PowerMILL中文资料——3 + 2 轴加工

梁嘉琪2013 · 发表于 2013-11-17 19:00

本帖最后由梁嘉琪2013 于 2013-11-17 19:04 编辑

简介

3 + 2 轴加工进行标准 X Y Z 变换前，可首先对主轴和/或工作台进行分度处理，重新对齐定位
刀具。分度可通过手工实现或是通过 CNC 控制器实现。
产生 3 + 2 轴加工最常用的方法是通过用户坐标系，使其 Z 轴位于适当的刀轴方向。随后将相
对这个用户坐标系进行标准的 3 轴策略及下切和撤回运动。因此，没有 PowerMill Multi-
Axis 授权的用户也可产生 3+2 轴加工策略，只要通过使用独立的用户坐标系来控制刀轴方向，
并经 NC 参数选择表格，将表格中自动刀具对齐定位设置为关，输出 NC 数据即可。然而，如果
具备完整的多轴授权，产生 3 + 2 轴刀具路径会更快，更简便，因为多轴授权提供了比非多轴授
权多很多的选项，它很少依赖独立的用户坐标系。
3 + 2 Axis 加工可：
a  相对于普通刀具设置基准，一次装夹即可加工部件除底面之外的全部形面。
b  使用标准长度刀具加工深的侧壁。
c  加工倒勾型面特征。

3 + 2 轴加工范例
1  打开以下项目:
...\PowerMILL_Data\five_axis\3plus2_as_5axis\3Plus2-ex1-Start

2  保存项目为:
...\COURSEWORK\PowerMILL-Projects\3Plus2-ex1
  输入项目中已有一个 3 轴初加工和两个精加工策略。
同样，项目中已包含多个用户坐标系，其中一个在模型顶部 Z175 处，将使用此坐标
系作为主加工原点。其它 4 个用户坐标系将在随后用来帮助多轴加工策略间的定位移
动。
3  选取一等轴查看并研究加工方案。
  我们可看到零件上相对较高的一侧及三个凹槽的方向，如果仅使用 Z 轴方向刀具设置
进行 3 轴加工，无法完成全部加工。

将首先给位于 X 方向的这个型腔指定一新的用户坐标系来控制其中一个 3 Plus 2 – 刀轴对
齐定位。
4 右击 PowerMILL 浏览器中的用户坐标系，从弹出菜单选取产生并定向用户坐标系 – 用户坐
标系对齐于几何形体。
5 使用左鼠标键捕捉或方框选取第一个型腔底部的交叉线框 (位于用户坐标系 ztop-175_A 的 X
轴)。

6 激活新产生的用户坐标系 1。
于是该用户坐标系自动对齐于线框，其 Z 轴垂直于曲面。下面我们还需进一步编辑它，使其
X 轴相对于全局坐标系绕部件逆时针方向旋转。

右击 PowerMILL 浏览器中的用户坐标系 1 ，从弹出菜单选取用户坐标系编辑器选项，打开下图所示工具
栏。

7 点击绕 Z轴形状图标

，在弹出对话视窗中输入角度-90 (垂直于型腔底部)。

用户坐标系的 X 轴的指向从部件顶部查看时是逆时针相对于变换坐标系（全局原点）。
8 点击

，保存改变，退出用户坐标系编辑工具栏。
9  将用户坐标系 1 重新命名为 Align_B。
10  激活用户坐标系 - ztop-175_A。
11  右击用户坐标系 - Align_B ，从弹出菜单选取变换。

12 选取下图箭头所示的旋转用户坐标系选项。

13 点击对话视窗中的保留原始

14 输入复制数 2，角度 120，产生两个新的用户坐标系 (其位于从顶部查看逆时针方向的下一型
腔的底部)。

15 点击黑色的叉，退出对话视窗。

16 点击用户坐标系编辑工具栏末端绿色的勾

，接受新产生的用户坐标系(Align_B_1 和
Align_B_2)。
17  以逆时针顺序分别将两个新产生的用户坐标系重新命名为 Align_C 和 Align_D 。
下面就可相对于 3 个新的用户坐标系 ( Align_B, Align_C, 和 Align_D)对齐定位，对部件
编制 3 Plus 2 轴加工策略。
对三个型腔而言，可在其局部相对于所需 3＋2 用户坐标系分别产生一长方形的毛坯。同时将绕
每个型腔产生一模型边界，这些边界将用在加工策略中(加工内部边界)。
1  激活用户坐标系 Align_B 。
2  选取在用户坐标系 Align_B周围定义型腔的两张曲面。
3  产生一毛坯，其设置如下：由…定义-方框，类型-模型（已选曲面）。

