PowerMILL软件的学习
PowerMILL软件的学习
【摘 要】介绍了PowerMILL的一些功能、特点，编程过程以及加工策略。
【关键字】高速加工 PowerMILL 切削参数 加工策略
The Study of the PowerMILL Software
Sunhaifeng
（YanCheng Technicians CollegeDepartment of Mechanincal Engineering 224002）
【Abstract】Some introductions of the functions 、 features and the process of the programs and machining strategy of the PowerMILL
【Keywords】high speed machining； PowerMILL； machining parameter； machining strategy
一、引言
高速加工技术随着数控加工设备与高性能加工刀具的发展日益成熟，极大地提高了模具加工速度，减少了加工工序、缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作，从而极大地缩短了模具的生产周期。模具的高速加工技术逐渐成为我国模具工业技术改造最主要的内容之一。
高速加工的基本出发点是在高速低负荷状态下的切削。可较低速高负荷状态下切削更快地切除材料，低负荷切削意味着可减轻切削力，从而减少切削过程中的振动和变形。使用合理的刀具，在高速状态下可切削高硬质的材料。高速切削可使大部分的切削热通过切屑带走，从而减少零件的热变形。因此高速加工并不是简单地使用现有刀具路径，通过提高主轴的转速和进给率来实现。如果使用了不当的加工策略，轻则会导致刀具寿命的降低，重则可能导致更加可怕的结果。
笔者使用英国DELCAM公司的专业高速加工软件PowerMILL一段时间，在本篇文章中将介绍笔者关于高速加工中的一些观点及使用PowerMILL的一些加工策略。文中所提出的观点仅代表本人一些个人看法，特此说明。
二、Powermill软件的特点和功能
PowerMILL是一独立运行的世界领先的CAM系统，它是DELCAM的核心多轴加工产品。PowerMILL可通过IGES、VDA、STL和多种不同的专用直接接口接受来自任何CAD系统的数据。它功能强大，易学易用，完全防过切，可快速、准确地产生、能最大限度发挥CNC数控机床生产效率的、无过切的粗加工和精加工刀具路径，确保生产出高质量的零件和工模具。PowerMILL功能齐备，适用于广泛的工业领域。
Delcam独有的最新5轴加工策略、高效初加工策略以及高速精加工策略，可生成最有效的加工策略，确保最大限度地发挥机床潜能。PowerMILL计算速度极快，同时也为使用者提供了极大的灵活性。。
2.1 简介
1.数据输入
PowerMILL支持包括IGES、VDA-FS、STEP、ACIS、 Parasolid、Pro/E、CATIA、UG、IDEAS、SolidWorks、SolidEdge、Cimatron、AutoCAD、Rhino 3DM、Delcam DGK和Delcam Parts在内的广泛的CAD系统数据资料输入。它具有良好的容错能力，即使输入模型中存在间隙，也可产生出无过切的加工路径。如果模型中的间隙大于公差，PowerMILL将提刀到安全Z高度；如果模型间隙小于公差，刀具则将沿工件表面加工，跨过间隙
2. 高效区域清除策略
PowerMILL以其独特、高效的区域清除方法而领导区域清除加工潮流。这种加工方法的基本点是尽可能地保证刀具负荷的稳定，尽量减少切削方向的突然变化。为实现上述目标，PowerMILL在区域清除加工中用偏置加工策略取代了传统的平行加工策略。
