Powermill刀具路径点分布功能在编程中的应用

刀具路径点分布功能在吹瓶模具编程中的应用刀具路径点分布功能是产生刀具路径时控制其节点按要求分布的优化功能，使用它我们可以确保在不同加工条件下都能做到高质高效的完成加工任务。怎样运用刀具路径点分布功能进行实际加工呢？我们可以一个吹瓶模具的型腔编程为例，按刀具路径点分布功能在不同工序、不同加工条件下的设置，来共同练习其在实际加工中的使用。在PowerMILL【图形域】内空白处单击右键一【全部删除】一【是】清空PowerMILL内所有元素。单击【工具】下拉菜单内【重设表格】选项，使系统恢复到默认状态。在【PowerMILL资源管理器】中用鼠标右键单击【模型】一【输入模型】将弹出【输入模型】对话框，在此对话框内选择文件“刀具路径点分布模型igs”，单击【打开】按钮，输入图形文件。选择【查看工具栏】一单击【ISO2】■查看按钮一单击【普通阴影】丿按钮，将模型阴影着色，如右图1所示。单击【主工具栏】一【保存此PowerMILL项目】□按钮，弹出【保存项目为】对话框,在对话框内选择要保存的路径夹，输入文件名，单击【保存】’按钮，当前项目被保存。图1吹瓶模具模型在PowerMILL【图形域】内选取如图2所示曲面，在【主工具栏】中单击【毛坯】。按钮打开毛坯对话框，在【由…定义】中选择【方框】一设置公差为'0.01”，类型为“模型”-单击计算按钮，在毛坯对话框中可以得到已选取曲面大小为：X64.19*Y240*Z32.1。单击【视图查看工具栏】中的【最小半径阴影】丿按钮，接着单击下拉菜单【显示】一【模型】，弹出如图3所示【模型显示选项】对话框，将【最小刀具半径】值依次设置为4.0、3.0、2.0。我们发现只有设置为2.0的时候，整个模型的圆角位置显示为绿色，这就表示此模型最小可用到C4的球头刀。再单击【视图查看】中的【拔模角阴影】丿按钮，确定【模型显示选项】对话框中的【拔模角阴影】复选框内的【拔模角】和【警告角】为默认值0和5。可看到图形域中模型四周面及平底处的曲面都显示为红色，在此表示其为直身。

图2选面示意图图3图2选面示意图图3【模型显示选项】对话框通过分析模型，综合机床、刀具、材料性能等因素，这时我们可以得到一个粗略的数控加工步骤，大概确定粗加工、精加工所用刀具、切削用量等参数。就此模型现在可以确定如下加工步骤（表1）：表1工艺参数表加工工序加工内容刀具类型余量（径向/轴向）公差开粗模型区域清除开粗模型D16R3.50.50.50.05半精加工模型残留区域清除续粗模型D8R0.50.30.30.02最佳等高精加工粗光模型D8R40.20.20.02精加工最佳等高精加工光刀模型D8R4000.01清角精加工局部光刀模型D3R1.5000.01注意：在最小阴影半径检测中，我们测出模具最小的阴影半径为0,为什么在做清角程序时刀具选择03球头刀呢？对于此种类型的R角，当刀具采用沿着的方式进行清角加工时，如果刀具直径与＜角直径相同，刀具球面将与工件的＜面有比较大的接触面，会使刀具径向受力增大从而产生振动，使工件表面出现很深的振纹。此时，我们常常会选取直径为R角直径70%至80%的刀具加工R角。模型区域清除策略是我们对模型粗加工最常用的策略，我们将使用它对模具型腔进行开粗加工。1）单击【主要】工具栏中的【刀具路径策略】闵图标，弹出【策略选取器】一【三维区域清除】一【模型区域清除】一。打开模型区域清除对话框。