4 进行局部快进高度计算前确认型腔仍呈被选状态。
5 点击图标

，在快进高度表格中设置用户坐标系为 Align_B ，然后点击计算按钮，产生
合适的安全 Z高度和开始 Z高度值。

  设置用户坐标系 (Align_B) ，以获取正确的快进高度。
  快进高度基于模型或毛坯的最大 Z高度计算。
如果选取了一组曲面，这样其它的部分在计算过程中将不予考虑。
6  在用户坐标系 Align_B 周围的凹槽区域（曲面仍然被选取）的顶部边缘产生一名称为 Pkt-B1
的用户定义- 模型- 边界。
7  激活已有刀尖圆角端铣刀 D10TR1。
8  设置切入为斜向，斜向选项设置为左斜角 4，沿着圆，圆直径 (TDU) 0.6
9  在策略选取器表格中选取三维区域清除- 模型区域清除并严格按照下图填写表格。

刀具路径名称: D10TR1-Ruf-B1
样式: 偏置模型
10 在表格中的剪裁页面设置边界 Pkt-B1 ，设置剪裁-按边界剪裁刀具轮廓

11 点击计算，产生刀具路径，然后取消表格。

刀具路径的下切移动对齐于激活用户坐标系的 Z轴。
12 使用复制方法，对另外两个凹陷区域重复上述策略并按需要调整有关值，产生另外两条刀具
路径 D10t1-Ruf-C1 和 D10t1-Ruf-D1。
a 必须为每条刀具路径使用正确的用户坐标系单独定义快进高度(记住在对话视窗中选取相
对应的激活用户坐标系)。

b 请勿忘记产生并使用相应的用户定义 – 模型- 边界 Pkt-C1 和 Pkt-D1。

3＋2 轴刀具路径产生后，仅可使用兼容的后处理器来输出有效 NC 数据。对于包含多重定位的
刀具路径，NC 程序输出选项将通过一原点（本范例为用户坐标系 ztop175_A）来产生 NC 数
据。此选项可通过 NC 参数选择对话视窗或是 NC 程序设置对话视窗选取。
13  从浏览器中右击 NC 程序，从弹出菜单选取参数选择。
14  从机床选项文件域选取 r2e3.opt 为机床控制器。
15  在输出用户坐标系域选取 ztop-175_A。

16 应用设置并接受表格。
17 在浏览器中产生一 NC 程序并增加 D10TR1-Ruf-B1, D10TR1-Ruf-C1, 和 D10TR1-Ruf-
D1。

NC 程序中显示了这 3 个独立 ‘3 Plus 2’ 轴刀具路径间的连接运动，在此我们可看到它
们是笔直穿过零件!
插入刀具路径到 NC 程序后必须控制这些刀具路径之间的位置移动，以消除和零件和夹具
的任何碰撞。
原始项目中包含有多个预定义的用户坐标系，可在 NC 程序中按需要插入这些用户坐标
系，以在刀具路径间的连接过程中能为刀具提供安全的连接行程和对齐定位。
18 如下左图所示，在浏览器中将项目预定义的用户坐标系拖放到 NC 程序中的相应位置。

现在刀具路径间连接时，刀具将通过用户坐标系坐标的相应位置并对齐于用户坐标系的 Z轴。
19  选取文件-保存，

3+2 轴 – 残留模型的应用
残留模型代表了加工过程的任何一段部件上还未加工的材料。可首先产生一空的残留模型，随后
对它应用材料毛坯和/或处理中的任何数量的刀具路径，最后选取计算，更新残留模型，显示当前
未加工的材料。
1  删除全部并重设表格。
2  输入模型:
...\PowerMILL_Data\five_axis\AnglePad\StockModelRest
3  保存项目为:
...\COURSEWORK\PowerMILL_Projects\StockModel-3plus2

该模型中的倒勾形面型腔如果使用常规的 3轴方法加工需要对部件进行两次装夹，而使用
3+2 轴加工，通过应用独立的用户坐标系控制刀轴位置，整个项目仅需一次装夹即可完成。
最初的 3轴加工将部分切除倒勾形面，随后可使用残留模型方法，对每个型腔进行最优化的
3＋2 轴加工。
4 打开毛坯对话视窗，使用由…定义 – 方框，类型 – 模型来计算毛坯，将坐标系设置为世界坐
标系。