3. 摆线加工
摆线初加工是 PowerMILL 推出的另一全新的初加工方式。这种加工方式以圆形移动方式沿指定路径运动，逐渐切除毛坯中的材料，从而可避免刀具的全刀宽切削。这种方法可自动调整刀具路径，以保证安全有效的加工。
4.残留粗加工
残留刀具路径将切除前一大刀具未能加工到而留下的区域，小刀具将仅加工剩余区域，这样可减少切削时间，PowerMILL6在残留初加工中引入了残留模型的概念。使用新的残留模型方法进行残留初加工可极大地加快计算速度，提高加工精度，确保每把刀具能进行最高效率切削。这种方法尤其适合于需使用多把尺寸逐渐减小的刀具进行切削的零件。
5. 高速精加工
PowerMILL提供了多种高速精加工策略，如三维偏置、等高精加工和最佳等高精加工、螺旋等高精加工等策略。这些策略可保证切削过程光顺、稳定，确保能快速切除工件上的材料，得到高精度、光滑的切削表面。
6. 高效的刀具路径连接
PowerMILL的设计宗旨是尽可能地避免刀具的空程移动。选取最合适的切入切出和连接方法，可极大地提高切削效率。 7. 加工切削实体仿真
PowerMILL提供集成一体的加工切削实体仿真， 用户可仿真模拟完整的加工切削过程，检查过切、碰撞、顺铣/逆铣和加工质量等切削情况， 而节省上机床实际试切加工的成本。PowerMILL的加工切削实体仿真模块可局部放大察看、旋转察看，并继续加工仿真，提高了加工切削实体仿真的效率。
2.2 PowerMILL编程过程
1. 数据转换
数据转换是程序编制的第一步工作。现代的产业结构调整以及产品开发周期的缩短，极大地增加了CAD与CAM的异地化生产的机率，这就使得CAD模型的转换成为现代生产的关键环节。PowerMILL转换数据稳定可靠，能够读入CATIA、UG、Pro/ENGINEER等14种格式的数据。与其他CAD/CAM软件联合使用，充分地利用了各软件的优势，大大提高了编程的效率和质量 。 2. 参数设定
模型读取结束，我们首先要进行加工参数的设定。加工参数主要包括毛坯、进给率、快进高度、开始点、切入切出连接方式和加工刀具等。 ⑴ 毛坯大小的设定
在PowerMILL中，毛坯扩展值的设定很重要。如果该值设得过大将增大程序的计算量，大大增加编程的时间，如果设得过小，程序将以毛坯的大小为极限进行计算，这样很有可能有的型面加工不到位，所以，毛坯扩展的设定一般要稍大于加工刀具的半径，同时还要考虑它的加工余量。笔者的经验是，扩展值应等于加工刀具的半径加上加工余量，再加上2～5mm。例如，D50R25的刀具，型面余量1，那么毛坯扩展可设定为30。
⑵ 进给率的设定
进给率的设定较为方便，可根据车间数控加工的的习惯而定。xy向进给率一般为80—150m/min?,?z向进给率一般为20—80m/min之间，一般粗加工较大精加工较小，还要与所加工工件材料和选择刀具材料以及工件形状有关，切削量量较大时选小进给率。?
⑶ 快进高度的设定
快进高度包括两项：安全高度和开始高度。安全高度一般要在PowerMILL计算出来的值的基础上，再加上100mm左右。开始高度的值最好不要与安全高度一样，一般将它设为比安全高度小10mm。这样的设定是为了在NC程序输出中增加一个Z值，有利于数控加工的安全性。
⑷ 开始点的设定 开始点的值一般与安全高度的值相同。
⑸ 切入切出和连接方式的设定
切入切出和连接方式要根据不同情况，进行不同的设定。例如，荒铣加工(层切)切入要采用斜向下刀或外部进刀，高速加工时切入切出采用圆弧连接，而轮廓加工则要采用水平圆弧进退刀等。
⑹ 刀具的设定
刀具的设定可根据加工车间习惯进行。在设定刀具时，最好将刀具名称设为与刀具大小相同，如直径50mm、半径25mm的球头刀，可将它命名为D50R25。这样的命名方式有利于编程时对刀具的选用和检查。