2）单击模型区域清除对话框中的【毛坯】，在【由…定义】中选择【方框】一设置公差为“0.01”，类型为“模型”一单击I计算二按钮；勾选【显示】选项一滑动透明度滑块来查看毛坯。3）单击模型区域清除对话框中的【刀具】，单击【下拉箭头】匕日一点选【刀尖圆角端铣刀】◎按钮一输入名称“D16R3.5”，直径“16”，刀尖半径“3.5”，长度“100”，槽数“2”，设置刀具参数。4）单击模型区域清除对话框中的【点分布】，在【输出点分布类型】中选择【修圆】一设置公差系数为“0.5”，网络系数为“0.5”。5）单击模型区域清除对话框中的【快进高度】选择安全区域“平面”，输入安全Z高度为“50”，开始Z高度为“5”；快进间隙为“5”，下切间隙为“5”，确定安全高度的参数

设置。6）双击模型区域清除对话框中的【切入切出和连接】，出现【切入】、【切出】、【连接】三个选项一单击【切入】一在对话框右侧的【第一选择】中选择【斜向】一点选【斜向选项】一设置最大左斜角为“2”，沿着为“直线”，高度为“2”一单击【切出】一在对话框的右侧的【第一选择】中选择【无】一单击【连接】一在对话框的右侧的【短】、【长】、【缺省】均选择【掠过】，确定好刀具路径的切入切出和连接。7）单击模型区域清除对话框中的【进给和转速、，在对话框右侧的【进给和转速、表格中设置【主轴转速、为“6000”，设置【切削进给率、【下切进给率、【掠过进给率、均为“3000”，确定进给率参数。8）单击模型区域清除对话框中的【偏置、，在【高级偏置设置、内勾选【删除残留高度、其余两项不用勾，【切削方向、中的【轮廓、及【区域、都选择“顺铣”，【方向、选择“自动”。9）单击模型区域清除对话框中的【不安全段移去、，勾选【将小于分界值的段移去、【分界值、输入“0.5”，勾选【仅从闭合区域移去段、。10）单击模型区域清除对话框中的【高速、，勾选【轮廓光顺、设置【半径、为“0.05”，勾选【光顺余量、设置为“10%”，设置【连接、为光顺。11）单击模型区域清除对话框中的【模型区域清除】，在对话框右侧的【模型区域清除】表格中设置参数如图4一单击按钮一单击，生成模型区域清除刀具路径如图5所示。图4【模型区域清除、参数设置图5【模型区域清除、刀具路径我们在使用模型区域清除策略开粗时，在【输出点分布类型】中选择了【修圆】现在我们打开【刀具路径工具栏】单击2按钮关闭刀路连接及切入切出的显示，单击一按钮打开刀路显示点后，我们可以看到实际加工的刀具路径是由很多蓝色和红色的节点连接直线或圆弧段构成，如图6所示。检查此条刀路后处理出来的NC代码，我们可以看到两个红点之间若有蓝点存在程序处理出的代码是G2或G3,两个红点之间没有蓝点存在程序处理出的代码是G1。这就说明使用修圆选项后，PowerMILL系统会在模型上直的地方输出直线插补，而在有圆弧的地方输出近似的圆弧插补来产生刀具路径。这样的好处是刀路不会像其他几种选项用小段直线逼近圆弧输出小段的直线插补代替圆弧插补。它的NC代码比其他几种选项要小很多，对于预读能力不强的数控系统，加工时更加顺畅更加平滑，加工速度同样也更加快。对于开粗及半精加工来说，使用修圆选项可使我们的加工效率更高。

