PowerMILL 在数控加工中的应用

　　1 引言

　　PowerMILL是世界上著名的、功能最强大、加工策 略最丰富的数控加工编程软件系统，同时也是CAM 软件技术中最具有代表性的，相比UG、MasterCAM、 Cimatron等数控加工软件，更容易操作上手、计算速度 更快、精度更好些。其采用中文Windows用户界面， 良好的人机交互功能，提供2.5~5轴完善的加工策略， 帮助用户产生最隹的刀具路径方案，从而提高加工效率，尽量减少人工对参数的修改，快速产生粗、精加工 路径，并且方案的修改和重新计算几乎在瞬间完成， 几乎缩短85%的刀具路径计算时间，同时还能对刀具 进行干涉检查，避免刀具和工件的碰撞。在实体仿真 时，方便用户在加工前了解整个加工过程及加工结果，查询是否有漏加工的地方，以便数控编程人员能 更好地进行修改，得到更好的加工策略。

　　2 PowerMILL的优点

　　PowerMILL是目前非常优秀的CAM制造系统，主 要的优点体现在丰富的路径策略(如精加工策略、三维区域清除策略、2.5维区域清除策略、钻孔策略)、加 工残余分析、人性化后编修能力，全程自动的防过切， 智能化的干涉检查，刀轨优化等。PowerMILL是英国 Delcam公司开发的一款优秀的、独立的和基于知识的 专业三维加工软件，其技术在同行业中居世界领先地 位。PowerMILL 在模具加工中的使用越来越广泛， PowerMILL软件的主要特点如下：

　　(1)与CAD系统的无缝接口。

　　现代的产业结构的调整以及产品开发周期越来 越短，极大地增加了CAD与CAM 的异地化生产，这 就要求在不同软件中，零件模型能够相互转换， PowerMILL在此方面提供了极强的功能，PowerMILL 能够接受的CAD 模型类型，包括AutoCAD、CATIA、 Cimatron、I-DEAS、IGES、UG、Pro/E、SolidWorks、 STEP、Solid Edges等多种模型格式的文件，基本做到了与CAD 系统的无缝连接，另外其自身还提供了 Exchange转换软件，方便了用户，便于用户不同软件 之间的相互转换。

　　(2)面向高速加工。

　　a.智能化全程过切保护：现代的高速加工与传统 加工相比，其切削速度提高了5~10倍左右，在数控加 工过程中一旦有过切现象发生，其冲击力对机床、刀具都将带来极大的损害，甚至对人身安全造成伤害。 PowerMILL充分考虑了这些因素，采用了智能全自动 防过切处理，不需人工干预，全部由系统自动完成，极 大地提高了加工的安全性。

　　b.刀具过载保护：在型腔类模型的加工中，刀具与 毛坯第一刀的接触不可避免地会有全刀宽切削的产 生，这种全刀宽切削现象对刀具的使用寿命有很大的 危害。为了解决这种问题，PowerMILL给用户提供了 刀具过载保护功能—摆线加工，即当发生全刀宽切削 时，PowerMIIL会自动优化刀具路径，自动以摆线加工 策略进行处理，避免刀具过载，提高刀具路径的合理 性，使刀更加优化。

　　c.丰富的适合高速加工的细节处理：避免刀具在 加工过程中走刀方向的突然变化和保证刀具切削的 平稳性，PowerMILL允许用户采用水平圆弧、垂直圆 弧、螺旋、斜向等多种进退刀方式，使刀具能够高速地 切入切出工件，并且保证加工路径的合理性，同时， PowerMILL在刀具路径尖角处可采用圆弧光顺方式进 行优化处理，是刀路更加平稳合理，这些细节处理恰 恰满足了高速加工所要求的。

　　(3)刀杆、刀柄碰撞检查。

　　在实际数控加工中，编程人员总是希望采用尽可 能短的刀具对零件进行加工，来解决因刚性问题带来 的“让刀现象。然而在加工深腔类模具时，如果刀具 太短，刀杆或刀柄就会与工件产生碰撞，产生干涉碰 刀。PowerMILL为用户提供了刀杆、刀柄自动碰撞干涉检查功能，而且允许用户自己定义多级夹持。 PowerMILL不仅保证了刀具在加工过程中不会过切工 件，而且保证了刀杆，刀具夹持不会发生碰撞，消除了 操机人员和数控编程人员对此的忧虑，提高了加工的安全性。

　　(4)计算速度快。

　　PowerMILL有其独特的后处理方式，在相同的软硬 件平台上，编程时对同一工件采用相同的加工方式和 加工参数等。PowerMILL的后处理时计算时间仅为其 他软件所用时间的1/3。较快的计算速度使操作人员能 够对多种加工策略进行充分比较，以便选择最佳的加工策略，这样充分提高加工效率，缩短不必要的时间。

　　3 PowerMILL的二次开发

　　PowerMILL提供了两种二次开发接口：宏(macro) 接口和Visual Basic接口，这样方便用户按照自己喜欢的模式进行编辑，做出非常实用的二次开发程序， 这样可以使用户提高工作效率和工作质量。

　　(1)用宏指令进行二次开发。

　　在PowerMILL中，宏是一组PowerMILL内部指令的集合，其宏的录制和编辑运行非常的方便。用户可 以通过宏命令编辑自己的刀具库、模板库、加工策略等等，常用在右键快捷菜单中体现。如图1所示。

　　程序编程人员可以将经常使用的功能编辑到右键快捷键中，方便程序员的操作和效率的提高，在编 辑菜单时，完全是macro命令的使用，下面是右键快捷键菜单中macro命令部分内容：

