Power MILL软件在金工实习教学中的应用

张建强，黄 宇

（华南理工大学 广州汽车学院，广东 广州 510800）

Power MILL是英国Delcam公司开发的一款独立的CAM软件，操作界面简洁易懂，支持由其他软件所产生的曲线、曲面和实体模型，也支持通用格式如IGES格式的模型数据，广泛应用于航天航空、汽车、船舶、内燃机、家用电器、轻工业产品等行业，尤其对塑料模、压铸模、橡胶模、锻模、大型覆盖件冲压模、玻璃模具等有明显优势。

本文主要介绍Power MILL软件在金工实习教学中的应用。金工实习是一门实践性很强的技术基本课，是机械类专业学生熟悉加工生产过程、培养实践动手能力的实践性教学环节，是必修课。它包括车工、铣工、数控车、数控铣、加工中心、特殊加工（线切割，电火花加工）、钳工、沙型铸造等。在金工实习的教学中，学生需要学习的工种数量较多，而且各工种的学习时间短。根据这些特点，在教学环节中必须注重通俗易懂，明确要点。

金工实习教学中需要使用Power MILL软件进行编程的工种，有数控铣床和加工中心机床。据了解，机械类专业的学生在金工实习中，学习数控铣床或加工中心的时间分别为2天，利用Power MILL软件学习编程的时间比较有限，所以在Power MILL软件教学中分为4个部分：模型的工艺分析，加工前的设置，刀具路径策略选择和后处理。下面通过一个例子并结合教学中总结的经验，来说明Power MILL在金工实习教学中的应用。

1 模型的工艺分析

加工工艺分析，是数控加工的重要步骤，起到核心作用。数控加工软件在整个数控加工过程中，需要加工工艺分析来做指导。首先是对模型的复杂程度做分析，了解该模型的表面特征和轮廓的形状，确定是否有难加工或者特别需要注意的区域，这样有助于选择加工的走刀方法；然后进行工艺规划，主要是完成工步的安排，确定模型的加工顺序以及加工策略的参数。

1.1 模型分析

如图1所示本例为凸模的模型，根据模型的特征，可以分为3个区域：即分别为平面、凹槽和轮廓。其中凹槽的深度比较浅，轮廓有内凹圆弧。

图1 凸模模型

1.2 工艺规划

该凸模是个平面为主的零件，整个零件没有曲面，平面和轮廓也不存在拔模角，粗加工采用“三维偏置区域清除策略”来加工。模型的顶面和底面是个平面，所以对该区域采用“平行平坦面精加工”策略。模型中的凹槽，可以通过建立特征或者边界线，采用“2.5维区域清楚”策略进行加工。模型中的轮廓，可以在对平面进行加工时同时加工。具体的工步安排如表1所示。

表1 工步安排表

2 加工前的设置

当数控加工工艺规划确定后，把需要加工的模型数据导入到Power MILL软件中，然后进行加工前的设置，Power MILL加工前的主要设置有建立坐标系、创建毛坯、设置安全高度、建立刀具等等，在这里主要介绍数个重要的设置。

2.1 建立坐标系

在浏览器中右击（模型），在弹出菜单中选择（属性）命令，弹出模型属性的对话框可以看到（如图2），世界坐标系位于模型的最底面且在X轴Y轴的中心。下面就利用世界坐标系，来建立加工时候所需要的坐标系。新的坐标系，放在模型的中心和模型最顶面。

图2 模型属性信息框

在浏览器中右击（用户坐标系），在弹出菜单中选择（产生用户坐标系）命令，此时可以看到新建的坐标系和世界坐标系是默认重合的，在产生用户坐标系的对话框中，点击（相对位置距离）选项的（距离）文本框，输入数值30，点击Z图标。则建立好了坐标系,这时候要右击该坐标系选择(激活)命令。

2.2 创建毛坯

毛坯是产生刀具路径和NC程序的前提。在主工具栏中单击（毛坯）图标，弹出（毛坯表格）对话框，在（由……定义）下拉列表中选择（方框）选项，在（估算限界）中，公差为0.01 mm，类型为模型，拓展为0，钩选（显示）框，点击（计算），然后在（限界）中把（最大Z）设置为0，按回车，把（透明度）按钮拉到最左边，完成毛坯设置（如图3所示）。

图3 毛坯设置

2.3 设置安全高度

2.4 创建刀具

右击浏览器中的（刀具）选项，在弹出菜单中选择（产生刀具）命令，选择（端铣刀）命令，如图4所示。

图4 在浏览器中创建刀具

弹出（端铣刀刀具表格）对话框，所设置刀具参数如下，单击（关闭）：

名称——D16；

直径——16 mm；

刀具编号——1。

同理构建刀具：

名称——D10；

直径——10 mm；

刀具编号——2。

在图形区域中出现的刀具以黄色线框显示表示当前激活的刀具，白色线框表示未激活的刀具，如果要控制刀具的显示状态，可以点击该刀具前面的图标。

3 加工策略的选择

Power MILL软件提供了许多优秀的加工策略，可以选择2.5维或3维区域清除策略来做粗加工，该策略的参数容易控制，走刀效果好；还提供多种精加工策略，例如等高精加工、三维偏置精加工、最佳等高精加工、参考线精加工、平行平坦面精加工等。在本文中主要介绍数个常用且有代表性的加工策略来说明。