图6显示点后的【模型区域清除】刀具路径注意：有时候我们使用预读能力不强的加工中心，精加工圆形或由多段圆弧构成的零件时。虽然用公差并保留圆弧选项加工尺寸精度会相对较高,将程序的实际走刀情况反应出来，圆弧表面会很清晰的呈现出一段一段的直线，表面质量很差。而运用修圆选项配合机床的减速代码，可加工出更接近圆弧的表面质量更好的零件。12）选择【查看工具栏】一单击【ISO2】砲查看按钮，打开【ViewMill工具栏】和【仿真工具栏】单击和％「按钮打开普通阴影仿真界面，在【仿真工具栏】内选择“1”刀具路径，单击「按钮仿真的模型开粗后的普通阴影显示如图7所示，单击非按钮回到图形域界面。图7普通阴影仿真效果模具半精加工我们将采用模型残留区域清除和最佳等高策略加工。1）单击【主要】工具栏中的【刀具路径策略】图标，弹出【策略选取器】一【三维区域清除】一【模型残留区域清除】一〔打开模型残留区域清除对话框。2）单击模型残留区域清除对话框中的【刀具】单击【下拉箭头】远一点选【刀尖圆角端铣刀】□按钮一输入名称“D8R0.5”，直径“8”，刀尖半径“0.5”，长度“80”，槽数“4”，设置刀具参数。3）单击模型残留区域清除对话框中的【进给和转速】，在对话框右侧的【进给和转速】表格中设置【主轴转速】为“13000”，设置【切削进给率】【下切进给率】【掠过进给率】均为“3000”，确定进给率参数。4）双击模型残留区域清除对话框中的【切入切出和连接】，出现【切入】、【切出】、【连接】

三个选项一单击【切入】一在对话框右侧的【第一选择】中选择【斜向】一点选【斜向选项】一设置最大左斜角为“2”，沿着为“直线”，高度为“1”一单击【切出】一在对话框的右侧的【第一选择】中选择【无】一单击【连接】一在对话框的右侧的【短】【长】、【缺省】均选择【掠过】，确定好刀具路径的切入切出和连接。5）单击模型残留区域清除对话框中的【残留】，在【残留加工】中选择“刀具路径”和“1”刀路，设置【检测材料厚于】为“0”，设置【扩展区域】为“3”，设置参考的加工刀路。6）单击模型残留区域清除对话框中的【接近】，勾选【增加从外侧接近】，设置接近毛坯的方式。7）单击模型残留区域清除对话框中的【模型残留区域清除】在对话框右侧的【模型残留区域清除】表格中设置参数如图8—单击按钮一单击=，生成模型残留区域清除刀具路径如图9所示。图8【模型残留区域清除】参数设置图9【模型残留区域清除】刀具路径8）在【ViewMill工具栏】内单击色按钮打开普通阴影仿真界面，在【仿真工具栏】内选择“2”刀具路径，单击「按钮仿真的模型续粗后的普通阴影显示如图10所示，单击护按钮回到图形域界面。9）单击【主要】工具栏中的【刀具路径策略】图标，弹出【策略选取器】一【精加工】一【最佳等高精加工】一。打开最佳等高精加工对话框。图10普通阴影仿真效果图10普通阴影仿真效果图11选面示意图10）单击最佳等高精加工对话框中的【刀具】，单击【下拉箭头】巳1一【球头刀】EI按钮一输入名称“B8”，直径“8”，长度“80”，槽数“2”，设置好刀具参数。11）单击最佳等高精加工对话框中的【剪裁】在图形区域模型上选取如图11所示曲面，单击【产生边界】下拉箭头，点选【产生已选曲面边界】也按钮，弹出【已选曲面边界】对话框。在【已选曲面边界】对话框内设置【公差】为“0.02”，【余量】为“0.2”，依次单击对话框内.按钮和按钮，产生已选曲面边界。单击⑥按钮打开【曲线编辑器】对话框，在【曲线编辑器】内单击乜按钮打开偏置变换模式对话框，在对话框【距离】内输入“0.3”，敲击键盘“Enter”（回车键）确认将边界扩大0.3MM。