PowerMil中文资料——10. 刀轴限界

梁嘉琪2013 · 发表于 2013-11-19 10:40

本帖最后由梁嘉琪2013 于 2013-11-19 10:46 编辑

简介
可在 PowerMill 中设置机床的刀轴限界，定义一旋转工作半径，从而在多轴刀具路径产生过
程中，使刀轴不超过该工作半径范围。由于不同的机床具有不同的配置，PowerMILL 统一将角
度限界以方位角和仰角来描述。
方位角和仰角
方位角是在 XY 平面上自 X 0° 逆时针方向旋转的角度；仰角是自 XY 平面向上提起 (+90° ) 或
向下落下 (-90° ) 的角度。

限界设置位于刀轴方向表格中。仅当刀轴设置不为垂直或固定方向，同时勾取了刀轴表格的定义
页面中的刀轴限界选项后才可进行限界设置。

1  删除全部，重设表格。
2  打开只读项目:
...\PowerMILL_Data\five_axis\Tool_Limit\JoyStick_Start
3  将项目保存为:
...\COURSEWORK\PowerMILL-Projects\JoyStick-Example
4  右击图形视窗中靠近球底部的其中一条刀路，从弹出菜单选取自最近点仿真。

从仿真可见刀具运动超出机床的旋转限界，而且刀具夹持明显的和底部形状碰撞。
下面通过将策略应用到 DMU50 Evolution 机床来进一步演示加工过程中刀轴超出旋转限界的
情况。
5 右击浏览器中刀具路径 BN16-NoToolAxisLimits ，从弹出菜单选取自开始仿真。
此命令将打开仿真工具栏（如果还未打开）。

6 从主下拉菜单选取查看－工具栏－机床，打开机床定义工具栏。

7 点击输入机床模型图标

，选取机床文件:
...\PowerMILL Data\Machine Data\dmu50v.mtd 10 - 3

8 确认点击了显示\不显示机床图标

，在屏幕上显示机床。

当前零件原点 (用户坐标系) 和机床原点 (顶部 – 旋转工作台中心)相匹配，为此，零件底部
当前嵌进了机床床身。为对此进行补偿，需产生一新的，位置更合适的用户坐标系。随后将此
新的用户坐标系注册到机床定义工具栏。

9  产生一新的用户坐标系 MTD-datum ，将它移动 Z-50。
10  输入新的用户坐标系 MTD-datum 到机床定义表格。

  没有必要激活此新的用户坐标系)。

零件于是立即相对于新的用户坐标系重新定位。

11 选取仿真工具栏中的刀具查看图标。

12 开始仿真

，直观观察零件加工。
机床 DMU50 的角度限界为 X ±90 Y ±360 ，转换成方位角和仰角后，其方位角限界为 0 到
360 ，仰角限界为 0 到 90 。在刀具路径超出此范围前，屏幕上将出现一警告信息，指出将超
出刀轴限界。

为能计算出刀具路径，在刀具路径计算过程中将应用实际的刀轴限界。
13 复制

  原始刀具路径并将它重新命名为 BN16-LimitsSet。 PowerMILL 2012                                                                                                                            10. 刀轴限界
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14  从刀轴对话视窗

选取刀轴 – 限界选项，打开限界标签。
15 选取限界标签，严格按下图在表格中输入相应的值（选取模式 – 移去刀具路径，勾取显示限
界方框）。

球的绿色区域代表允许的刀轴角度区域。
16  接受此刀轴表格。
17  选取前面所述的两张参考曲面，应用并接受表格。
18  右击浏览器中的刀具路径 BN16-LimitsSet ，从弹出菜单选取自开始仿真。
19  仿真此刀具路径。

将限界页面中的方式设置为移去刀具路径后，仅旋转限界范围内的曲面部分被加工。
20 右击刀具路径 BN16-LimitsSet，从弹出菜单选取设置，访问曲面投影精加工表格。
21 选取重新使用

，在刀轴方向表格中选取限界页面，严格按照下图在表格中输入相应值。
(选取方式 – 移动刀轴)。

22  接受此刀轴表格。
23  选取原始曲面，计算并产生刀具路径。
24  右击浏览器中的刀具路径 10bnLimitsSet，从弹出菜单选取自开始仿真。
25  仿真此刀具路径

。

限界表格中将方式设置为移动刀轴后，曲面被全部加工，当刀轴到达最大旋转轴限界后刀轴被固
定。
26  保存项目，更新保存的数据。

定义多轴加工限界
刀轴限界选项允许用户在产生多轴刀具路径过程中控制刀具的角度限界。指定的限界具有不同的
格式，具体格式和回转轴配置类型相关。为此，需将它们转换成统一的方位角和仰角，以和
PowerMILL 兼容。
回转轴的配置变化很大，但许多也都大同小异，大体来说也就存在三种基本的加工配置：
旋转台 – 旋转台    两个回转轴都移动旋转台
主轴 – 主轴       两个回转轴都移动主轴
主轴 – 旋转台    一个回转轴移动主轴，另一个回转轴旋转台
下面的几个范例为您演示如何将机床的角度限界转换为方位角和仰角。
1  删除全部并重设表格。
2  从 PowerMILL主工具栏点击刀轴图标

