基于PowerMill的整体叶轮五轴联动高速加工后置处理的研究

PowerMILL五轴加工后处理制作的研究洪超（江苏科技大学工程训练中心，江苏省镇江市212000）摘要：研究后处理的主要作用和五轴数控机床的结构、特性。

针对PowerMILL软件PostProcessor后处理模块，以固定龙门摇篮式五轴机床为例，在标准后处理文件基础上，详细介绍了五轴后处理文件的修改、定制方法和创建mach3系统五轴后处理的过程。

关键词：五轴机床；后处理；PowerMILL1引言随着产品的几何设计越来越复杂，尤其是航空、航天、模具以及流体机械相关的重要零部件，都需要五轴CNC机床加工，这类零件的加工要求刀具矢量方向与加工面方向一致，这样数控机床除了平动坐标轴以外，还应有旋转运动坐标轴。

与三轴加工相比较，五轴数控加工有其自身的特点：明显地提高了加工效率；改善了加工表面质量与准确度；加工对象广泛等。

但与此同时，五轴数控机床在加工时的实际运动情况比三轴加工要复杂得多。

由于五轴机床种类、结构和参数不同，自动编程软件多样，造成了后处理不能通用，给五轴机床的普及带来很大困难。

本文介绍利用PowerMILL软件自带后处理模块，研编摇篮式五轴后处理的方法。

2后置处理的作用和任务在数控程序的编制过程中，利用CAM软件根据走刀方式、刀具和切削用量等设置计算刀具轨迹的过程称为前置处理。

为了简化系统软件以及使前置处理具有更强的通用性，一般在前置处理时，都不考虑机床的实际结构类型及数控系统的编程指令格式。

因此，要获取数控机床能够识别的NC程序代码，就必须将软件中所得到的刀具轨迹转化为所用数控机床的NC程序代码，这个过程即为后置处理。

后置处理的任务是根据具体机床的运动结构和控制指令格式,将前置处理计算出的刀位数据转换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令的格式进行转换，生成数控机床的加工程序。

后置处理是联系CAD/CAM 技术与数控加工的纽带，是编制数控程序的核心技术之一，也是数控加工技术中的关键组成部分。

基于PowerMILL的涡轮增压叶轮五轴加工初探作者：张鹏来源：《中国新技术新产品》2019年第08期摘要：涡轮增压叶轮的加工一直是机加工中的难题。

为了加工出合格的叶轮，人们想出了很多的办法，由最初的铸造成形后再修光，后来采用石蜡法精密铸造，还有电火花特种加工等方法，但这些方法不是加工效率低下，就是精度或产品力学性能不佳，直到五轴数控加工技术发展成熟，开始应用到叶轮加工中，上述问题才得到了根本的解决。

该文对涡轮增压叶轮的加工工艺流程进行了简单分析，并对使用PowerMILL软件进行涡轮增压叶轮的五轴铣削加工基本设置进行了介绍。

关键词：PowerMILL；叶轮；五轴加工中图分类号：TG659 文献标志码：A叶轮类零件是机械装备行业重要的典型零件，在能源动力、航空航天、石油化工、冶金等领域应用广泛。

1 叶轮加工基本加工工艺流程分析整体叶轮的加工一直是机加工中的难题。

整体叶轮的毛坯形状一般是圆柱体的锻件，经过车削后成形为近似锥台状，这样在2个叶片之间就有大量的材料需要去除。

另外为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这也给叶轮的加工增加了难度。

加工困难的地方还包括：加工槽道较窄，叶片相对较长，刚度较低，属于薄壁类零件，加工过程极易变形；相邻叶片空间极小，在清角加工时刀具直径较小，刀具容易折断；叶片扭曲严重，加工时极易产生干涉等。

根据叶轮的几何结构特征和使用要求，现在的基本加工工艺流程是：1）在锻铝材料上先车削加工回转体的基本形状。

（数控车床完成本工序）；2）粗加工流道部分（五轴加工中心完成本工序）；3）精加工流道部分（五轴加工中心完成本工序）；4）叶片精加工（五轴加工中心完成本工序）2 叶轮五轴铣削加工编程基本设置（基于PowerMILL软件）2.1 铣削模型的处理在PowerMILL自动编程软件中，要使用针对整体叶轮的加工模块，首先需要了解其对叶轮加工的一些定义。