12）单击最佳等高精加工对话框中的【点分布】，在【输出点分布类型】中选择【公差并保留圆弧】一设置公差系数为“0.5”，网络系数为“0.5”，勾选【接触点法线】13）双击最佳等高精加工对话框中的【切入切出和连接】，出现【切入】、【切出】、【连接】三个选项一单击【切入】一在对话框右侧的【第一选择】中选择【曲面法向圆弧】一点选【角度】一设置圆弧跨的角度为'90”一点选【半径】一设置曲面法向圆弧半径为“2”一单击【切出】一在对话框右侧的【第一选择】中选择【曲面法向圆弧】一点选【角度】一设置圆弧跨的角度为“90”一点选【半径】一设置曲面法向圆弧半径为“2”一单击【连接】一在对话框的右侧的【长/短分界值】设定区分长短连接的距离为“5”一选择【短】连接为“直线”一【长】、【缺省】连接均选择【掠过】，确定好刀具路径的切入切出和连接。14）单击最佳等高精加工对话框中的【进给和转速】，在对话框右侧的【进给和转速】表格中设置【主轴转速】为“13000”，设置【切削进给率】【下切进给率】【掠过进给率】均为“3000”，确定进给率参数。15）单击最佳等咼精加工对话框中的【最佳等咼精加工】在对话框右侧的【最佳等咼精加工】表格中设置参数如右图12-单击按钮一单击，删除靠近分型面的碎刀路后，生成的最佳等高精加工刀具路径如图13所示。注意：在PowerMILL系统中如果我们想选择的切入切出方式是曲面法向圆弧，那么我们在点分布中就一定不能选择修圆选项，因为这样会导致程序计算终止。并且,布内还必须勾选【接触点法线】只有这样曲面法向圆弧切入切出才会被计算。16）双击激活【PowerMILL资源管理器】一【刀具路径】元素目录下的“3”刀具路径，单击右键在刀具路径右键菜单内单击'，打开刀具路径对话框，在对话框内单击【基于此刀具路径产生一新的刀具路径】園按钮复制出刀具路径“3_1”。17）单击最佳等高精加工对话框中的【剪裁】，在图形区域模型上选取如图14所示曲面，单击【产生边界】下拉箭头，点选【产生已选曲面边界】也按钮，弹出【已选曲面边界】对话框。在【已选曲面边界】对话框内设置【公差】为“0.02”，【余量】为“0.2”,依次单击对话框内.按钮和•按钮，产生已选曲面边界。单击⑥按钮打开【曲线编辑器】对话框，在【曲线编辑器】内单击电按钮打开偏置变换模式对话框,在对话框【距离】内输入“0.3”，敲击键盘“Enter”（回车键）确认将边界扩大0.3MM。图12【最佳等高精加工】参数设置图13【最佳等高精加工】刀具路径图14选面示意图图15附加刀具路径对话框18）单击最佳等高精加工对话框中的【最佳等高精加工】在右侧的【最佳等高精加工】表格中单击【封闭式偏置】取消勾选，单击按钮一单击，删除靠近分型面的碎刀路后，生成的最佳等高精加工刀具路径。19）双击激活【PowerMILL资源管理器】【刀具路径】元素目录下的“3”刀具路径，在资源管理器中按住“Ctrl”键及鼠标左键将“3_1”刀具路径拖动到“3”刀具路径上，松开鼠标左键弹出如图15所示对话框，单击按钮将两条刀具相同的刀路合并成一条刀路，如图16所示。20）在【ViewMill工具栏】内单击〔冷按钮打开普通阴影仿真界面，在【仿真工具栏】内选择“3”刀具路径，单击「按钮仿真的模型续粗后的普通阴影显示如图17所示，单击曲按钮回到图形域界面。

图15附加后的“图15附加后的“3”刀具路径图16普通阴影仿真效果模具精加工我们将分两步进行，先采用最佳等高精加工策略光刀模具型腔，最后再用清角精加工策略局部光刀R角。1）双击激活【PowerMILL资源管理器】一【刀具路径】元素目录下的“3”刀具路径，单击右键在刀具路径右键菜单内单击，打开刀具路径对话框，在对话框内单击【基于此刀具路径产生一新的刀具路径】按钮复制出刀具路径“3_2”，将【刀具路径名称】改为“4”。