3.1 创建粗加工三维偏置区域清除模型策略

（1）设置进给率。单击主工具栏上的（进给率）图标，在此设定的切削参数为锌铝合金的工件，弹出对话框设置如下：

快进速度——2500 mm/min；

下切速度——800 mm/min；

切削速度——1600 mm/min；

主轴转速——1800 r/min；

单击（接受）按钮。

（2）创建粗加工三维偏置区域清除模型策略。单击主工具栏上的(创建刀具路径)图标，弹出对话框，单击(三维区域清楚)标签，选择(偏置区域清楚模型)选项，单击(接受)按钮，弹出(偏置区域清楚模型)对话框。

根据工艺规划设置对话框的参数如下：

名称——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。

其他参数均采用默认设置，单击（应用）按钮，Power MILL开始计算刀具路径。

计算结束后，对话框各个选项呈现灰色，单击（取消）按钮，生成如图5所示的刀具路径。

图5 生成的刀具路径

3.2 创建2.5维偏置区域清除特征设置

（1）产生边界。为了方便选择凹槽的底面，点选图形的阴影图标，图形不要点选线框图标，然后按住shift键，选择3个凹槽的底面如图6所示。

图6 点选底面

在浏览器中右击（边界）选项，弹出菜单选择（定义边界）里的（已选曲面）命令，如图7所示。

图7 在浏览器中生成边界

弹出（已选曲面边界）对话框，设置如下：

名称——1

公差——0.01 mm

余量——0 mm

刀具选择——D10

单击（应用）按钮，生成边界如图8所示。

图8 产生边界

快进速度——2500 mm/min；

下切速度——600 mm/min；

切削速度——1000 mm/min；

主轴转速——2500 r/min。

单击（接受）按钮。

（3）创建刀具路径。单击主工具栏上的(创建刀具路径)图标，弹出对话框，单击(2.5维区域清除)标签，选择(偏置区域清楚特征设置)选项，单击(接受)按钮，弹出(偏置区域清楚特征设置)对话框。

根据工艺规划设置对话框的参数如下：

名称——D10-J1；

刀具——D10 mm；

公差——0.01mm；

余量——0 mm；

行距——8 mm；

最终轮廓路径——最后Z高度；

最终轮廓路径余量——0 mm；

Z轴下切类型——斜向；

等高切面——边界。

其他参数均采用默认设置，单击（应用）按钮，Power MILL开始计算刀具路径。

计算结束后，对话框各个选项呈现灰色，单击（取消）按钮，生成如图9所示的刀具路径。

图9 生成的刀具路径

3.3 创建平行平坦面精加工策略

（1）设置进给率。单击主工具栏上的（进给率）图标，弹出对话框设置如下：

快进速度——2500 mm/min；

下切速度——800 mm/min；

切削速度——600 mm/min；

主轴转速——3200 r/min

单击（接受）按钮。

（2）创建刀具路径。单击主工具栏上的(创建刀具路径)图标，弹出对话框，单击(精加工)标签，选择(平行平坦面精加工)选项，单击(接受)按钮，弹出(平行平坦面精加工)对话框。

根据工艺规划设置对话框的参数如下：

名称——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——无；

边界——无。

图10 平行平坦面精加工刀具路径

其他设置为默认，单击（应用）按钮，Power MILL开始计算刀具路径。

计算结束后，对话框各个选项呈现灰色，单击（取消）按钮，生成如图10所示的刀具路径。

4 程序后处理

完成刀具路径策略的选择，最后按照教学中所用的机床系统来完成后处理，生成数控代码，在此以系统为FANUC OI MC的加工中心机床为例，完成后处理。

4.1 设置路径和模板

在浏览器中右击（NC程序）按钮，弹出菜单，选择（产生NC程序）命令，弹出NC程序对话框，选择输出文件的保存路径，然后点击（机床选项）后面的图标，选择（fanuc.opt）文件，点击（打开）按钮，如图11所示。

图11 选取机床选项文件名

最后点击（接受）按钮，此时生成了NC的模板。

4.2 生成NC代码

把生成的刀具路径添加到NC模板中，在资源管理器中右击刀具路径项目，选择（增加到NC程序）选项，在浏览器中右击（NC程序）按钮，弹出菜单选择（全部写入）命令，最终程序代码如图12。

图12 最终程序代码

5 结束语

教学需要不断地总结和创新，教学效果和水平才会提高。根据金工实习数控加工工种教学时间短、内容较多的情况，和Power MILL软件的特点，在数控加工的教学中，我们把教学内容精简凝练，通俗易懂的归纳出来，既要让学生了解数控加工工艺，又让学生掌握Power MILL软件的应用。在以后的金工实习中，希望让学生学到更多的知识，同时也希望同行能给予指正，为金工实习的教学水平作出贡献。

[1]张木青、于兆勤.机械制造工程训练[M].广州：华南理工大学出版社，2007.

[2]夏 天，单 岩.Power MILL数控编程基础教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3]单 岩，聂相虹.Power MILL数控编程应用实例[M].北京：清华大学出版社，2006.

[4]徐宏海.数控加工工艺[M].北京：化学工业出版社，2005.