5  接受表格。
  产生并将毛坯锁住在世界坐标系后，激活其它不同用户坐标系后，毛坯的方向和位置
将不发生改变。
6  产生一直径为 16，刀尖半径为 3 的刀具 D16TR3
7  产生一直径为 12，刀尖半径为 1 的刀具 D12TR1
8  激活刀具 D16TR3。
9  在快进高度表格中

点击计算。
10 设置开始点和结束点为毛坯中心安全。

11 选取策略选取器图标

，从三维区域清除表格中选取模型区域清除选项。严格按照下面
的几个图设置相应值:

12 在策略浏览器选取切入选项，从新的页面选取斜向，随后选取斜向选项

13 在斜向选项表格中输入最大左斜角 4 ，沿着-圆形，圆圈直径 Dia 0.65。

14  接受并斜向选项和切入切出和连接表格。
15  回到主表格，点击计算，产生新的刀具路径，然后点击取消。
16  选取 Iso1 查看。
17  激活 > 用户坐标系 2 (毛坯还在原位!).
18  右击浏览器中的残留模型，从弹出菜单选取产生残留模型选项，打开下图所示对话视窗。

19 接受残留模型对话视窗的缺省设置。
20 右击新产生的空的残留模型(1)，从弹出菜单选取应用－毛坯。

21 在仍然打开的残留模型菜单中选取应用，激活刀具路径在后选项。

22 从残留模型菜单中选取计算。
23 从残留模型菜单中选取显示选项 > 显示残留材料和阴影。

显示残留模型后可清楚地看到，3轴区域清除操作切除了刀具可切入的区域的全部材料，仅在部
件上留下 0.5 的余量。
24 右击激活的刀具路径 TopRuf ，选取设置选项，重新打开偏置区域清除表格。
25 选取复制刀具路径图标

，随后将输入一些新的参数，设置 3+2 轴区域清除策略
(不关闭表格)。
26  激活 – 用户坐标系 2 ，改变设置为 3+2 方向。
27  激活刀具 D12TR1。
28  从主工具栏选取快进高度

并输入正确的用户坐标系 (2) ，最后选取
计算。

29 回到策略表格，键入名称 - D12t1-AngRuf ，严格按照下图填写其它值。

30 点击计算，产生刀具路径，然后取消表格。

3+2 轴区域清除操作切除了全部剩余的材料，但在切除路径中存在许多浪费时间的空程移
动。通过动态模拟可很清楚地看到，在这中间，大多数的材料都已被前面的策略所切除。
31 重新利用前一区域清除策略 (D12t1-AngRuf) ，如下图所示，这次在设置中应用残留加
工选项。
32 勾取主模型区域清除页面中的残留加工选项，于是页面改变为模型残留区域清除页面。

33 选取表格浏览器中的残留选项，打开残留页面，设置残留加工 – 刀具路径 - D16t3-TopRuf。
34 点击计算，计算刀具路径。

  可见策略没能计算，上面右图所示的 PowerMILL  错误信息出现在屏幕。!
  如果参考刀具路径是相对于一个不同的用户坐标系产生，那么就不能对区域清除策略应用
残留加工。
为此将使用下面介绍的残留模型来限制残留粗加工。
35  点击 OK ，关闭 PowerMILL 错误表格，回到仍然处于编辑状态

的策略页面。
36 勾取残留加工，如下图所示，在残留页面设置残留加工为残留模型，选取残留模型 1。

37 选取表格浏览器中的剪裁选项，在新的页面中选取按边界剪裁刀具中心

。
38 计算刀具路径，然后取消表格。

如左图所示，修改后的残留粗加工刀具路径仅加工残留模型所限制的区域。
此刀具路径切除的材料尽管已注册，但还没有包括在此时实际的残留模型中。
39 右击浏览器中的残留模型，从弹出菜单选取应用－激活刀具路径在后，随后点击计算。

现在显示的残留模型中的残留材料即是 3 轴区域清除加工和 3+2 轴区域清除后所剩余的材
料。

  和区域清除加工不一样，精加工策略不能按残留模型直接进行材料加工。然而可通过产生
并应用残留模型残留边界，为随后的精加工操作提供合适的残留限界。
40  激活刀具路径 D16t3-TopRuf ，恢复它使用的设置。
41  产生直径为 6 的球头刀 BN6。
42  不显示残留模型 (点击灯泡，关闭显示)。
43  选取相对于用户坐标系 1 的初始精加工曲面（如下图阴影部分）。