1）轮毂：指叶轮轮毂曲面。

整体叶轮是涡轮式发动机和涡轮增压发动机的核心部件，是具有代表性且造型较规范的典型的通道类复杂零件。

叶轮叶片表面的加工精度和加工质量直接影响发动机运作效率。

整体式叶轮加工的难点主要是因为叶片的扭曲幅度大和加工精度高。

此次加工叶轮，编程使用的CAM软件是HyperMILL2018，由德国OPEN MIND公司所开发。

使用HyperMILL加工编程叶轮的优点在于，它有专用的特征模块设定叶轮的叶片结构参数，能够将这些成熟的加工工艺定义成特征，减少软件编程的时间并优化刀轨路径，生成与海德汉系统-640五轴加工中心参数相匹配的NC代码。

本文主要使用HyperMILL软件对叶轮的复杂曲面设计合理的加工工艺参数，且进行加工仿真研究，通过实际加工试验确定此加工工艺的实用性，为提高叶轮的加工效率和加工精度提供参考。

1　整体式叶轮叶轮的组成部分主要是叶片和轮毂。

本次加工的叶轮有12个均匀圆周分布的叶片，叶轮的最大外径为100mm，叶片的厚度为3mm，相邻叶片最短的间距为5mm，加工的叶轮实体如图1所示。

图1　叶轮根据以上数据和叶轮的结构，分析加工叶轮的难点如下：（1）叶轮尺寸偏小，流道较窄，对刀具的尺寸大小和刚度要求较高，增加了刀具的成本；（2）整体叶轮曲面结构复杂，叶片扭曲较大，且相邻叶片间距小，加工时容易产生过切和干涉等问题，难度较大；（3）叶片较薄，在加工过程中易出现振动等现象，影响叶轮曲面加工质量和精度。

2　整体式叶轮加工刀具和加工工艺参数加工过程中，为了防止刀具在切削流道时出现振动，进而影响加工表面质量，引起过切及干涉问题。

刀具需保持一定的刚性、强度和硬度等。

加工时往往使用锥度球头铣刀，锥度为3，材料为硬质合金。

整体叶轮在切削过程中容易变形，叶片的间距很小，叶片较薄，故粗精铣加工用的是同一把刀具，通过改变切削参数达到粗精加工效果。

切削用量的大小关系到整体叶轮表面质量，切削速度的不均匀又容易造成加工区域变形。

基于powermillPDC石油钻头本体的五轴联动数控加工的应用随着科技的不断发展，数控加工技术在制造业中扮演着越来越重要的角色。

特别是在石油钻头等高精密零部件的加工中，数控加工技术的应用已经成为提高生产效率和产品质量的重要手段。

而基于powermillPDC石油钻头本体的五轴联动数控加工技术，更是在石油钻头制造领域中得到了广泛的应用。

一、powermillPDC石油钻头本体的特点powermillPDC石油钻头本体，是一种采用多晶金刚石粉末冶金烧结技术制成的高精密硬质合金材料，具有硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点，适用于各种复杂的工况下使用。

而石油钻头本体的加工难度也相应较大，需要高精度的数控加工设备来实现。

二、五轴联动数控加工技术的优势五轴联动加工技术是指在数控机床上，通过工件在X、Y、Z三个方向上的移动和主轴在A、C两个方向的旋转，实现对复杂曲面的加工。

相比于传统的三轴或四轴加工技术，五轴联动加工技术具有以下优势：1.能够在一个装夹中完成多面加工，提高了加工效率；2.减少了刀具的更换次数，降低了加工成本；3.能够加工出更为复杂的曲面和结构，提高了产品的精度和质量。

三、powermillPDC石油钻头本体的五轴联动数控加工的应用1.提高生产效率基于powermillPDC石油钻头本体的五轴联动数控加工技术，能够在保证加工精度的前提下，实现对石油钻头本体的高效加工。

