分享PowerMILL模架编程的应用技巧

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PowerMill是一种专业的数控加工编程软件，由英国Delcam Plc公司研制开发。它是世界上功能最强大、加工策略最丰富的数控加工编程软件体系，同时也是CAM软件技术最具代表性的，增长率最快的加工软件。

它是独立运行的、智能化程度最高的三维复杂形体加工CAM系统，它能由输入的模型快捷、准确地产生无过切粗加工和精加工路径。这些模型可以是由其它软件产生的曲面，如IGES文件、STL文件等，也可以是来自 PowerSHAPE 的模型(实体或曲面)或Solid Edge 、SolidWorkS、ug、Pro/ENGINEER、CATIA等PART 模型。它功能强大，易学易用，计算速度快，能最大限度地发挥CNC数控机床的效率，确保生产出高质量工模具。
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% F3 p4 N0 r3 n; w, I下面简单阐述一下使用PowerMILL软件在模具加工中的一些应用技巧。
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" _! J  Q* W5 s8 A8 c- f1粗加工

PowerMILL以其独特、高效的区域清除方法而领导区域清除加工潮流。这种加工方法的基本特点是尽可能地保证刀具负荷的稳定，尽量减少切削方向的突然变化。PowerMILL中所使用的粗加工策略为三维区域清除加工策略，包括偏置区域清除模型、平行区域清除模型、轮廓区域清除模型3种方式。其中用得最多的是偏置区域清除模型加工。 粗加工采用偏置加工策略，并在刀具半径的尖角处采用圆角光顺处理。PowerMILL 的"赛车线加工"可减少任何切削方向的突然转向，生成的刀具路径非常光顺，这样就大大减少切削速度的突然变化，保持均匀的加速度，同时最大程度减少刀具磨损和机床主轴的切削压力，符合了高速加工的需求。

" N& l1 l  H. f轮廓区域清除模型，它只清除模型中型腔或型心的轮廓。平行区域清除模型是效率最高的一种，适合大刀具大范围形状不太复杂的模型。偏置区域清除模型是安全系数最高的方式；抬刀次数较少，自动进行圆滑过渡；适合小刀快走的高速加工。
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. y' G8 Z! A2 N  F为得到合理的刀具路径，应注意以下几点：

: o, ^6 J4 D8 S% @% D1、毛坯设定
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在PowerMILL中，毛坯扩展值的设定很重要。如果该值设得过大将增大程序的计算量，大大增加编程的时间，如果设得过小，程序将以毛坯的大小为极限进行计算，这样很有可能有的型面加工不到位，所以，毛坯扩展的设定一般要稍大于加工刀具的半径，同时还要考虑它的加工余量。扩展值应等于加工刀具的半径加上加工余量，再加上2～5mm。
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粗加工中毛坯的定义有三种方法。
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! J' s0 T! U* C0 i（1）粗加工过程是从一实体材料矩形块开始，采用“最小限/最大限”来定义毛坯，根据加工要求，来确定毛坯是否进行扩展。粗加工中特别要注意设定毛坯在X、Y、Z三方向的尺寸，据工件的加工要求以“切削路径的刀具中心线不离开毛坯界限”作为原则来决定毛坯的设置。
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（2）加工模具上平面已经磨削，无需加工，只需加工型腔，可采用已选曲面和所选刀具进行边界计算，利用已定义边界计算毛坯，也可以此模具型腔轮廓产生二维图形，保存为DUCT文件格式的图形文件，后缀名为pic.生成毛坯。

（3）模具毛坯已铸出形状，此时定义毛坯采用保存的三角模型文件来生成毛坯。三角形模型文件的后缀名为dmt.

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2、行距的确定
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通常情况下，采用三维区域清除策略，行距可设置得大一点；采用精加工策略，行距应该设置得小一点。采用端铣刀，行距应稍微小于端铣刀直径；采用刀尖圆角端铣刀，行距应小于刀具直径减去两个刀尖半径值；采用球头刀，则行距应设置得小一点。根据粗加工的特点，对高速加工在切削用量选择上的原则应是 “浅切深、快进给”。对刀具的要求，根据模型形状和尺寸综合考虑，应尽可能选用大直径的刀具。

3、快进高度的设定
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9 m# M( Y, Q) `5 v* C8 T快进高度包括两项：安全高度和开始高度。安全高度一般要在PowerMILL计算出来的值的基础上，再加上100mm左右。开始高度的值最好不要与安全高度一样，一般将它设为比安全高度小10mm。这样的设定是为了在NC程序输出中增加一个Z值，有利于数控加工的安全性。
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" x- d. a6 o, H  W4、开始点的设定

