張建強(qiáng)，黃 宇

（華南理工大學(xué) 廣州汽車(chē)學(xué)院，廣東 廣州 510800）

Power MILL是英國(guó)Delcam公司開(kāi)發(fā)的一款獨(dú)立的CAM軟件，操作界面簡(jiǎn)潔易懂，支持由其他軟件所產(chǎn)生的曲線、曲面和實(shí)體模型，也支持通用格式如IGES格式的模型數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車(chē)、船舶、內(nèi)燃機(jī)、家用電器、輕工業(yè)產(chǎn)品等行業(yè)，尤其對(duì)塑料模、壓鑄模、橡膠模、鍛模、大型覆蓋件沖壓模、玻璃模具等有明顯優(yōu)勢(shì)。

本文主要介紹Power MILL軟件在金工實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用。金工實(shí)習(xí)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基本課，是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生熟悉加工生產(chǎn)過(guò)程、培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是必修課。它包括車(chē)工、銑工、數(shù)控車(chē)、數(shù)控銑、加工中心、特殊加工（線切割，電火花加工）、鉗工、沙型鑄造等。在金工實(shí)習(xí)的教學(xué)中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的工種數(shù)量較多，而且各工種的學(xué)習(xí)時(shí)間短。根據(jù)這些特點(diǎn)，在教學(xué)環(huán)節(jié)中必須注重通俗易懂，明確要點(diǎn)。

金工實(shí)習(xí)教學(xué)中需要使用Power MILL軟件進(jìn)行編程的工種，有數(shù)控銑床和加工中心機(jī)床。據(jù)了解，機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在金工實(shí)習(xí)中，學(xué)習(xí)數(shù)控銑床或加工中心的時(shí)間分別為2天，利用Power MILL軟件學(xué)習(xí)編程的時(shí)間比較有限，所以在Power MILL軟件教學(xué)中分為4個(gè)部分：模型的工藝分析，加工前的設(shè)置，刀具路徑策略選擇和后處理。下面通過(guò)一個(gè)例子并結(jié)合教學(xué)中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，來(lái)說(shuō)明Power MILL在金工實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用。

1 模型的工藝分析

加工工藝分析，是數(shù)控加工的重要步驟，起到核心作用。數(shù)控加工軟件在整個(gè)數(shù)控加工過(guò)程中，需要加工工藝分析來(lái)做指導(dǎo)。首先是對(duì)模型的復(fù)雜程度做分析，了解該模型的表面特征和輪廓的形狀，確定是否有難加工或者特別需要注意的區(qū)域，這樣有助于選擇加工的走刀方法；然后進(jìn)行工藝規(guī)劃，主要是完成工步的安排，確定模型的加工順序以及加工策略的參數(shù)。

1.1 模型分析

如圖1所示本例為凸模的模型，根據(jù)模型的特征，可以分為3個(gè)區(qū)域：即分別為平面、凹槽和輪廓。其中凹槽的深度比較淺，輪廓有內(nèi)凹圓弧。

圖1 凸模模型

1.2 工藝規(guī)劃

該凸模是個(gè)平面為主的零件，整個(gè)零件沒(méi)有曲面，平面和輪廓也不存在拔模角，粗加工采用“三維偏置區(qū)域清除策略”來(lái)加工。模型的頂面和底面是個(gè)平面，所以對(duì)該區(qū)域采用“平行平坦面精加工”策略。模型中的凹槽，可以通過(guò)建立特征或者邊界線，采用“2.5維區(qū)域清楚”策略進(jìn)行加工。模型中的輪廓，可以在對(duì)平面進(jìn)行加工時(shí)同時(shí)加工。具體的工步安排如表1所示。

表1 工步安排表

2 加工前的設(shè)置

當(dāng)數(shù)控加工工藝規(guī)劃確定后，把需要加工的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Power MILL軟件中，然后進(jìn)行加工前的設(shè)置，Power MILL加工前的主要設(shè)置有建立坐標(biāo)系、創(chuàng)建毛坯、設(shè)置安全高度、建立刀具等等，在這里主要介紹數(shù)個(gè)重要的設(shè)置。

2.1 建立坐標(biāo)系

在瀏覽器中右擊（模型），在彈出菜單中選擇（屬性）命令，彈出模型屬性的對(duì)話框可以看到（如圖2），世界坐標(biāo)系位于模型的最底面且在X軸Y軸的中心。下面就利用世界坐標(biāo)系，來(lái)建立加工時(shí)候所需要的坐標(biāo)系。新的坐標(biāo)系，放在模型的中心和模型最頂面。

圖2 模型屬性信息框

在瀏覽器中右擊（用戶坐標(biāo)系），在彈出菜單中選擇（產(chǎn)生用戶坐標(biāo)系）命令，此時(shí)可以看到新建的坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系是默認(rèn)重合的，在產(chǎn)生用戶坐標(biāo)系的對(duì)話框中，點(diǎn)擊（相對(duì)位置距離）選項(xiàng)的（距離）文本框，輸入數(shù)值30，點(diǎn)擊Z圖標(biāo)。則建立好了坐標(biāo)系,這時(shí)候要右擊該坐標(biāo)系選擇(激活)命令。

