数控加工技术
现代制造工程(Modem Manufacturing Engineering）
2012年第8期
基于五轴数控机床的膝关节复杂曲面高效加工策略
王恩远，林宋，张琪琪，王丹，马壮，郭贵宾，刘传杨（北方工业大学机电工程学院，北京100144）
摘要：研究了基于PowerMILL软件的刀具路径优化和数控机床高效加工策略，对直线投影精加工策略中的螺旋，医形和
线性三种样式加工的特点进行了分析，找到般优样式，并在加工膝关节的过程中进行了应用和验证。关键调：膝关节；多轴数挖加工；PowerMILL软件：高效数控加工
中图分类号：TH134文献标志码：B文章编号：1671—3133(2012)08—0061—06
Highefficientmillingstrategiesofknee-joint'scomplex
surface based on five axismachine tool
Wang Enyuan,Lin Song,Zhang Qiqi,Wang Dan,Ma ZhuangGuo Guibin，Liu Chuanyang
(Department of Mechatronics Engineering, North China University of Technology ,Beijing 100144,China) Abstract: Mainly studies the tool paths provided by the PowerMILL software and high efficient milling strategies. Furthermore emphasizes on the researech of three types in the milling strategy of line projection,namely spiral,circular and linear type,and find the best type,which is verified during the process of making knee joint.
Key words; knee-joint ;multi-axis CNC manufacturing; PowerMILL software;high efficieney NC machining
0引言
随着计算机技术的迅速普及和CAD/CAM技术的广泛应用，复杂曲面产品从设计造型到制造都有了很大的发展，产品制造的周期也越来越短。五轴数控加工技术以其快速性、高效性在工业制造领域得到了广泛的应用。笔者在对藤关节应用逆向工程方法进行曲面建模的基础上，研究了PowerMILL软件提供的各种刀具路径和高效加工策略，并在加工膝关节的过程中进行了应用和验证，而且在DMU60P五轴数控加工中心上完成了滕关节复杂自由曲面的加工，取得了较好的效果。
1刀具路径策略的对比分析 1.1粗加工策略的对比分析
对三维模型部件进行粗加工的方法称之为三维区域清除策略，它提供了多个二维材料清除方法来从零件的最上层轮席，按用户指定的Z向高度逐个切面依次逐层向下加工等高切面，直到零件轮廓。Power-MILL软件提供的粗加工策略有平行区域清除、插铣、轮率区域清除及偏置区域清除四种方式，本文仅讨论
三种方式。万方数据
1.1.1平行区域清除策略
按激活Z向高度在毛坏上按零件外形做一系列的平行路径清除材料余量，随后（如果需要）绕部件运行轮聊路径，以在等高切面上留下恒定的余量。该策略刀具路径平行、效率较高、计算速度快，一般用于结
构简单的零件的粗加工。 1.1.2轮廓区域清除策略
轮席区域是指刀具在激活Z向高度上按零件外形偏置一个距离进行加工，直至加工完全部毛坏区域。
偏置区域清除策略
1.1.3
刀具路径偏置模型切削层面的轮廊线，用于复杂零件的粗加工。在加工中应用最广泛，通过改变参数的设置可以实现多种形式的粗加工，如残留粗加工、平坦面粗加工等。现给出一个实例对三种刀具路径特点进行对比，粗加工刀具路径对比如图1所示。
综合以上分析，可以看出偏置区域清除策略的提刀次数较少，刀具负载相对较小，适用范围较广。对于膝关节模型来说，其外形并不规则，使用偏置区域清除策略的效率会相对较高。因而最终采用偏置区城清除策略作为滕关节毛坏粗加工的刀具路径策略。
61