“智慧球”五轴数控编程-PowerMILL篇

“智慧球”---五轴数控编程的经典案例之一，本文基于PowerMILL软件对“智慧球”的五轴数控编程流程进行一个讲解。

“智慧球”模型

从上图可知，“智慧球”的结构以球体结构为基体，主要特征建在内部，是典型的倒扣结构，局部空间狭小，不论是编程还是加工，难度都较大。下面我们针对“智慧球”的结构对其五轴编程思路进行一个解析。

由于涉及到倒扣结构，只采用三轴编程已经无法解决，例如粗加工要用到3+2定位加工，球体内部要用到五轴联动编程，所以要定位加工和联动加工结合起来完成。

具体操作是怎样做呢？下面我们详细讲解（仅针对重点部分，过于细节问题，由于篇幅限制，不做解释，可单独交流）。

编程流程如下

球体排屑槽加工

由于“智慧球”的的毛坯一般采用车削加工完成，所以外部粗加工可以不考虑，但是为了球体内部粗加工时排屑方便，防止加工时排屑不畅造成粘刀，需要用三轴加工的方式在球体顶部开一个排屑槽，然后采用五轴定位加工，将刀轴旋转至90度，在球体侧面开一个排屑槽，将两个槽孔连接，便于后续球体内部的粗加工容易排屑，以上策略均选用PowerMILL的模型区域清除来完成。具体操作自己练习完成。编程结果如下图。

排屑槽编程图

球体内部粗加工

球体内部为口小腔大型结构，球体上部比较开阔，可采用五轴联动开粗来加工，采用PowerMILL中的管道区域清除策略来完成编程，但由于管道策略对模型结构有要求，所以需要作相关的辅助面来辅助编程，管道编程的原理后面的文章我们会介绍到，大家先自己研究。球体下部由于有人形结构的限制，所以需采用定位加工来完成，需要手动调整加工的角度结合残留模型和边界完成球体内部的粗加工。具体结果如下图（红色区域为球体上部编程）。

球体内部开粗

球体外部精加工

球体外部的精加工为了追求外观质量和加工效率，采用三维偏置的方式，选取一个区域进行加工，刀轴控制方式选用定轴加工，刀轴方向要根据装夹的情况决定，然后对加工完成的区域进行阵列，最后完成球体全部表面的精加工。具体编程结果如下图。

球体顶部精加工

球体内部精加工

球体内部的精加工，可以分为两部分实现，球体上部采用管道精加工的方式，可以采用管道粗加工的设置，球体下部由于空间的限制，对刀轴的控制有一定的要求，对特征相同的区域采用曲面精加工的方式，最后进行阵列完成。对于底部区域，需要采用辅助面编程的方式，对曲面进行裁剪，然后利用不同的刀轴控制方向，实现分割曲面的加工。

球体内部精加工

球体内部精加工

球体内部人形结构的加工

在球体底部，有一个人形结构部位，由于受到球体的阻挡，在编程时需要选择球体表面的开口作为刀具的进退刀区域，刀轴的调整以及加工都在这个开口范围内完成，而如何确定开口的位置，以及如何控制刀轴，需要结合刀具大小以及编程者的经验来完成，具体操作可以学习我们的教学视频。以下为编程结果效果图。

人形结构精加工

编程总结

以上是“智慧球”的编程流程，通过分析智慧球的结构，运用丰富的策略完成了编程，主要是给大家提供一个思路，一家之言，不周之处还望大家海涵。还望大家能多提意见。以下为智慧球的刀轴运动视频演示。

“智慧球”编程视频

本期知识点

1.

定位加工问题

定位加工在五轴编程中，占用很大的比例，为了保证产品的加工质量，在选择刀轴控制方面，尽量采用定位加工，而不采用联动加工，因为参与的轴数越多，机床的加工误差越大。

2.

排屑槽问题

由于本文中涉及到了管道编程，而在管道编程时，内部的切屑由于无法及时排出，所以经常会出现粘刀现象，因此在编程时设计了排屑槽。

3.

刀轴的控制问题

五轴的刀轴变化千变万化，是五轴编程最明显的特征，本文简略的描述了一些刀轴编程思路，但远远还不够，为了得到优良的刀轴控制，我们需要结合产品结构，刀具大小，尺寸要求，加工成本合理的控制刀轴的变化，在后期的文章中我们会给大家分享更多的编程思路。