。
3 定义刀轴为前倾\侧倾并设置前倾\侧倾角度为 0 。
4 选取刀轴限界选项

，激活限界标签。
5 打开限界标签。
6 选取表格中的显示限界选项。

7 选取 ISO 1 查看。

选取显示限界选项后，图形视窗出现一代表可使用的加工角度限界的球。
球的绿色部分代表可加工部分，红色部分代表不可加工部分。缺省设置覆盖了全部加工范围，
因此全部球都为绿色。

工作台 – 工作台
两个回转轴均驱动工作台。

如果上面的工作台－工作台回转形式机床角度限界指定为:
X ± 30
Z ± 360
机床的 Y 轴限界相当于方位角或是垂直于 XY 平面的角度限界。Y 轴限界 ± 360 转换成方位角
即方位角限界为 0 到 360 。
机床的 X 轴限界相当与 XY 平面上的仰角，但它们并非相同的角度，使用下图可更好地说明这
点。机床是相对于 Z 轴测量测量角度范围的，而 PowerMILL 则是相对于 XY 平面测量。因
此，PowerMILL 的角度限界是机床角度限界的余角。 10 - 9

也就是说机床的 X 限界 ±30 转换成仰角限界则为 60 到 90。
1 保留缺省的方位角设置，按下图修改表格中的仰角值，更新加工限界。

于是屏幕上的刀轴限界球即使用修改过的值更新。
假设另外一工作台 - 工作台回转形式机床具有以下角度限界:
X ± 100
Y ± 360
转换成方位角限界即为 0 到 360 ；转换成仰角限界即为 –10 到 90 。

2 将角度限界表格中的仰角值修改为 (-10 到 90) ，更新加工限界（如下图所示）

于是屏幕上的刀轴限界球即使用修改过的值更新。
主轴 – 主轴
两个回转轴都驱动主轴。

假设上图所示的主轴－主轴回转的机床的角度限界指定为:
X ± 60
Z ± 360
机床的 Z 轴限界相当与方位角或垂直于 XY 平面的角度限界。在 PowerMILL 中，Z 轴限界 ±
360 转换成方位角限界为 0 到 360。
机床的 X 轴限界相当与 XY 平面上的仰角。机床的角度范围是相对于 Z 轴的，然而
PowerMILL 的仰角是相对与 XY 平面测量，因此， PowerMILL 的角度限界即是机床角度限
界的余角。为此，机床的 X 轴限界 ± 60 转换成仰角限界即为 30 到 90。

假设另外一个主轴－主轴回转机床角度限界为:
X –50 to +60
Z ± 360

于是转换为方位角限界 0 到 360 ，仰角限界 30 到 90 。这个范例不同的地方是机床限界跨过
XZ 平面，PowerMILL 将使用最大的旋转值 (+60)，这样主轴可绕 Z 轴旋转 180  ，以到达
最大范围 +60 (否则将为 -50)。
1  将表格中的仰角值修改为 (30 到 90) ，更新加工限界，其情景如下图所示。

于是屏幕上的刀轴限界球即使用修改过的值更新。
主轴 – 工作台
一个回转轴驱动主轴，另一个回转轴驱动工作台。

假设上面的主轴－工作台回转机床的角度限界为:
X ± 40
Z ± 360
机床的 Z 轴限界相当于方位角或是 XY 平面的角度限界。± 360 Z 轴限界转换为方位角限界即是 0
到 360。
机床的 X 轴限界相当于 XY 平面之上的仰角，而言即是仰角的余角。因此，X 轴限界 ± 40 转换
成仰角限界为 50 到 90 。
1 将表格中的仰角值修改为 (50 到 90) ，如下图所示，更新加工限界。

于是屏幕上的刀轴限界球即使用修改过的值更新。
应用刀轴限界到陡峭侧壁底部圆倒角
2  删除全部并重设表格。
3  打开早期保存的项目:
...\COURSEWORK\PowerMILL-Projects\Punch2
4  选取文件 > 保存项目为:
...\COURSEWORK\PowerMILL-Projects\Punch2-ToolAxisLimits
5  产生一直径为 20 ，长度为 70 的球头刀 BN20 。
6  增加一顶部直径 20，底部直径 20，长度 40 的刀柄。
7  增加一顶部直径 50，底部直径 35，长度 40 的夹持。
8  增加一顶部直径 50，底部直径 50，长度 60，伸出 100 的夹持
9  选取绕主部件侧壁底部的圆倒角。

10 点击刀具路径策略图标

，从策略选取器-精加工页面选取曲面精加工选项。
11 严格按照下图在曲面精加工表格中输入相应的值:

刀具路径名称 : BN20-Fillet-FIN
行距: 1

参考线方向 : U
螺旋: 勾取

12 点击计算，产生曲面精加工刀具路径。

刀具夹持和底部发生碰撞。

  刀具夹持和侧壁碰撞。
可见在曲面投影精加工过程中，刀具 (bn20) 垂直于圆倒角曲面 (如果应用缺省前倾\侧倾 0)，
这将会在侧边和底部都出现碰撞。下面将应用刀轴限界来解决此问题同时使刀具对齐定位在机床
旋转限界之内。
13  右击浏览器中的刀具路径 BN20-Fillet-FIN ，从弹出菜单选取设置选项，重新打开产生该
刀具路径的曲面精加工表格。
14  点击曲面精加工表格中的图标

复制刀具路径并重新命名为 BN20-Fillet-LIM30。

15  选取刀轴页面。
16  设置方式-移动刀轴，仰角 - 开始 30，结束 60。
17  计算并产生此新的刀具路径。
应用刀轴限界后，刀轴将限制在相对于 XY 平面 30 到 60 度仰角范围。点击显示限界方框后，
屏幕上会出现一表示刀轴限界的阴影为粉色的球，刀轴方向限界为绿色阴影部分。
将这两个图和前面未应用刀轴限界的那个图进行对比，看看有什么不同。

下面的两个图显示了刀具附加到刀具路径上、下部分后的情况，由此可清晰地看到应
用指定的刀轴限界后的效果。

  刀具夹持不再和模型底部和侧壁碰撞。
18  保存项目。

用刀轴限界到4轴刀具路径
1  删除全部，重设表格。
2  打开只读项目：
...\PowerMILL_Data\five_axis\Tool_Limit\FixTo4Axis_Start

3  选取文件 > 保存项目为:
...\COURSEWORK\PowerMILL-Projects\FixTo4Axis-example1

4  从主下拉菜单选取查看 – 工具栏，勾取机床。
5  激活 PowerMILL 浏览器机床文件夹下的机床 RotaryMachine。

6 设置用户坐标系 1 为机床输出原点。
7 选取 ISO 2 查看。

项目中包含有一个 4 轴旋转加工模型及两条刀具路径。
第一条刀具路径为原生 4 轴加工刀具路径，第二条刀具路径为 5 轴刀具路径。
第二条 5 轴刀具路径的旋转加工无法产生刀轴移动输出，但可轻松地将这条刀具路径通过刀
轴限界选项变为 4 轴刀具路径。

8 右击 PowerMILL 浏览器中的刀具路径 BN16-SEM1-5AX ，从弹出菜单选取自开始仿
真。
9 点击运行

按钮，仿真从头到尾运行无误。

10 右击 PowerMILL 浏览器中的刀具路径 BN16-SEM2-5AX ，从弹出菜单选取自开始仿
真。
11 点击运行

按钮，仿真立即中断，出现以下错误信息。

由于刀具路径为全 5 轴刀具路径，因此无法对旋转加工运行仿真。

12  放弃仿真。
13  右击刀具路径 BN16-SEM2-5AX ，从弹出菜单选取激活，然后选取设置，打开投影曲面
对话视窗。
14  点击投影曲面对话视窗中的复制，重新命名新的刀具路径为 BN16-SEM2-4AX。
15  在对话视窗浏览器中选取刀轴选项，并勾取刀轴限界方框。

于是对话视窗浏览器中即出现刀轴限界页面。
16 选取刀轴限界页面，按下图在对话视窗中输入相关数据。

勾取投影到平面后，刀轴限界被展平，产生一 4 轴限界（在此相对世界坐标系）。

17 不勾取刀轴限界页面中的显示限界。
18 点击主表格中的计算，产生新的 4 轴刀具路径。

19  右击浏览器中的 Rotary Machine ，从弹出菜单选取返回原点。
20  右击 PowerMILL 浏览器中新的刀具路径 BN16-SEM2-4AX ，从局部菜单选取自开始
仿真。
21  点击运行

。可见此 4 轴刀具路径从头到尾仿真无误。

22  保存项目。

练习

1  删除全部，重设表格。
2  输入项目：
...\PowerMILL_Data\five_axis\joint_5axismc\JointAxisLimit_Start

3  保存项目为：
   ...\COURSEWORK\PowerMILL_Projects\JointAxisLimits-EX1
项目包含有一条曲面精加工刀具路径，其刀轴设置为前倾 0 ，侧倾 0，这样会使刀具在全部
刀具路径点上都对齐于邻近所选曲面的曲面法向，没有阻止刀具方向超出机床旋转限界，或
是超出模型的延长区域。这个练习的目的就是在已有刀具路径通过应用适当的刀轴限界，解决
原刀具路径出现碰撞问题。

4  对所选曲面再利用曲面精加工策略，使用刀轴限界，其设置为：仰角 15 到 65 之间，方式 –
移动刀轴。
5  仿真刀具路径，随后进行全过切和碰撞检查（刀柄间隙 2 – 夹持间隙 3），检查修改后的曲面
精加工刀具路径。

6 保存项目。

akela · 发表于 2013-11-20 00:42

aaaaaaaaaaaaaaaa

t0ll267 · 发表于 2013-11-27 14:40

果断MARK，前十有我必火！

114464029 · 发表于 2013-12-15 08:20

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