基于PowerMILL的刀具路径连接研究

　　摘要：文章介绍了先进制造业的发展方向及PowerMILL软件的特点。针对PowerMILL2011软件中的刀具路径连接设置，深入分析了"切入切出和连接"对话框中各参数的定义，并对不同种类型连接的刀路进行了对比及优化说明。刀具路径的切入切出及连接在整个加工过程中非常重要，能提高零件的加工效率，能降低零件的表粗糙度值，同时还能有效避免零件加工过程中的欠切和过切现象。
　　关键词：PowerMILL；刀具路径；切入切出
　　中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）03-0016-03
　　1概述
　　PowerMILL是世界上著名的功能最强大、加工策略最丰富的数控加工编程软件系统之一，同时也是CAM软件技术最具代表性的、增长率最快的加工软件。它是独立运行的、智能化程度最高的三维复杂形体加工CAM系统。对于中国用户来说，PowerMILL的全新中文用户界面、完善的加工策略，能帮助用户产生最佳的加工方案，提高加工效率，减少手工休整，快速产生粗、精加工路径；任何方案的修改和重新计算几乎在瞬间完成，缩短85%的刀具路径计算时间；2.5轴的数控加工包括刀柄、刀夹进行完整的干涉检查与排除；加工实体仿真，方便用户在加工前了解整个加工过程及加工结果，节省加工时间；实体模型全自动处理，实现了粗、精、清根加工编程的自动化。
　　PowerMILL数控编程的基本步骤主要有：模型输入；毛坯定义；参数设置；刀具路径的产生；刀具路径的仿真；NC程序的生成。其中刀具路径的仿真不是必需的，其他步骤是必不可少的。参数设置主要包括刀具定义、进给率设置、快进高度设置以及加工开始点设置、切入/切出设置、刀轴方向设置等。参数设置的先后次序可以任意调换或者忽略这些步骤而调用默认值。PowerMILL软件的造型功能简单实用，易学易懂，便于操作；加工功能强大，安全高效，中文界面尤其适合中国技术人员操作。PowerMILL的优点是使模具设计加工能够简便高效地实现。本方法尤其适合高级数控操作技术人员，对模具开发要求不是很高，重点是完成模具数控加工的场合。PowerMILL计算刀路的速度比一般编程软件快很多倍，计算刀路快、永不过切这些都是PM更让人喜欢的原因，PM编程是其最大的优点，现在很多企业都用PM来制作特别大的又很复杂的模具，制作起来刀路快。PM的优势在于加工精度、运算速度，特别是对大模的开粗，无废刀，运算速度超快。同一个模型，类似的加工策略，同样的参数，其他软件的计算速度比PM慢，PM的计算速度受精度的影响不大，同一个刀路，用0.01的精度和0.002的精度，计算速度差不多。
　　2刀具路径切入切出和连接
　　如果允许刀具从刀具路径末端开始加工，那么它将首先将下切到残留毛坯深度，然后突然改变方向，沿刀具路径进行切削，这样很容易产生刀痕，同时使刀具发生振动，从而导致刀具和机床的额外磨损。对刀具路径进行适当的切入切出移动设置，可避免刀具负荷的突然改变。刀具路径间的空程移动（连接）会增加大量的额外加工时间，应用适当地连接移动，可极大减少刀具路径间的这种空程移动。切入切出和连接表格可通过点取顶部主工具栏中的图标打开，也可在精加工表格中的相应条目下打开并应用于已有刀具路径。切入切出和连接对话框及缺省刀路如图1所示：
　　3切入/切出运动
　　切入控制刀具在切削路径开始前的运动；切出控制切削路径末端离开刀具路径时的运动。可使用的切入选项有：无、垂直圆弧、水平圆弧、左水平圆弧、右水平圆弧、延伸移动、加框和斜向。切出可使用的选项和切入可使用的选项除没有斜向选项外，其他部分完全相同。如图2所示，切入/切出种类分有：垂直圆弧、相对、掠过和连接运动四种。刀具路径颜色代码分为：紫色：快进掠过进给率G1；浅蓝色：下切进给率G1；绿
　　色/橙色：切削进给率G1；红色虚线：全速快进G0。
　　切入切出和连接是刀具路径的有效延伸，因此必须对其进行过切保护处理。为此一定要设置刀具路径切入切出和连接表格中的过切检查选项（缺省设置为已勾取），以免发生过切。点取此选项后，将不产生任何可能导致过切的切入切出。下面以图解方式解释不同的切入切出和连接设置，在此，除非特别指出，过切检查选项始终呈勾取状态。任何情况下，如果第一选择无法实施，系统将自动应用第二选择。如果两种选择均因过切选项的勾取而无法实施，则切入切出将自动重新设置为无。当前的切入切出和连接设置将包含在新产生的加工策略中，也可使用浏览器在策略产生后对激活刀具路径应用切入切出和连接。
　　3.1垂直圆弧切入切出
　　切入切出和连接对话框如图3所示，垂直圆弧切入切出在刀具路径的开始处产生一向下的圆弧运动，在刀具路径的结束处产生一向上的圆弧运动。按缺省设置，在可能出现过切的情况下，将不应用这些运动（勾取了过切检查方框）。选取切入页面，在第一选择中选取垂直圆弧、角度、半径，最后点击表格底部的应用。现在大多数刀路都有一垂直圆弧切入过程。如果需要，可用同样的方法来设置切出移动，反之亦然。使用复制到切出选项可很容易地将这些设置在两者之间进行复制。这样，在不出现过切的刀路时，每条刀路的末端都有一个和切入相似的切出动作。
　　选取切入页面并在第二选择域选取垂直圆弧、角度并将圆弧半径减少。和前面一样，点击复制到切出按钮，最后点击应用。在不出现过切的情况下，系统首先应用切入切出的第一选择。在应用第一选择可能出现过切的位置，系统应用切入切出的第二选择。在第一选择和第二选择均可能导致过切的区域，将不应用切入切出到该刀具路径区域。
　　3.2水平圆弧切入切出
　　在设置"水平圆弧切入切出"后，将在水平面上产生切入和切出，在此，半径和角度的设置和垂直圆弧相似。这种类型的切入切出最适合于用在一恒定Z高度或是Z高度变化较小的刀具路径上。在"切入切出和链接"对话框中将切入的第一选择改变为水平圆弧，完成角度、半径的设置，然后点击复制到切出按钮，最后点击应用。在该模式下没有必要输入第二选择，因为水平圆弧切入切出已出现在全部的刀具路径中。选取水平圆弧设置后，PowerMILL将根据其他条件自动设置圆弧的方向，同时在计算过程中会顾及过切检查选项。如果由于勾取了过切选项而无法应用指定的切入切出设置，则切入切出路径仍然保持为缺省的垂直切入切出，除非不勾取过切检查选项（不建议这样做）。水平圆弧切入切出刀路如图2（a）所示。