛度等情況，確定是一次進給還是多次進給來完成加工，確定刀具的切入與切出方向以及在銑削加工中試采用順銑還是逆銑的銑削方式等。 [3~5] 模型分中 在實際加工中，為 安全和對刀方便起見，某些時候常把工件坐標系設置在毛坯的上表面中心處（在對刀時，移動刀具尋找工件四邊盡寸以求出模型上表面中心點在機床坐標系下的位置，這個過程在工廠稱為“分中”，對刀坐標系即分中坐標系）。而 CAD模型的設計坐標系不一定設置在模型上表面中心位置處，這就需要調整模型與坐標系的相對位置。 [18] POWERMILL2020 有兩種方法來實現(xiàn)模型分中。一種方法是，首先查看出模型在當前世界坐標系的極限坐標系尺寸（ X、 Y 和 Z 軸的最大和最小尺寸），然后使用編程模型功能（即模型變換），將模型調整到 X、 Y 坐標軸最大和最小尺寸絕對值相等的位置即完成分中操作。第二種方法是，創(chuàng)建一個位于毛坯上表在中心的用戶坐標系，并使用該用戶坐標系來計算刀具路徑和后處理 NC 程序。 3.. 數(shù)控加工切削用量及其設置 切削用量的選擇取在機械加工過程中占據(jù)極其重要的地位，它的選擇恰當與否直接關系到加工出的零件尺寸精度、表面質量以及刀具磨損、機床和操作人員的安全等。初學銑床削的新手對切削用量的選擇很迷惑。一個要的觀念是，切削用量的選擇不斷的切削經(jīng)驗來積累的。所謂有經(jīng)驗的加工人員，其經(jīng)驗大部分就是指使用不能刀具、不同材料和機床進行切削 而積累的切削用量選擇經(jīng)驗。 [3~5] 24 銑削用量是指在銑削過程中銑床削速度、進給量和背吃刀量、側吃刀具和總稱。 1）銑削速度：銑削速度是指銑削主運動（即刀具的旋轉運動）的瞬時速度，它一般用主軸轉速來表示。 2）進給量：在 CAM 軟件和數(shù)控系統(tǒng)中，進給量一般有兩種表示形式，一種是每齒進給量，指銑刀每轉過一個齒時，銑刀與工件之間在進給方向上的相對位移量；另一種是每轉進給量，指銑刀每轉過一轉時，銑刀與工件之間在進給方向 上的相對位移量。 3）背吃刀量：是指平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸。 4）側吃刀量：是指垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸。 （ 1）背吃刀量和側吃刀量的選擇 1）粗加工時，在條件允許的情況下，盡量一次切除該工序的全部余量。如果分兩次走刀，則第一次背吃刀量盡量取大值，第二次背吃刀量盡量取小值。 2）半精加工時，背吃刀量一般為 到 2。 3）精加工時，背吃刀量一般為 到 。 （ 2）進給量的選擇 粗加工時，主要追求和是加工效率，要盡快將大部分余量去除掉，此時，進給量主要考慮工藝系 統(tǒng)所能承受的最大進給量。因此，在機床剛度允許的前提下，盡量取大值。 精加工和半精加工時，最大進給量主要考慮加工精度和表面粗糙度值，另外還要考慮工件材料、刀尖圓弧半徑和切削速度等因素綜合來確定。 在編程時，除切削進給量外，還有刀具切入時的進給量，該值太大的話，刀具以很快的速度直接撞入工件，會形成栽刀，從而損壞刀具、工件和機床；該項值也不能太小，太小和話刀具從下切速度為切削速度時會形成沖擊。一般可取切削進給量的60%~80。 （ 3）切削速度的選取 切削速度的選擇比較復雜。一般而言，粗加工時，應選較 低的切削速度，粗加工時選擇較高的切削速度；加工材料強度、硬度較高時，選擇較低的速度，反之取較高的切削速度；刀具材料的切削性能越好時，選擇較高的切削速度，反之取較低的切 25 削速度。 [19~20] 26 高速加工實例 高速加工對刀具路徑的要求 有關高速加工技術的研窿可以追溯到 20 世紀 30 年代，則德國物理學家索羅門（ Car,）博士所提出并獲得德國專利的高速切削技術（ Machine with High Cutting Speed），有的資料也稱之為索羅門原理，即每一種被加工材料都有一個臨界切削