相比于传统的加工方法，五轴联动加工技术可以在同一装夹中完成多次加工动作，大大提高了生产效率，降低了生产成本。

2.提高产品精度石油钻头本体是一种高精密零部件，对加工精度要求极高。

而使用五轴联动数控加工技术，可以实现对复杂曲面的加工，保证了石油钻头本体的精度和表面质量。

特别是在加工一些复杂结构的石油钻头本体时，传统的加工方法往往很难达到要求的精度，而五轴联动加工技术可以轻松应对这些复杂加工需求。

3.降低人工干预五轴联动数控加工技术可以通过预先编好加工程序，实现对石油钻头本体的自动加工。

五轴联动数控加工后置处理研究一、零件表面质量的提高1.抛光处理：通过抛光工艺，可以提高零件表面的光洁度，使其呈现出光亮的效果。

具体的抛光方法包括机械抛光、化学抛光和电解抛光等。

机械抛光可通过使用不同粒径的研磨材料和抛光剂进行研磨，去除表面的毛刺和痕迹；化学抛光利用酸碱溶液对零件进行化学反应，使其表面得到一层平整的氧化膜；电解抛光则是通过电解反应来实现表面的光洁度提高。

2.镀膜处理：通过在零件表面进行镀膜处理，可以提高其耐腐蚀性和耐磨性。

常见的镀膜方法有电镀、喷涂和热浸镀等。

电镀是将金属离子通过电化学反应沉积在零件表面，形成一层金属保护层；喷涂则是通过高压喷枪将涂料喷涂在零件上，形成一层保护膜；热浸镀则是将零件在熔融的金属溶液中浸泡，使金属渗入零件表面形成一层保护层。

3.磷化处理：磷化是将金属表面转化为磷化物层的一种化学反应。

磷化处理可以提高零件表面对磨损、腐蚀和润滑剂的耐受性，同时还能增加零件的粘附力，提高其涂层的附着力。

磷化处理常用的方法有热磷化和化学磷化两种。

热磷化是将零件通过加热的方式与磷酸盐反应，形成一层磷化物层；化学磷化则是通过蚀剂和酸性溶液对零件进行处理，使其表面与磷酸盐发生化学反应，生成磷化物层。

二、零件功能性的提高1.增强强度：通过热处理等方法，可以使零件的强度得到提高。

热处理是将零件在一定的温度下进行加热处理，使其晶粒结构发生变化，从而改善其机械性能。

热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。

通过合理的热处理工艺，可以使零件的强度得到提高。

2.表面涂覆：通过在零件表面涂覆一层功能性材料，可以改善零件的摩擦、磨损和耐蚀性能。

涂覆材料可以选择硬质合金、陶瓷、聚合物等。

具体的涂覆方法包括喷涂、热喷涂、电化学沉积和化学气相沉积等。

通过合理选择涂覆材料和涂覆工艺，可以使零件的功能性得到提高。

3.零件组装：对于一些复杂的零件，在加工后需要进行组装。

组装可以通过焊接、铆接、螺栓连接等方式实现。

Powermill在五轴机床上轮胎模具中的应用传统的立式加工中心三轴联动加工的应用是最为广泛的加工方式，刀具始终处于立式状态，球头铣刀切削点的切削速度无法得到优化处理，那么单纯的三轴立式加工已无法满足当今加工的飞速发展，所以5轴联动高速加工机床应境而生！五轴加工适用于复杂、工序多、精度要求高、需用多种类型普通机床和繁多刀具、工装，经过多次装夹和调整才能完成加工的具有适当批量的零件。

如：汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头箱、主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体，轮胎，叶轮、螺旋桨、各种曲面成型模具等。

本文针对五轴加工技术的特点，论述了powerMill软件的五轴加工功能和五轴的刀路轨迹策略，通过轮胎模具加工为实例，来介绍五轴加工的具体应用及特点。

前言随着中国汽车工业的蓬勃发展，轮胎作为其中的一项重要环节，其地位受到了前所未有的重视;另一方面，在轮胎的制造过程中，无论是造型设计计算机化，还是新型复合材料及纳米技术的引进，都使得轮胎工业发生了巨大的变革。

在现阶段，轮胎模具加工企业只有不到1%的厂家使用4-5轴的加工中心，加上操作水平和对软硬件的认知度有限，远没有将效益发挥出来。

在轮胎模具加工中，花纹的尺寸和形状直接影响轮胎的工作性能，不仅能改善车辆行驶中与不同路面的接触特性，而且是车辆高速行驶的一项重要安全指标;中国正在全面发展高速公路，对轮胎也就提出了更高的技术要求。