　　U user_menu //右键菜单开始

　　T "POWER MILL外挂" //右键菜单名称

　　I "作者:张云峰(青岛理工大学)"

　　S //菜单选项间分隔线

　　M "刀路编辑" //一级主菜单名称

　　I "单双向切削互换" 1 "EDIT TOOLPATH ZIGZAG"

　　//二级子菜单

　　I "刀路变换" 1 "FORM TPXFORM"

　　I "反向" 1 "EDIT TOOLPATH REVERSE"

　　Z //主菜单结束

　　S

　　M "刀具库" //另一个一级主菜单

　　I "PM7_40刀位动态刀具库" 1 "Macro

　　D:powermillpmill2 刀具库PM7_40 刀位动态刀库

　　20070917.mac"

　　……

　　除此之外，还可以将一些常用刀具参数(如尺寸， 切削速度，进给速率等)，常用的编辑策略(精加工策 略，半精加工策略等等)做成宏模板，放到右键菜单 中，通过macro编辑到菜单中，下面是一个D50R5.0刀 具参数的模板： "D50R5.0" 1 "CREATE TOOL 'D50R5.0' TIPRADIUSED EDIT TOOL 'D50R5.0' DIAMETER 50 EDIT TOOL 'D50R5.0' TIPRADIUS 5.0 FORM FEEDRATE EDIT PRATE 500 EDIT FRATE 2500 EDIT RPM 1800 FEEDRATE ACCEPT PowerMILL中macro命令的应用非常简单方便， 可以任意编辑自己想要的宏程序，甚至后处理，刀具 库，机床库，出程序单等等都可以编辑到菜单中，甚者 可以实现程序后处理到出程序单一体化过程，非常方 便编程人员，这样可以使编程的效率有很大的提高。

　　(2)用Visual Basic进行二次开发。

　　方法是通过VB中菜单“工程/部件”调出部件对 话框，并选中Delcam PowerSolution OLE control，调 入PowerSolutionOLE.OCX控件后，进行编程。在用 vb 进行编程的时候，可以通过macro 程序来进行帮 助。下面是三个最基本的命令：

　　PowerMILL31.connect psstartpowermill

　　//启动PowerMILL

　　PowerMILL31.connect

　　// 连接上PowerMILL

　　PowerMILL31.disconnect

　　// 退出PowerMILL

　　下面是用VB编辑的一个用于定位坐标的一个小 软件，如图2所示。

　　模型定位中的部分代码：

　　Private Sub cmdExcute_Click()

　　Dim dx As Double

　　Dim dy As Double

　　Dim dz As Double

　　Dim ZMax As Double

　　//定义XYZ坐标值变量

　　……

　　If chkRotateY180.Value = 1 Then

　　txtAngle.Text = 180

　　//绕Y轴旋转180度

　　cmdRotate_Click(1)

　　End If

　　pm.GetModelSize "", xmin, xmax, ymin, ymax,

　　ZMin, Zmax

　　//定义当前零件，xyz坐标位置

　　Select Case F20.Tag

　　Case "0"

　　dx = -xmin

　　//X的值为X轴最小处

　　Case "1"

　　dx = -(xmin + xmax) / 2

　　Case "2"

　　dx = -xmax

　　……

　　4 PowerMILL的仿真机床测试

　　当编完程序后，需要进行虚拟仿真，观察刀具是否有碰撞过切，然而在一般的模拟过程中只能体现出 来刀具和加工零件，而不能模拟刀具主轴头是否和工 件碰撞，尤其是在五轴机床中，PowerMILL恰恰能解决这个问题。

　　机床测试包括的文件如下：

　　.mac是机器启动的宏文件

　　.mtd是仿真机器设置和选择启动文件

　　.pmlth是PowerMILL tool文件

　　.xsd是仿真机器设置定义文件

　　.dmt是仿真机器的三维文件

　　一般来说，机器的仿真包括3个：桌子、旋转轴桌子、主轴头。 机器的三维文件是要自己用UG、Pro/E、 Solidworks等三维软件根据机床的实际情况提前做好 的。往往将三维文件的格式先转换为stl格式(证书信 任列表)，然后在转为dmt格式的文件(仿真机器的三 维文件)。下面是一个是编写的一个table-tableAC五 轴简单机床，AC轴是旋转轴A轴绕X轴旋转，C轴绕Z 轴旋转。如图3所示。

　　下面是程序中的部分代码：

　　Z="0" /> //桌子与桌子的机械原点

　　Z="600" I="0" J="0" K="1" />

　　//桌子与主轴头的机械原点

　　"machine_parts/ //代表三维文件目录，column_a.

　　dmt" /> //代表目录里的文件

　　//机器零件的名

　　称=头

　　……

　　//机器零件

　　定义轴

　　// 定义A轴和轴的界限

　　//定义A轴和轴的位置及矢量

　　...

　　//

　　定义A轴的三维模型

　　//定义A轴的三维模型的颜色

　　//定义B轴

　　…

　　K="1" /> //定义B轴和轴的位置及矢量

　　//定

　　义A轴的三维模型

　　// 定义A轴的三维模型的颜色

　　//机器零件的名称=桌子(工作台)

　　5 结束语

　　PowerMILL在数控加工过程中，极大地方便了编 程人员的操作，简单易懂的操作和清楚明了的加工策略，对于新的编程人员非常容易上手，极大地提高了数控编程人员的效率。对软件的二次开发，使我们对软件功能的理解和应用更加熟练，利于我们对软件进行更深层次的应用。在熟练掌握PowerMILL软件功 能的情况下，通过对其深入研究，任何人都可以开发出适用于本单位和个人习惯的工具，为提高工作效率和编程质量服务。