开始点的值一般与安全高度的值相同。

! a2 [1 [2 [$ c$ g' Q; |5、切入切出和连接方式的设定
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% I' J7 E# Z2 n5 X1 N* \切入切出和连接方式要根据不同情况，进行不同的设定。例如，荒铣加工(层切)切入要采用斜向下刀或外部进刀，高速加工时切入切出采用圆弧连接，而轮廓加工则要采用水平圆弧进退刀等。
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* `% ?* a5 \. {8 J" W6、刀具的设定

刀具的设定可根据加工车间习惯进行。工件太高时，应分层用不同长度的刀加工。在设定刀具时，最好将刀具名称设为与刀具大小相同，如直径50mm、半径25mm的球头刀，可将它命名为D50R25。这样的命名方式有利于编程时对刀具的选用和检查。
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. z2 B5 m2 }5 t% N5 ?以上就是我们编程时所要进行的参数设定。可以通过PowerMILL中的宏来记录刚刚的参数设定。宏的运用不但省去了许多重复操作，节约了编程的时间，而且还降低了编程的错误率。宏还可以放在用户菜单里，用户可以根据自己的喜好进行设定。通过用户菜单可以执行宏，也可以执行一些其他操作。

2残留加工
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( A  d. a% R* K残留刀具路径将切除前一大刀具未能加工到而留下的区域，小刀具将仅加工剩余区域，这样可减少切削时间。 PowerMILL在残留初加工中引入了残留模型的概念。使用新的残留模型方法进行残留初加工可极大地加快计算速度，提高加工精度，确保每把刀具能进行最高效率切削。这种方法尤其适合于需使用多把尺寸逐渐减小的刀具进行切削的零件。某些情况下，一次粗加工之后毛坯的残留材料过多，必须进行第二次甚至第三次粗加工。由于粗加工刀具路径的生成默认参考模型毛坯，若第二次粗加工仍然由毛坯生成刀具路径，则此刀具路径中无效的切削路径将占很大比例，这样将延长加工时间，降低加工效率，增加加工成本。
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Powermill为此提供了残留加工的方法。残留加工的主要目的是保证精加工时余量均匀。最常用的方法是先算出残留材料的边界轮廓（参考刀具未加工区域的三维轮廓），然后选用较小的刀具来仅加工这些三维轮廓区域，而不用重新加工整个模型。一般用等高精加工方法，加工残留材料区域内部。为得到合理的刀具路径，应注意以下几点：
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1、计算残留边界时所用的余量，应跟粗加工所留的余量一致。
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2、残留加工记住,假如粗刀加工在Z-10,换小号的刀具的时候从Z-10下继续开粗,记得要先把Z-10上面的死角先用小号的刀清完,才可以继续从Z-10加工,以此类推,换更小的刀,知道二次开粗完成.
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# J1 r6 w+ H# c2 s" V3、二次开粗的时候记得如果后面的刀具的直径超过上把刀具的半径的时候,才是绝对安全的.

  D# S, u$ v! `, d' ^& Z) @0 ?4、用残留边界等高加工中的凹面时，应把“型腔加工”取消掉。否则，刀具单侧切削时，随着深度的增加，接触刀具的材料越多，切削力增大

5、注意切入的方法。等高加工封闭区域的型腔时，一般选用斜向切入，而对于上部开放部分，则采用水平圆弧切入。此种路径是比较合理的。下切适合无封闭型腔的模型斜向 ；预钻孔无法从毛胚外下刀时，用此选项 。
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6、在二次开粗各光平面的过程中，有的刀路切入路径都很长， 切入切出各连接里面，增量距离改为刀具路径点就好了。

& o! B* V$ r8 N6 M2 k$ M0 i3精加工

0 }/ s& d3 M2 `* @! KPowerMILL提供了多种高速精加工策略，如三维偏置、等高精加工和最佳等高精加工、螺旋等高精加工等策略。这些策略可保证切削过程光顺、稳定，确保能快速切除工件上的材料，得到高精度、光滑的切削表面。 精加工时通常先算出浅滩边界，然后用等高精加工边界外部，再平行精加工边界内部。但对于平面的精加工，常采用偏置区域清除加工。