所以国产轮胎模具如果不能突破由此造成的瓶颈，就很难适应市场的需要，势必被市场淘汰。

为了满足模具行业加工需求的不断发展和变化, DMG公司设计推出了很多类型的五轴机床。

一.五轴加工的主要优点是其能够通过一次装夹加工复杂的形状。

与多次装夹相比，五轴加工能够在很大程度上减少加工时间和夹具数量，提高生产效率。

而且，多次装夹过程中极易在拆装工件时产生装夹误差。

如图1所示图1另外，五轴加工一个重要的优点是其能够用较短的刀具进行加工，这是因为加工时摆头/转台可以缩短刀具和工件的距离且刀具可以基于工件面移动。

基于HyperMILL环境下五轴联动叶轮加工技术的实践教学研究夏雨【摘要】在HyperMILL软件环境下,以整体叶轮为例,利用TOPNC VMC-C50五轴高速机床,提出一套对整体叶轮五轴数控加工工艺整体方案,并设计了加工路线、刀路轨迹、切削方式的等工艺参数,生成了整体叶轮的后置处理程序.加工结果表明:通过刀轨的检查与实际加工及时发现刀具跟零件之间有无过切,提高了叶轮加工的质量,提高了生产效率,对整体叶轮零件加工工艺方案制定具有实际指导意义.%Under the environment of HyperMILL software,taking integral impeller as an example,it forwards a set of general scheme of five axis NC machining technology of integral impeller by using VMC-C50 TOPNC five axis high speed machine tool.It also devises the processing route,tool path,cutting process and other technological parameters to generate the post processing program of integral impeller.The result of the test shows that it can improve the production efficiency by improving the quality of impeller machining through the examination of the tool path and timely discovery of whether there exists over cut between the tool and the part.The test result mentioned above has practical guide for the formulating of the processing technology program for integral impeller.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2016(033)011【总页数】4页(P71-74)【关键词】整体叶轮;数控加工;五轴联动;HyperMILL【作者】夏雨【作者单位】浙江工商职业技术学院机电学院,浙江宁波 315012【正文语种】中文【中图分类】G642.0;TG519.1整体叶轮是高端装备制造中极为核心的部件,涉及军工、船舶、航空等各个行业中应用广泛,是典型的复杂的管道类复杂零件,整体叶轮的制造反映整个国家装备制造的整体水平,因此整体叶轮的制造水平衡量一个国家工业水平的发展。

基于PowerMILL软件的复杂零件的5轴数字化加工的研究报告本文旨在研究基于PowerMILL软件对复杂零件5轴数字化加工的理论及其应用。

首先，介绍了PowerMILL软件本身的功能及特征；接着重点介绍了利用PowerMILL软件实现5轴数字化加工的步骤：①准备零件CAD模型：使用CAD软件制作出复杂零件的CAD模型；②建立加工路径：根据加工要求，建立零件的5轴数字化加工路径；③输入加工参数：输入加工参数，如刀具类型、直径、表面粗糙度等；④制作仿真程序：制作完成后，可以使用PowerMILL软件生成G代码，来实现仿真程序；⑤进行加工：将仿真程序输入到加工中心中，启动加工，根据G代码完成加工任务。

研究表明，PowerMILL软件可有效地实现5轴数字化加工，提高了加工精度和效率。

研究还发现，PowerMILL软件能够通过在软件中输入不同的加工参数来实现多种不同加工功能，从而提高加工生产效率。

综上所述，基于PowerMILL软件实现5轴数字化加工是一种新兴技术，能够实现对复杂零件更准确、更快速的加工，其应用前景十分广阔。

未来，将继续投资PowerMILL软件的开发，提升PowerMILL软件的功能和性能，以满足不断发展的市场的需求。

本文研究了基于PowerMILL软件实现5轴数字化加工的理论及其应用。

为了深入分析5轴CNC加工的效果，我们对使用PowerMILL技术进行5轴加工复杂零件的相关数据进行了统计分析。

首先，通过PowerMILL软件生成G代码，我们实现了对多种不同加工参数的测试，并对每一组参数下的加工精度、表面粗糙度、加工时间等数据进行了统计分析。

根据我们的实验结果，我们发现：当参数设置正确时，5轴CNC加工的精度比传统3轴CNC加工提高了50%以上；在进行单层加工时，5轴CNC加工所花费的加工时间比传统3轴加工缩短了35%；在进行多层加工时，5轴CNC加工所花费的加工时间比传统3轴加工缩短了60%。