以上就是笔者编程时所要进行的参数设定。可以通过PowerMILL中的宏来记录刚刚的参数设定。宏的运用不但省去了许多重复操作，节约了编程的时间，而且还降低了编程的错误率。宏还可以放在用户菜单里，用户可以根据自己的喜好进行设定。通过用户菜单可以执行宏，也可以执行一些其他操作。图2-1是一个用户菜单的例子。
图2-1用户菜单
3.加工策略
模具的型面非常复杂，在建模的过程中，稍不注意就会造成多面或少面的现象。参数设定以后，在选定加工策略前，最好要检查一下数字模型。解决这一问题的办法是编制程序前，通过加工策略中的“自动清角”，以小直径球头刀，如R5、R3算出刀具路径。如果型面存在多面或少面现象，刀具路径会在多面或少面处产生多余的刀具路径，如图2-2、图2-3所示。通过这样的方法，你就可轻易地发现多面或少面的地方，从而对其进行相应的处理。
图2-2 模型多面时产生的刀具路径
图2-3 模型多面处
一般分为粗加工、局部精加工和精加工等三个部分，也有些精密模具需要进行半精加工和超精加工。
⑴ 粗加工策略
粗加工的策略需要根据毛坯的类型和模具型面的情况而定。如果毛坯为锻件或钢件，那么粗加工最好先选用荒铣加工(层切)，即PowerMILL中的区域清除，将毛坯的大部分余量去除掉，然后再进行粗加工。荒铣加工后，毛坯的余量非常均匀，为后序加工提供了很多方便。如果毛坯为铸件，“最佳等高”策略是粗加工的最佳选择。“最佳等高”策略需将数模型面分为平坦和陡峭两部分，平坦区域采用平行或三维偏置方式加工，而陡峭区域采用等高线方式加工，如图2-4所示。
图2-4 最佳等高策略
铸件的粗加工加工量同样很大，“最佳等高”策略大大的减少了刀具的刀尖切削和垂直下刀，对保护刀具，提高加工效率起到了很好的作用。如果在粗加工前，增加一条粗加工刀具的预清根，效果会更加理想。
⑵ 局部精加工
局部精加工一般是指清角加工。清角加工应采用多次加工或系列刀具从大到小的加工策略。PowerMILL有十几种清角加工方式，如笔式、多笔、缝合、沿着和自动清角等。在这些加工方式中，自动清角方式最佳。如图2-5所示。
图2-5自动清角策略
⑶ 精加工
在精加工中，除非模具型面高度变化比较大，否则最好选择平行加工。因为平行加工不但计算速度快，而且刀具路径光顺，加工出的模具型面质量好。但平行方式会在局部型面产生步距不均的现象，为了避免这一现象，我们可以在步距不均处补加程序，或者在加工策略中选中“垂直路径”的对话框。选中它后，PowerMILL会自动在产生步距不均的地方，补加垂直的刀具路径，如图2-6、图2-7所示。
图2-6“垂直路径”对话框
图2-7 选中垂直路径参数时的刀具路径
对模具型面高度变化比较大的，加工策略选用最佳等高、三维偏置等策略。图2-8为最佳等高策略的刀具路径。
图2-8最佳等高策略的刀具路径
4. 项目的保存与读取
程序编制完成后，要保存项目与模型。项目是用来管理和维护在PowerMILL浏览器中所产生的加工数据的目录，如果PowerMILL项目非正常退出，那么当再次调入此项目时，你将无法用原文件名保存。可以通过在命令行中输入PROJECT CLAIM命令，来解决这个问题。
2.3 小 结
PowerMILL具有读模型能力强、计算速度快、全程自动防过切和裁减方便等优点，可大大地提高加工效率和编程效率。PowerMILL还可以根据用户自己的需要开发出适合于本单位和个人习惯的工具，为提高工作效率和编程质量服务。以上就是笔者应用PowerMILL所取得的一些经验和技巧，希望能给大家一点帮助
参考文献：
【1】韩永军.PowerMILL与模具高速加工技术.现代制造 2003(11)
【2】周慧玲.高速加工及其加工策略.CAM与数控加工 2000(9)
【3】 PowerMILL入门教程(内部培训用)
PowerMILL软件的学习.doc