精加工采用PowerMILL的平行加工，同时采用修圆选项。使用平行加工策略加工陡峭面时，由于刀具路径方向的突然变化，刀具的负荷会突然增加，同时进给率大大降低，从而延长加工时间，采用PowerMILL平行加工的修圆选项后，PowerMILL能自动让刀具路径在陡峭尖角处圆弧过渡，可使刀具在最低磨损的情况下进行高速加工。为保证模具加工质量应注意以下几点：

# r4 C# _/ {& Z5 _' `! `9 ]5 n9 d1、精加工余量必须均匀，一般径向留余量0.15～0.3mm，轴向留余量0.05～0.15mm。

: F; M/ h# O+ @+ v4 D9 F) p" R2、当采用偏置区域清除精加工平面时，毛坯的Z向最小值应该等于该平面的Z值，否则平面加工后高度方向尺寸误差较大

0 }- V! _0 K5 y# v, v3当等高精加工时当刀具起刀点位置比较乱时，可以使用编辑中的移动开始点的方法来改正。

4、为保证在浅滩边界处平行和等高两种走刀路径接刀良好，在许可的情况下一般在平行走刀时把浅滩边界向外三维偏移2mm左右。
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5、等高精加工侧面时常选用球头刀加工，这必然导致工件底部不清角。当选用软件中的几种清角加工所产生的刀路不是很合理的情况下，也常用等高加工通过裁剪功能去掉多余的路径的方法来代替。此时，应该检查等高加加工工后Z向深度是否到位，若不然应该再加工一刀，把这一刀的路径拉到先前的等高加工路径里，这里应把切入切出连接一下。

6、用等高加工侧面时，从上一层往下层下刀时，切入切出用“水平圆弧”是对的，连接却没有改，还是“相对、掠过”之类的，每次下刀都要提到安全高度再下切一个Z深度步距。不但提刀多，而且影响加工效率。其实用一个“直线、圆弧、在曲面上”之类的连接就可以不提刀了。“切入是水平圆弧，切出也是水平圆弧，半径最好定3毫米，角度90，延伸选加框或者直线，长度为5毫米，连接定义下切步距，其余的全部选择掠过。”这样刀具就可以外部下刀，不但安全，而且圆滑光顺，最主要的是没有空刀。
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7、光整加工,记住用如果用R4的刀光,就先用比它直径小一号的刀先清了角落,比如用直径6的最合理,这样R4的刀在角落就没有切到残料,很安全.

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8、光刀的时候如果允许分浅的地方和陡峭的地方,浅的地方走水平加工,陡峭的地方走等Z轴加工.如果做不到就全部走平行加工或等高加工.之后局部刀具间隙大的地方补一快刀路.
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9、光底的时候注意避开侧壁撞刀杆,光侧的时候清了底部.

8 q: {/ B6 _- T10、平面应用平底刀加工，少用球刀加工，减少加工时间。

11、合理设置公差，以平衡加工精度和电脑计算时间。开粗时，公差设为余量 的1/5，光刀时，公差设为0.01。

4案例简述数控加工过程
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! G" J( x+ Z% e6 A( C9 `$ x2 q1、通过PowerShape模块中生成的三维模型转换为PowerMILL模块所用模型。
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2、把毛坯设定为长方体，用D25R5圆角铣刀，采用平行区域清除模型，行距14mm，余量设置为0.3mm,进行一次开粗。
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  S7 W% q" k, g+ R3、计算残留边界，分别用D16、D12 、D8端铣刀，采用等高加工，余量0.3mm,进行残留加工。

4、以45°为界限的浅滩方式生成边界，处理此边界使其光顺。用D12R6球头刀在此边界内部采用平行加工的方式，行距设为0.15mm; 用D12R6球头刀在边界外部采用等高加工方式加工。然后可以把两种加工方式组合到一起生成刀具路径。这样处理是利用等高和平行精加工两种方式的优点进行组合，以节省时间，提高加工表面的精度。

1 ~1 Y& o. M5 |5 i1 k/ D5、用D16端铣刀，采用平行偏置的加工策略，进行平面加工。
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: g+ S' m: s% Z# D: V( [1 L. {; c( {6、计算残留边界，分别用D8R4、D6R3球头刀，采用平行精加工或等高精加工的方式，进行清角，以满足模具最小半径的要求。
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" C; p# ~' D3 l6 K  i8 j6 ^* s2 y7、经过后置处理生成针对特定机床的加工程序，并用DNC方式将此程序输入到机床的控制系统中进行加工，最终加工出合格的模具。

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