2007年全国职业培训编号：455优秀教研成果评选活动参评论文五轴联动加工中心后置处理的编写与验证五轴联动加工中心后置处理的编写与验证摘要：本文针对瑞士MIKRON UCP710工作台双摆动式五轴联动加工中心机床的运动原理，以及Heidenhain iTNC430控制系统的特点，阐述运用UG软件中后处理工具——UG POSTBUID 3.4.1，定制适合ucp 710五轴后处理的开发思路，并且通过VERICUT模拟软件进行模拟验证成功。

目前成功开发出来的五轴后处理已在本校实训中心MIKRON UCP710五轴机床中得以全面应用，顺利地完成了各种3～5轴的零件加工。

关键词：五轴加工中心 UG Postbuld VERICUT1、任务的来源2001年冬，本中心购置了一台由瑞士MIKRON品牌的五轴联动加工中心，型号为——UCP710。

如图1所示，此机床为工作台双摆动结构，（俗称：Table—Table双摆台）。

通过X/Y/Z三个线性轴、定轴A轴的摆动和转动轴C轴的转动实现五轴联动加工。

该机床的控制系统是德国的Heidenhai iTNC 430。

目前，后置处理文件是计算机辅助制造软件中CAM与机床控制系统之间沟通的桥梁，是实现多轴加工的关键之一。

同时本中心现配有CAD/CAM软件——UG，为了让UCP710早日投入到教学与生产加工，我们必须解决后置处理的问题。

现在国内多轴机床后置处理程序的开发已慢慢开始发展，但很多的资源还要通过国外进行技术支持。

即使客户选购能够实现多轴加工编程的软件，但还要额外支付昂贵的后置开发费用才能实现软件与机床的“通讯”。

开发通用的编写后置处理工具软件，可以有效地保证NC程序正确性，提高编程人员的后置处理技术以及效率，还可以把零件加工信息（如图号、工序号、刀具规格、程序加工时间等参数）嵌入NC程序中，提高加工的安全性，增加程序的可读性，减少操作人员的人为加工误差。

2、UCP710 post开发的过程目前，常用的后置处理方法主要有以下两种：第一种，利用CAD/CAM软件的通用后置处理模块，定义数控机床的运动方式，通过选取CAD/CAM软件提供的机床标准控制系统，定义某一类型或某台数控机床的后置处理。

亠星如無INDUSTRIAL HEATING・16・2021年第50卷第3期Voi. 5 0 No.3 2021aam"工艺朮DOI10. 3969/j. ion. 1002-1639. 2021.03. 004基于PowerMIIL 的五轴加工中心集成后处理研究佛新岗（西安航空职业技术学院，陕西 西安710089）摘要：以PowerMILL 自带的后处理为蓝本、Post Processor 为平台、德玛吉DMU50机床为载体,研究了西门子840D 数控系统的3轴、3+ 2、5轴联动集成后 ，经过VERICUT 数控仿真加工，无过切、 、碰撞、干涉现象出现， 了后 的合理性、实用性，对其他数控 的后 开 有一定的借鉴性。

关键词:PowerMILL ；5轴联动;集成后处理;VERICUT 中图分类号:TH164文献标志码:A文章编号：1002-1639（2021 ）03-0016-04Research on Integrated PosUprocessing of Five-axit Machining Ceeter Based on PowerMILLFOXingang(Xi'an Aeronauticai Vocation and Technicai Colleae ，Xiin 710089，China )Abstract : Taking the post-processing or PowerMILL as the model ，the Post Processor as the plaWorm ，and the DMG DMU50 machine Woi as the carrier ，the intearated post-processing of the 3-axis ，3 + 2 and 5-axis linkage of Siemens 840D CNC system was studied. The NC sirnumtion ma ­chining by VERICUT shows that there are no over-cut ，under-cut ，collision and inteWewnce. The 0X0:8—- and practicability of the post-pro ­cessing are verified ，which can be used for reference in the post-processing development of other CNC systems.Key Worls : PowerMILL ； five-axis linkage ； intearated post-processing ； VERICUT随着数控多轴加工设备的不断普及，特别是五轴 联动加工中心已泛地应用于军工企业、中 加工企业，相应的CAD/CAM 不断更新，与对应的后 技术研究 到越来越多的学 [1-3]o不过目前大多数学者研究后 的方向 于五轴联动功能的，对于 轴加工、3 +2轴加工、五轴动加工于 的后技术研究 ，然 的加工不仅包含五轴联动加工工艺,也存在轴、3+2轴 加工工艺， 按照五轴联动模式输出数控程序，既不符合编程标准、也不有利于操解。