PowerMill9.0螺纹铣削功能在实践中的应用

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　图5刀具策略参数设定

　　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。

　　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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