2.2 創(chuàng)建毛坯

毛坯是產(chǎn)生刀具路徑和NC程序的前提。在主工具欄中單擊（毛坯）圖標(biāo)，彈出（毛坯表格）對(duì)話框，在（由……定義）下拉列表中選擇（方框）選項(xiàng)，在（估算限界）中，公差為0.01 mm，類型為模型，拓展為0，鉤選（顯示）框，點(diǎn)擊（計(jì)算），然后在（限界）中把（最大Z）設(shè)置為0，按回車(chē)，把（透明度）按鈕拉到最左邊，完成毛坯設(shè)置（如圖3所示）。

圖3 毛坯設(shè)置

2.3 設(shè)置安全高度

2.4 創(chuàng)建刀具

右擊瀏覽器中的（刀具）選項(xiàng)，在彈出菜單中選擇（產(chǎn)生刀具）命令，選擇（端銑刀）命令，如圖4所示。

圖4 在瀏覽器中創(chuàng)建刀具

彈出（端銑刀刀具表格）對(duì)話框，所設(shè)置刀具參數(shù)如下，單擊（關(guān)閉）：

名稱——D16；

直徑——16 mm；

刀具編號(hào)——1。

同理構(gòu)建刀具：

名稱——D10；

直徑——10 mm；

刀具編號(hào)——2。

在圖形區(qū)域中出現(xiàn)的刀具以黃色線框顯示表示當(dāng)前激活的刀具，白色線框表示未激活的刀具，如果要控制刀具的顯示狀態(tài)，可以點(diǎn)擊該刀具前面的圖標(biāo)。

3 加工策略的選擇

Power MILL軟件提供了許多優(yōu)秀的加工策略，可以選擇2.5維或3維區(qū)域清除策略來(lái)做粗加工，該策略的參數(shù)容易控制，走刀效果好；還提供多種精加工策略，例如等高精加工、三維偏置精加工、最佳等高精加工、參考線精加工、平行平坦面精加工等。在本文中主要介紹數(shù)個(gè)常用且有代表性的加工策略來(lái)說(shuō)明。

3.1 創(chuàng)建粗加工三維偏置區(qū)域清除模型策略

（1）設(shè)置進(jìn)給率。單擊主工具欄上的（進(jìn)給率）圖標(biāo)，在此設(shè)定的切削參數(shù)為鋅鋁合金的工件，彈出對(duì)話框設(shè)置如下：

快進(jìn)速度——2500 mm/min；

下切速度——800 mm/min；

切削速度——1600 mm/min；

主軸轉(zhuǎn)速——1800 r/min；

單擊（接受）按鈕。

（2）創(chuàng)建粗加工三維偏置區(qū)域清除模型策略。單擊主工具欄上的(創(chuàng)建刀具路徑)圖標(biāo)，彈出對(duì)話框，單擊(三維區(qū)域清楚)標(biāo)簽，選擇(偏置區(qū)域清楚模型)選項(xiàng)，單擊(接受)按鈕，彈出(偏置區(qū)域清楚模型)對(duì)話框。

根據(jù)工藝規(guī)劃設(shè)置對(duì)話框的參數(shù)如下：

名稱——D16-C1；

刀具——D16；

公差——0.1 mm；

余量——0.2 mm；

行距——12 mm；

下切步距——0.8 mm。

其他參數(shù)均采用默認(rèn)設(shè)置，單擊（應(yīng)用）按鈕，Power MILL開(kāi)始計(jì)算刀具路徑。

計(jì)算結(jié)束后，對(duì)話框各個(gè)選項(xiàng)呈現(xiàn)灰色，單擊（取消）按鈕，生成如圖5所示的刀具路徑。

圖5 生成的刀具路徑

3.2 創(chuàng)建2.5維偏置區(qū)域清除特征設(shè)置

（1）產(chǎn)生邊界。為了方便選擇凹槽的底面，點(diǎn)選圖形的陰影圖標(biāo)，圖形不要點(diǎn)選線框圖標(biāo)，然后按住shift鍵，選擇3個(gè)凹槽的底面如圖6所示。

圖6 點(diǎn)選底面

在瀏覽器中右擊（邊界）選項(xiàng)，彈出菜單選擇（定義邊界）里的（已選曲面）命令，如圖7所示。

圖7 在瀏覽器中生成邊界

彈出（已選曲面邊界）對(duì)話框，設(shè)置如下：

名稱——1

公差——0.01 mm

余量——0 mm

刀具選擇——D10

單擊（應(yīng)用）按鈕，生成邊界如圖8所示。

圖8 產(chǎn)生邊界

快進(jìn)速度——2500 mm/min；

下切速度——600 mm/min；

切削速度——1000 mm/min；

主軸轉(zhuǎn)速——2500 r/min。

單擊（接受）按鈕。

（3）創(chuàng)建刀具路徑。單擊主工具欄上的(創(chuàng)建刀具路徑)圖標(biāo)，彈出對(duì)話框，單擊(2.5維區(qū)域清除)標(biāo)簽，選擇(偏置區(qū)域清楚特征設(shè)置)選項(xiàng)，單擊(接受)按鈕，彈出(偏置區(qū)域清楚特征設(shè)置)對(duì)話框。