2)3)2)3)右键单击【PowerMILL资源管理器】【边界】元素目录下的“1”边界弹出右键菜单，在右键菜单内单击【选取曲面】，在图形区域模型上选取的曲面如图11所示。单击最佳等高精加工对话框中的【剪裁】，单击【产生边界】°心下拉箭头，点选【产生已选曲面边界】按钮，弹出【已选曲面边界】对话框。在【已选曲面边界】对话框内勾选【顶部】，设置【公差】为“0.01”，【余量】为“0”，依次单击对话框内应按钮和按钮，产生已选曲面边界。单击⑥按钮打开【曲线编辑器】对话框，在【曲线编辑器】内单击乜按钮打开偏置变换模式对话框，在对话框【距离】内输入“0.3”，敲击键盘“Enter”（回车键）确认将边界扩大0.3MM。4）单击最佳等高精加工对话框中的【点分布】，勾选【限制最大三角形长度】，设置【最大三角形长度】为“0.3”。5）单击最佳等咼精加工对话框中的【最佳等咼精加工】，在对话框右侧的【最佳等咼精加工】表格中设置参数如右图17—单击按钮一单击，删除靠近分型面的碎刀路后，生成的最佳等咼精加工刀具路径如图18所示。注意：PowerMILL系统在计算每条刀具路径时都会按当前模型准备公差网格化模型，而网格化模型的三角形长度，就会决定我们当前零件的表面加工质量。在许多表面质量要求较高的零件加工过程中，我们常常会发现在零件的圆弧形表面出现格子状的纹路。对于要求抛光的零件，这样的表面通常被判定为不合格表面。当我们将刀具路径的公差降低后，加工的表面效果要比之前好，但还是存在网格。怎样解决这个问题呢？出现网格的原因是我们计算刀具路径时网格化模型的三角形长度太大，使得刀具在靠面加工时将三角形面片的形状直接反映到了零件表面。此时，我们可以勾选【限制最大三角形长度】，设置【最大三角形长度】为一个较小的值，使网格化模型的精度提高，同时零件的表面加工质量相应提高，不再出现网格状纹路。这样做的缺点是刀路计算的时间会大大提高。

图17【最佳等高精加工】参数设置图18【最佳等高精加工】刀具路径6）双击激活【PowerMILL资源管理器】一【刀具路径】元素目录下的“4”刀具路径，单击右键在刀具路径右键菜单内单击，打开刀具路径对话框，在对话框内单击【基于此刀具路径产生一新的刀具路径】園按钮复制出刀具路径“4_1”。7）右键单击【PowerMILL资源管理器】【边界】元素目录下的“2”边界弹出右键菜单，在右键菜单内单击【选取曲面】，在图形区域模型上选取的曲面如图14所示。8）单击最佳等高精加工对话框中的【剪裁】，单击【产生边界】幕遛下拉箭头，点选【产生已选曲面边界】園按钮，弹出【已选曲面边界】对话框。在【已选曲面边界】对话框内设置【公差】为“0.01”,【余量】为“0”，依次单击对话框内按钮和按钮，产生已选曲面边界。单击◎按钮打开【曲线编辑器】对话框，在【曲线编辑器】内单击按钮打开偏置变换模式对话框，在对话框【距离】内输入“0.3”，敲击键盘“Enter”（回车键）确认将边界扩大0.3mm。9）单击最佳等咼精加工对话框中的【最佳等咼精加工】，在右侧的【最佳等咼精加工】表格中单击【封闭式偏置】取消勾选，单击按钮一单击，删除靠近分型面的碎刀路后，生成的最佳等咼精加工刀具路径。10）双击激活【PowerMILL资源管理器】【刀具路径】元素目录下的“4”刀具路径，在资源管理器中按住“Ctrl”键及鼠标左键将“4_1”刀具路径拖动到“4”刀具路径上，松开鼠标左键弹出附加刀具路径对话框，单击按钮将两条刀具相同的刀路合并成一条刀路，如图19所示。