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→【全部删除】→【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】→【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】→单击【ISO2】查看按钮→单击【普通阴影】按钮，将模型阴影着，如右图1所示。
单击【主工具栏】→【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】→设置公差为“0.01”，类型为“模型”→单击按钮，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】按钮，接着单击下拉菜单【显示】→【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,这就表示此模型最小可用到￠4的球头刀。再单击【视图查看】中的【拔模角阴影】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，在此表示其为直身。
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
网络连接被重设
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
D16R3.5
0.5
0.5
0.05
半精加工
模型残留区域清除续粗模型
D8R0.5
0.3
0.3
0.02
最佳等高精加工粗光模型
D8R4
0.2
0.2
0.02
精加工
最佳等高精加工光刀模型
D8R4
0
0
0.01
清角精加工局部光刀模型
D3R1.5
0
0
0.01
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￠4，为什么在做清角程序时刀具选择￠3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R角直径相同，刀具球面将与工件的R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】图标，弹出【策略选取器】→【三维区域清除】→【模型区域清除】→。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】→设置公差为“0.01”，类型为“模型”→单击按钮；勾选【显示】选项→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】→点选【刀尖圆角端铣刀】按钮→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】→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→单击【切入】→在对话框右侧的【第一选择】中选择【斜向】→点选【斜向选项】→设置最大左斜角为“2”，沿着为“直线”，高度为“2” →单击【切出】→在对话框的右侧的【第一选择】中选择【无】→单击【连接】→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→单击按钮→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】单击按钮关闭刀路连接及切入切出的显示，单击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和红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，但是加工出来的圆弧表面会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】→单击【ISO2】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】→【三维区域清除】→【模型残留区域清除】→。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】→点选【刀尖圆角端铣刀】按钮→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→单击【切入】→在对话框右侧的【第一选择】中选择【斜向】→点选【斜向选项】→设置最大左斜角为“2”，沿着为“直线”，高度为“1” →单击【切出】→在对话
框的右侧的【第一选择】中选择【无】→单击【连接】→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。

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