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PowerMill9.0螺纹铣削功能在实践中的应用

UGCAD视频网 / 2012-12-02
摘要:PowerMILL是一款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产品。相比其他的数控加工软件,PowerMILL更容易操作上手,计算速度更快,精度更高。其采用中文Windows用户界面,具有良好的人机交互功能,提供2.5~5轴完善的加工策略,能够帮助用户产生最佳的刀具路径方案,并且方案的修改和重新计算几乎在瞬间完成,缩短了近85%的刀具路径计算时间。

      Powermill是一款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产品。相比其他的数控加工软件,Powermill更容易操作上手,计算速度更快,精度更高。其采用中文Windows用户界面,具有良好的人机交互功能,提供2.5~5轴完善的加工策略,能够帮助用户产生最佳的刀具路径方案,并且方案的修改和重新计算几乎在瞬间完成,缩短了近85%的刀具路径计算时间。

      在PowerMILL9.0以后的版本里,系统新添了一内螺纹铣削钻孔循环类型,可铣削各种类型的螺纹,如直螺纹、锥螺纹和管螺纹等,而且可自动增加适当的切入、切出运动,与新的二维刀具补偿兼容。对这一新增功能,相应的文章不多,即使有也只是简单介绍,本文以加工M50×1.5mm,长度为30mm的内螺纹为例,结合实践,与手工编制螺纹程序的思路作一比较。对这一新增功能加以探讨,本文编制的程序皆适用于FANUC控制系统。

一、手工编程的操作步骤
1.刀具选择
选择φ20mm的单刃螺纹铣刀,定义刀具转速为S=1500r/min,进给量F=500mm/min。

2.数值计算
螺纹M50×1.5mm的底孔直径计算方法为:公称直径-1.0825×P(螺距)=50-1.0825×1.5=46.75(mm)。
螺纹的单边牙型高计算方法为:0.5413×P(螺距)=0.5413×1.5=0.81(mm)。

3.编程思路
(1)铣削内螺纹时,为了排屑方便,通常采用自下而上的铣削方法:先快速下到铣削深度,建立刀具半径补偿G41或G42,再圆弧入刀,铣刀每铣一周,刀具在Z轴方向上运动一个螺距(双线是导程)。铣削至孔口高度后,多走一个的螺距值高度,圆弧出刀,再取消刀具半径补偿,如图1所示。
(2)在径向上采用分层铣削的方式。通过修改刀具的半径补偿“D”值:第一次D=10.4,第二次D=10.1,第三次D=10.0。依次设定,从而达到粗、精加工的目的。

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图1 入、出刀点图

二、PowerMill铣削螺纹操作步骤
1. 模型输入
用其他三维软件造型生成一圆柱曲面,尺寸为螺纹的底孔直径(φ46.75mm),拉伸长度为30mm。另存为IGES的格式,导入到PowerMill里,过程略,结果如图2所示。

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图2 零件图

2.毛坯定义与模型分析
在主工具栏中,单击“毛坯”按钮打开毛坯表格对话框,在“由…定义”下拉菜单里选择“圆柱体”,单击“计算”按钮,系统将自动计算Z向长度数值与直径数值,如图3所示,单击“接受”按钮。

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图3 毛坯参数设定

3.定义刀具
单击刀具工具栏中的下拉箭头,选择端铣刀,系统会弹出“端铣刀刀具表格”对话框,设置一把φ20mm、名称为D20的立铣刀,如图4所示,完成参数设置后单击“关闭”按钮。

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图4 刀具设定

4.定义特征设置
单击“特征设置”,系统会弹出特征设置对话框,单击识别模型中的孔,选取工件表面,再单击“应用”按钮,最后单击“关闭”按钮。

5.选择加工策略
单击主工具栏中的“刀具路径策略”按钮,系统会自动弹出新的对话框。单击选择“钻孔”,在加工策略里选择“钻孔”,单击“接受”按钮,系统弹出“钻孔”对话框,参数设置如图5所示。单击表中“选项”,系统弹出“特征选项”对话框,依次选择点击:“选取→关闭(浏览器中的特征设置要在激活状态下,否则无法选取)→运用→接受”按钮。最终,系统生成的刀具路径如图6所示。

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图5 刀具策略参数设定
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图6 刀具路径示意图

其中,针对图5中的部分参数设定说明如下。
(1)“间隙”指的是与孔口之间的距离,一般设定为一个螺距值左右。
(2)“节距”指螺距,双线为导程。
(3)“转”指螺纹加工的总长度除以螺距,即:(螺纹长度+间隙)/螺距。
(4)进给率与主轴转速依据实际加工情况而定。

对图6所示的刀具路径颜色,需要注意的是:其中蓝色部分表示运动到孔底部,红色部分表示圆弧入刀与圆弧出刀,绿色部分表示铣削螺纹的运动轨迹。

6.刀具路径分析
(1)从图6中可以看出,所生成的刀具路径运行轨迹中,第一步是先快速下到铣削深度,这与手工编程思路基本一致的(即至下而上铣削)。接下来,圆弧入刀的方式避免了法向入刀的弊端,不仅起到保护刀具的作用,而且也保证了加工的精度。最后,加工至孔口时,多铣削一段距离(间隙设置为2mm)再圆弧出刀的方式,也与手工编程思路也基本一致。

(2)从图7中可以看到:在程序里增加了G41的刀具半径补偿指令,这其实可以通过修改机床操作面板偏置栏的半径补偿值实现。具体地,操作者可以依次将其设定为:第一次D=10.4,第二次D=10.1,第三次D=10.0,从而实现了分层铣削的效果。

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图7 部分参考程序

三、结语
从笔者所分析的简单实例中,可以看出,只要参数设置合理,PowerMill生成的铣削螺纹程序一样能达到手工编程的效果,从而免去了圆弧入刀时复杂的定位点计算问题,尤其是在加工锥螺纹和管螺纹等零件时,其优势更加突出,对于数学基础不好的操作者有很大的帮助。此外,铣削螺纹还有一些其他的方法,比如用PowerSHAPE画螺旋线,然后在PM中转为参考线加工,当然,也可以用等高精加工或者直线投影精加工等方法,实现相同的结果。(

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