图19附加后的“4图19附加后的“4”刀具路径图20普通阴影仿真效果10）在【ViewMill工具栏】内单击按钮打开普通阴影仿真界面，在【仿真工具栏】内选择“4”刀具路径，单击「按钮仿真的模型续粗后的普通阴影显示如图20所示，单击护按钮回到图形域界面。11）单击【主要】工具栏中的【刀具路径策略】图标，弹出【策略选取器】一【精加工】一【清角精加工】一〔打开清角精加工对话框。12）单击清角精加工对话框中的【刀具】，单击【下拉箭头】皂勺一【球头刀】EI按钮一输入名称“B3”，直径“3”，长度“15”，槽数“2”，设置好刀具参数。13）单击清角精加工对话框中的【点分布】，单击【限制最大三角形长度】取消勾选，设置【网格系数】为“0.1”。14）单击清角精加工对话框中的【进给和转速】，在对话框右侧的【进给和转速】表格中设置【主轴转速】为“18000”，设置【切削进给率】【下切进给率】【掠过进给率】均为“2000”，确定进给率参数。15）双击清角精加工对话框中的【切入切出和连接】，出现【切入】、【切出】、【连接】三个选项一单击【切入】一在对话框右侧的【第一选择】中选择【曲面法向圆弧】一点选【角度】一设置圆弧跨的角度为“90”一点选【半径】一设置曲面法向圆弧半径为“1”一单击【切出】一在对话框右侧的【第一选择】中选择【曲面法向圆弧】一点选【角度】一设置圆弧跨的角度为“90”一点选【半径】一设置曲面法向圆弧半径为“1”一单击【连接】一在对话框的右侧的【长/短分界值】设定区分长短连接的距离为“3”一选择【短】连接为“直线”一【长】、【缺省】连接均选择【掠过】，确定好刀具路径的切入切出和连接。16）单击清角精加工对话框中的【拐角探测】，在对话框右侧的【拐角探测】表格中选择【参考线刀具】为“B6”一设置【重叠】为“0.3”一设置【探测限界】为“165”一勾选【移去深切削】，设置加工的范围。17）单击清角精加工对话框中的【清角精加工】，在对话框右侧的【清角精加工】表格中设置参数如右图21-单击按钮一单击，生成的清角精加工刀具路径如图22所示。图21【清角精加工】参数设置图图21【清角精加工】参数设置图22【清角精加工】刀具路径17）在【ViewMill工具栏】内单击按钮打开普通阴影仿真界面，在【仿真工具栏】内选择“5”刀具路径，单击「按钮仿真的模型续粗后的普通阴影显示如图23所示，单击护按钮回到图形域界面。

通过上述几个工序，加工此模具型腔的刀具路径已生成，按照一般的编程流程，要确保刀具路径精准、实际加工过程安全、工艺合理，接下来就有必要对这些刀具路径做必要的检查，再次确定工艺和参数设置准确无误。图23普通阴影仿真效果刀具路径点分布功能在PowerMILL系统里是保证加工质量与加工效率非常重要的一个选项，它也是在日常加工时最容易发生问题的一项。下面的例子是使用不同点分布设置后，零件加工出来的实际效果。在PowerMILL【图形域】内空白处单击右键一【全部删除】一【是】清空PowerMILL内所有元素。单击【工具】下拉菜单内【重设表格】选项，使系统恢复到默认状态。选择下拉菜单中的【文件】一【打开项目】一选择文件“点分布实际加工一单击【确定】，打开项目文件“点分布实际加工”。图24【平行精加工】点分布设置图25显示点后的【平行精加工】刀具路径双击激活【PowerMILL资源管理器】一【刀具路径】元素目录下的'0OOC”刀具路径,单击右键在刀具路径右键菜单内单击，打开刀具路径对话框单击二按钮打开对话框表格，单击【点分布】可看到如图24参数设置。在【刀具路径工具栏】单击宀丄按钮关闭刀路连接及切入切出的显示，单击：按钮打开刀