44 右击浏览器中的边界，从弹出菜单中选取定义边界，随后选取已选曲面选项，打开以下表
格。

45 严格按照右图在已选曲面边界表格中输入相应数据并勾取顶部方框，将剪裁选项设置为按边
界剪裁刀具中心。

46 应用并取消表格。

产生的边界呈激活状态，它将自动包括在以下精加工策略中的剪裁（保留内部）选项。
47 选取刀具路径策略图标

，从打开的精加工表格中选取陡峭和浅滩精加工选项。
48 输入名称 - BN6-TopFin ，点击应用前，严格按照下图填写表格。

49 计算并取消表格。

这样即加工出从顶部进刀可加工出的形状。随后将此精加工策略应用于残留模型，以产生残
留模型残留边界，并在用户坐标系 2 上应用 3＋2 轴精加工策略。
50 在打开的残留模型菜单中选取应用－激活刀具路径在后。

51  在残留模型菜单中选取显示残留材料，随后选取显示选项－阴影。最后点击计算。
52  激活用户坐标系 2。
53  选取 ISO 1 查看，相对于用户坐标系 2 查看部件。
54  从主工具栏点击快进高度图标，在打开的表格中设置正确用户坐标系(2) ，最后点击计算。

55 右击 PowerMILL 浏览器中的边界，从弹出菜单选取定义边界 - 残留模型残留，打开以下
对话视窗。

56 严格按照右图在残留模型残留边界表格中输入相关数据。

57  应用并取消表格。
58  选取并删除垂直壁底部的边界段。
59  确认新的边界 2 激活。
60  从主工具栏选取快进高度，并在打开的对话视窗中设置正确的用户坐标系 (2) ，最后点击计
算。
61  选取刀具路径策略图标

，从精加工表格中选取陡峭和浅滩精加工选项。
62 输入名称 - BN6-AngFin ，严格按照下图设置其它值。

63 计算并取消表格。

这样就精加工完毕用户坐标系 2 下的残留模型残留边界区域内的形状。下面将此精加工策略
应用到残留模型来确认是否加工完毕零件。
64 选取残留模型菜单中的应用－激活刀具路径在后选项。

65 点击残留模型菜单中的计算。

上图所示的两个区域仍然是残留模型的一部分，因为它们都包括尖锐内部拐角，它们需要使用
端铣刀进行精加工切除。
66 产生一直径为 12 的端铣刀 EM12。
67 右击浏览器中的边界，从弹出菜单选取定义边界，随后选取残留模型残留选项，打开以下表
格。

68 严格按照上图在残留模型残留边界表格中输入相关值。
69 应用并取消表格。

于是屏幕上出现一新的残留模型残留边界，剩余的材料即可使用刀具 EM12 加工。

刀具 EM12 无法切入这个区域，因此边界没在这部分产生。
70 确认边界(3)激活。
71 选取刀具路径策略图标

，从精加工表格中选取等高精加工选项。
72 输入名称 – EM12-AngFin1，严格按照下图填写其它值。

73 计算并取消表格。

这样即全部完成带角的型腔部分的加工，我们将最新的刀具路径增加到残留模型中后即可确认这
点。
74  在打开的残留模型菜单中选取应用－激活刀具路径在后。

75  点击残留模型菜单中的计算。
76  激活刀具路径 D16t3-TopRuf ，恢复该策略使用的设置。
77  取消刀具路径 D16t3-TopRuf 的激活状态，然后激活刀具 EM12 。

78 针对上图垂直的阴影部分（不包括表格中的边界），产生一名称为 EM12-TopFin1的 Swarf
精加工策略。

79 将此新产生的刀具路径 EM12-TopFin1增加到残留模型并计算，确认剩余材料已被加工。

  仅当未勾取显示残留材料选项时才能看到此残留模型。
80  保存文件，更新项目。

3+2 Axis – 钻孔范例
PowerMILL – 钻孔选项是针对孔特征操作而不是直接针对模型操作，这样不需要修改或裁剪已
有曲面数据即可进行钻孔编程。勾取多轴选项后，将在普通用户坐标系中产生不同轴向的孔特
征。
81  选取文件 - 删除全部，工具 - 重设表格。
82  输入模型:
...\PowerMILL_Data\five_axis\drill_5axis\drill5ax_ex1

83 选取文件 – 保存项目为:
...\COURSEWORK\PowerMILL-Projects\MultiAxisDrill-ex1
请勿定义材料毛坯，如果已存在毛坯，请将它删除（点击表格右上角的蓝叉）。