根據(jù)工藝規(guī)劃設(shè)置對(duì)話框的參數(shù)如下：

名稱——D10-J1；

刀具——D10 mm；

公差——0.01mm；

余量——0 mm；

行距——8 mm；

最終輪廓路徑——最后Z高度；

最終輪廓路徑余量——0 mm；

Z軸下切類型——斜向；

等高切面——邊界。

其他參數(shù)均采用默認(rèn)設(shè)置，單擊（應(yīng)用）按鈕，Power MILL開(kāi)始計(jì)算刀具路徑。

計(jì)算結(jié)束后，對(duì)話框各個(gè)選項(xiàng)呈現(xiàn)灰色，單擊（取消）按鈕，生成如圖9所示的刀具路徑。

圖9 生成的刀具路徑

3.3 創(chuàng)建平行平坦面精加工策略

（1）設(shè)置進(jìn)給率。單擊主工具欄上的（進(jìn)給率）圖標(biāo)，彈出對(duì)話框設(shè)置如下：

快進(jìn)速度——2500 mm/min；

下切速度——800 mm/min；

切削速度——600 mm/min；

主軸轉(zhuǎn)速——3200 r/min

單擊（接受）按鈕。

（2）創(chuàng)建刀具路徑。單擊主工具欄上的(創(chuàng)建刀具路徑)圖標(biāo)，彈出對(duì)話框，單擊(精加工)標(biāo)簽，選擇(平行平坦面精加工)選項(xiàng)，單擊(接受)按鈕，彈出(平行平坦面精加工)對(duì)話框。

根據(jù)工藝規(guī)劃設(shè)置對(duì)話框的參數(shù)如下：

名稱——D10-J2；

刀具——D10 mm；

公差——0.01 mm；

余量——0 mm；

行距——8 mm；

切削方向——任意；

切入切出——無(wú)；

邊界——無(wú)。

圖10 平行平坦面精加工刀具路徑

其他設(shè)置為默認(rèn)，單擊（應(yīng)用）按鈕，Power MILL開(kāi)始計(jì)算刀具路徑。

計(jì)算結(jié)束后，對(duì)話框各個(gè)選項(xiàng)呈現(xiàn)灰色，單擊（取消）按鈕，生成如圖10所示的刀具路徑。

4 程序后處理

完成刀具路徑策略的選擇，最后按照教學(xué)中所用的機(jī)床系統(tǒng)來(lái)完成后處理，生成數(shù)控代碼，在此以系統(tǒng)為FANUC OI MC的加工中心機(jī)床為例，完成后處理。

4.1 設(shè)置路徑和模板

在瀏覽器中右擊（NC程序）按鈕，彈出菜單，選擇（產(chǎn)生NC程序）命令，彈出NC程序?qū)υ捒?，選擇輸出文件的保存路徑，然后點(diǎn)擊（機(jī)床選項(xiàng)）后面的圖標(biāo)，選擇（fanuc.opt）文件，點(diǎn)擊（打開(kāi)）按鈕，如圖11所示。

圖11 選取機(jī)床選項(xiàng)文件名

最后點(diǎn)擊（接受）按鈕，此時(shí)生成了NC的模板。

4.2 生成NC代碼

把生成的刀具路徑添加到NC模板中，在資源管理器中右擊刀具路徑項(xiàng)目，選擇（增加到NC程序）選項(xiàng)，在瀏覽器中右擊（NC程序）按鈕，彈出菜單選擇（全部寫(xiě)入）命令，最終程序代碼如圖12。

圖12 最終程序代碼

5 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)需要不斷地總結(jié)和創(chuàng)新，教學(xué)效果和水平才會(huì)提高。根據(jù)金工實(shí)習(xí)數(shù)控加工工種教學(xué)時(shí)間短、內(nèi)容較多的情況，和Power MILL軟件的特點(diǎn)，在數(shù)控加工的教學(xué)中，我們把教學(xué)內(nèi)容精簡(jiǎn)凝練，通俗易懂的歸納出來(lái)，既要讓學(xué)生了解數(shù)控加工工藝，又讓學(xué)生掌握Power MILL軟件的應(yīng)用。在以后的金工實(shí)習(xí)中，希望讓學(xué)生學(xué)到更多的知識(shí)，同時(shí)也希望同行能給予指正，為金工實(shí)習(xí)的教學(xué)水平作出貢獻(xiàn)。

[1]張木青、于兆勤.機(jī)械制造工程訓(xùn)練[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2007.

[2]夏 天，單 巖.Power MILL數(shù)控編程基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]單 巖，聶相虹.Power MILL數(shù)控編程應(yīng)用實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[4]徐宏海.數(shù)控加工工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.