基于Powermill刀具路徑區域控制策略
PowerM I LL是一款加工策略豐富的2一5軸的數控加工編程軟件，具有完善的碰撞和過切檢查功能。由于曲面類工件的曲面元素之間連接關系復雜，如何采取措施控制刀具路徑區域，保證產品質量，提高加工效率，是在應用軟件時需考慮的關鍵問題之一。1應用殘留邊界控制加工區域 粗加工過后，在模型狹窄區域殘留了大量加工余量，這些余量的集合就是殘留模型。如圖1所示的座子工件，使用大直徑刀具(32 mm球刀)精加工后，在模型曲面與曲而相接的地方，會因刀具直徑過大無法切入而產生殘留，如圖2所示。這些殘留使川下一工序刀具(如10 mm球刀)沿殘留模型的輪廓走一圈就會形成殘留邊界，如圖3所示。因此，殘留邊界是指上一工序中使用大刀具無法加工的區域的輪廓線。 本例工件用32 nim球刀精加工后，殘留材料的高度不一，不便于使用小直徑刀具直接進行清角加工，可用殘留邊界將這些區域劃分出來單獨加工。 具體操作步驟為: ①創建10mm球刀。 ②計算殘留邊界。在Powermill資源欄中，右擊“邊界”樹枝，在彈出的快捷菜單中選擇“定義邊界”“殘留”，打開殘留邊界表格，設置參數，系統計算出殘留邊界，如圖3所示。 ③殘留區域加工。運用平行精加工刀具路徑加工殘留區域，刀具路徑如圖4所示。2應用“淺灘”邊界控制加工區域 Powermill系統中提到的“淺灘”區域是指工件上平坦或接近平坦的區域，系統用淺灘角來區分工件上的淺灘區域。淺灘邊界即這些平坦(或接近平坦區域)輪廓經過偏置刀具半徑后形成的輪廓線。 如圖5所示氣蓋工件，其加工表面既有平坦區域，也有陡峭區域，單獨運用三維偏置刀具路徑，系統沿三維方向等距形成刀具路徑，可完成工件全面型面的加工，但在陡峭區域殘留高度不穩定，表面質量不高，加工效果不理想。 若單獨使用等高精加工刀具路徑，系統在模型的陡峭區域生成行距均勻的刀具路徑，但在工件較為平坦的部分，行距逐步增大，殘留高度越來越大，表面質量不高;而在工件平坦的部位則無法生成刀具路徑。 若在編程過程中，川淺灘邊界區分出平面和陡峭區域，在平坦區域用三維偏置精加工策略或平行精加工策略生成刀具路徑，在陡峭區域則川等高精加工策略生成路徑，則可使加工效果較為理想。 具體操作步驟: ①設置上限角10.下限角0,Φ10 inn，球刀，計算出淺灘邊界，如圖7a所示。 ②用三維偏置刀具路徑加工平坦面，如圖7b所示。 ③用等高精加工刀具路徑加工陡峭面，如圖7c所示。3應用曲面邊界控制加工區域 曲面邊界是選定待加工曲面和刀具后，系統計算刀具在所選曲面邊緣上產生的邊界線。應用曲而邊界控制加工區域可嚴格控制刀具只加工所選曲面，而不接觸到相鄰的、未選取的曲面，可有效避免過切現象的產生。如氣蓋工件底部平面精加工時，可應用曲面邊界控制加工區域。 具體操作步驟: ①創建10 mm球刀。 ②創建偏置平坦面刀具路徑，如圖8a所示。 ③產生曲面邊界。選定需加工的平坦面，在Pow-ermill資源欄中，右擊“邊界”樹枝，在彈出的快捷菜單中選擇“定義邊界”、“已選曲面”，打開邊界表格，設置參數，系統計算出曲而邊界，如圖8b所示。 ④應用曲面邊界控制加工區域，如圖8c所示。4應用無碰撞邊界控制加工區域 無碰撞邊界通過設置刀具及其夾頭的長度和直徑參數來計算加工時不會與模型發生碰撞的區域，從而形成無碰撞邊界。加工時，邊界內的表面可用短刀具進行加工，邊界外的表面可用更長一些的刀具進行加工。如圖9所示車燈罩凹模工件，工件深約400 mm,為提高刀具剛度，減小振動，確保較高的加工表面質量，擬采用兩把直徑20 mm的球刀進行精加工，刀具伸出長度分別為70 mm和120 mm，由系統計算出已裝夾的短刀具(刀具伸出長度為70 mm)能加工到的不與模型產生碰撞的部位，應用無碰撞邊界控制加工區域，提高加工效率。 具體操作步驟: ①創建兩把20 mm球刀，伸出長度分別為70 mm和120 mm. ②產生無碰撞邊界。在Powermill資源欄中，右擊“邊界”樹枝，在彈出的快捷菜單中選擇“定義邊界”、“無碰撞邊界”，打開無碰撞邊界對話框，設置參數，系統計算出無碰撞邊界，如圖9a所示。 ③使用短刀具在無碰撞邊界內創建三維偏置精加工刀具路徑，如圖9b所示。 ④使用長刀具在無碰撞邊界外創建三維偏置精加工刀具路徑，如圖9c所示。5結語 在曲面數控加工中，刀具軌跡的優劣直接影響其加工精度和加工效率。針對工件、機床及刀具特點，基于Powermill軟件應用殘留邊界、淺灘邊界、曲面邊界和無碰撞邊界，可有效規劃加工區域，提高曲面的加工精度與加工效率。