系统自动将选项中的任何圆柱体曲面识别为孔特征。在此范例中，由于没有定义毛坯，孔特征的
顶部将位于最大 Z 高度。
如果预定义了毛坯，由于各个孔特征的方向原因，孔的顶部将位于最靠近材料毛坯表面的上 Z 高
度和下 Z 高度位置。
  如果需要可在特征设置中使用局部编辑选项和动态选取方法反转孔。
84  选取图形视窗中的全部曲面，从特征设置条目下选取定义特征设置。
85 严格按照下图所示特征表格输入值。

选取类型－孔选项后，必须勾取多轴选项，以产生多轴孔>特征设置（包括处于不同方向的全
部已选孔将输入到相同特征设置中）。
86  应用并关闭表格。
  选项中的任何圆柱体曲面将自动被识别为多轴孔特征。
87  不显示模型，查看新产生的特征。

特征设置中的全部 17 个孔均正确对齐，底部的十字叉表示孔的底部。
88 产生一材料毛坯 – 按…定义－方框，类型为模型。
89 点击快进高度

(安全 Z 高度，开始 Z 高度) 表格中的计算。
90 设置开始点/结束点

  为使用- 毛坯中心安全高度。
91  产生一长度为 60，直径为 5mm 的钻头 ( Drill5) 。
92  增加一刀柄部件，刀柄顶部\底部直径为 5，长度为 30 。
93  增加一夹持部件，夹持顶部直径 50，底部直径 30，长度 30，伸出 75 。
94  增加一夹持部件，夹持顶部直径 50，底部直径 50，长度 30。
95  选取刀具路径策略图标

，在新的策略表格中选取钻孔表格。
96  在钻孔表格中选取选项钻孔。
97  重新命名刀具路径为 DRILL5。
98  点击钻孔表格中的选取按钮，打开特征选项表格。

99 点击特征选项对话视窗中的选取箭头，将除直径为 10 的孔特征以外的全部特征包含在选项，
最后点击选取按钮。
100 关闭特征选项表格。
101 点击计算，产生钻孔刀具路径，然后取消表格。
102 对直径为 10 的孔产生一相似的钻孔策略，名称为 DRILL5-Thro ，选取操作 – 通孔。
103 仿真刀具路径。

多轴选项可进行自动识别，使用户可对部件产生一单个特征设置，一次设置即可加工完毕部件上
不同方向的全部孔。如果没有多轴选项授权，则可通过特征设置菜单中的识别模型中的孔选项，
产生独立的 3+2 – 轴孔特征。此命令将特征分成独立的特征设置，每个特征设置具有其自己的
用户坐标系，以进行必要的 3+2 轴定位。
两个 6mm 的孔特征为螺纹孔。5mm 钻头顶端的锥角将会在孔的底部留下一锥形。攻螺纹孔
时，有必要应用一个适当的轴向余量，以使攻螺纹操作停止于孔底之上。
104 产生一直径为 6mm 长度为 25 的攻螺纹刀具TAP6。
105 增加一刀柄，刀柄顶部直径为 4，底部直径为 4，长度为 30
106 增加一夹持，夹持顶部直径 30，底部直径 30，长度 30，伸出 50 。
107 在图形视窗中选取两个直径为 6mm 的孔特征。

108 选取刀具路径策略图标

，在新的策略表格中选取钻孔表格。
109 在钻孔表格中选取选项钻孔。
110 重新命名刀具路径为 TAP6。
111 设置循环类型－攻螺纹，操作－钻到孔深，节距- 1。
112 输入轴向余量 5。

113 选取两个直径为 6 的孔特征。
114 计算并关闭表格，产生刀具路径。
115 沿 -Y 轴查看模型。

这样即对已选孔进行了攻螺纹加工，且攻螺纹加工在全孔深 5mm 之上结束。
116 选取文件 > 保存，更新前面保存的项目。

akela · 发表于 2013-11-20 01:04

aaaaaaaaaaaaa

UoUGSl9U · 发表于 2013-11-25 19:17

好帖子，不许沉！！！楼主辛苦了！1

mzq7Urw · 发表于 2013-11-26 14:44

长见识了！！！谢谢分享

p87uy516 · 发表于 2013-11-26 18:15

看了LZ的帖子，我只想说一句很好很强大！

114464029 · 发表于 2013-12-15 08:44

顶顶顶顶顶顶

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PowerMILL中文资料——3 + 2 轴加工

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