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适读人群 :大中专院校、职业院校、技工学校和各类短期培训班数控技术应用专业师生,数控加工的工 独到的数控编程工艺思路分析,详实讲解PowerMILL高速编程全部功能,完整的高速加工编程综合例子,基于高速加工工艺的编程讲解,详细介绍PM-Post后处理文件订制,分粗、精、清角、线和孔加工等工步专门介绍,基于零件结构特征的高速加工编程和操作指南
作者精心准备案例,分享使用心得,附赠学习光盘,使读者成为PowerMILL高速加工编程达人。
内容简介
本书紧密结合零(部)件数控加工,详尽地做了数控编程工艺思路分析,讲解应用PowerMILL 2012各功能解决高速数控加工编程中问题的方式和操作方法。全书按数控加工工艺流程编排章节内容,第1~3章介绍PowerMILL 2012的基础知识、基本操作以及高速数控加工刀具路径方面的知识等内容,第4章集中讲解应用PowerMILL 2012编制高速粗加工刀具路径,第5章介绍应用PowerMILL 2012编制高速精加工刀具路径,第6章详细地讲解了刀具路径切入段、切出段和连接段各种方式和参数的设置,第7章介绍加工范围的控制方式和方法,第8章介绍用于引导和优化刀具路径生成的参考线及刻线加工编程,第9章讲解高速清角加工编程,第10章介绍孔加工编程,第11章介绍编辑刀具路径的方法及刀具路径的安全检查,第12章介绍高速加工编程综合实例,第13章介绍刀具路径后置处理方法及机床后处理文件的订制。为方便读者学习,本书附带了一张光盘,包含了书中所有的实例源文件以及部分实例的操作视频文件。 本书可供大中专院校、职业院校、技工学校和各类短期培训班数控技术应用专业师生使用,还可供机械加工企业、工科科研院所从事数控加工的工程技术人员参考。
目录
第2版前言
第1版前言
第1章 PowerMILL 2012概述 1
1.1 CAM技术与PowerMILL软件 1
1.2 PowerMILL软件的独特优势 2
1.3 PowerMILL软件的主要功能 3
1.4 PowerMILL 2012软件的工作界面 5
1.5 PowerMILL软件的基本概念 7
1.6 “文件”下拉菜单条详解 8
1.7 PowerMILL编程操作全过程及引例 11
第2章 PowerMILL 2012基本操作 23
2.1 设置 23
2.1.1 系统选项设置 23
2.1.2 用户自定义路径设置 24
2.1.3 系统颜色设置 24
2.1.4 PowerMILL命令显示功能 25
2.1.5 PowerMILL重设表格功能 25
2.2 PowerMILL软件的基本操作 25
2.2.1 PowerMILL软件中的鼠标操作 25
2.2.2 与加工项目文件有关的操作 26
2.2.3 图层和组合操作 27
2.2.4 模型分析与测量 28
2.2.5 模型分中 33
2.2.6 坐标系及用户坐标系设置 35
2.2.7 PowerMILL常用快捷键 38
2.3 PowerMILL数控编程的公共操作 38
2.3.1 创建毛坯 38
2.3.2 创建刀具 44
2.3.3 数控加工切削用量及其设置 49
2.3.4 计算安全高度 51
2.3.5 设置刀具路径开始点和结束点 54
第3章 高速数控加工刀具路径概述 58
3.1 数控加工刀具路径质量 58
3.2 高速加工对刀具路径的要求 60
3.3 PowerMILL刀具路径策略及其典型特点 63
3.4 数控加工工艺规划概述 66
3.5 高速加工切削用量 68
第4章 PowerMILL 2012高速粗加工编程 70
4.1 二维曲线区域清除 70
4.2 模型区域清除 76
4.2.1 模型区域清除策略概述 76
4.2.2 模型区域清除策略常用选项详解 81
4.2.3 刀具路径策略公共选项详解 91
4.2.4 PowerMILL 2012高速粗加工编程 111
4.3 模型轮廓粗加工策略 120
4.4 插铣 124
4.5 二次粗加工及残留模型 129
第5章 PowerMILL 2012高速精加工编程 141
5.1 向下投影精加工策略 142
5.1.1 平行精加工策略 143
5.1.2 精加工刀具路径刀位点的优化 151
5.1.3 平行平坦面精加工策略 158
5.1.4 偏置平坦面精加工策略 161
5.1.5 螺旋精加工策略 163
5.1.6 放射精加工策略 166
5.2 三维偏置精加工策略 169
5.3 等高层切精加工策略 173
5.3.1 等高精加工策略 174
5.3.2 最佳等高精加工策略 179
5.3.3 陡峭和浅滩精加工策略 182
5.4 轮廓精加工策略 185
5.4.1 轮廓精加工策略 185
5.4.2 线框轮廓加工策略 192
5.5 PowerMILL二维精加工策略 195
5.5.1 二维曲线轮廓 195
5.5.2 平倒角铣削 197
5.5.3 面铣削 200
第6章 刀具路径的切入切出和连接 203
6.1 刀具路径切入切出和连接概述 203
6.2 设置刀具路径的提刀和下切距离 204
6.3 设置初次切入方式 208
6.4 设置切入和切出方式 215
6.5 设置刀具路径延伸 219
6.6 设置刀具路径的连接方式 221
第7章 PowerMILL 2012加工范围控制 229
7.1 边界概述 229
7.2 创建边界的方法及其应用 230
7.2.1 毛坯边界 230
7.2.2 残留边界 232
7.2.3 已选曲面边界 236
7.2.4 浅滩边界 239
7.2.5 轮廓边界 243
7.2.6 无碰撞边界 246
7.2.7 残留模型残留边界 252
7.2.8 接触点边界 255
7.2.9 接触点转换边界 258
7.2.10 布尔操作边界 261
7.2.11 用户定义边界 264
7.3 编辑边界 270
第8章 参考线与刻线加工编程 272
8.1 引言 272
8.2 参考线概述 273
8.3 参考线的创建方法 274
8.4 编辑参考线 281
8.5 PowerMILL刻线加工编程 284
8.5.1 参考线精加工策略 284
8.5.2 镶嵌参考线精加工策略 292
8.5.3 参数偏置精加工策略 295
8.5.4 作为引导线使用的参考线 300
8.5.5 作为摆线粗加工刀具路径使用的参考线 303
第9章 PowerMILL 2012高速清角加工编程 307
9.1 拐角区域清除策略及编程实例 308
9.2 清角精加工策略 314
9.3 多笔清角精加工 319
9.4 笔式清角精加工 322
第10章 PowerMILL 2012孔加工编程 325
10.1 特征设置 325
10.1.1 定义特征设置 326
10.1.2 识别模型中的孔 327
10.2 孔加工策略 329
第11章 刀具路径的编辑及安全检查 338
11.1 刀具路径编辑 338
11.1.1 变换刀具路径 339
11.1.2 剪裁刀具路径 344
11.1.3 分割刀具路径 346
11.1.4 移动刀具路径开始点 348
11.1.5 更新区域 350
11.1.6 重排刀具路径 351
11.1.7 复制刀具路径 353
11.1.8 删除刀具路径 353
11.1.9 更新边界内的进给率 353
11.1.10 刀具路径组成元素的显示控制 354
11.1.11 刀具路径提起 356
11.1.12 替换刀具 357
11.1.13 设置开始点、结束点、快进和进给率 357
11.2 刀具路径安全检查 357
11.2.1 刀具路径碰撞检查 358
11.2.2 刀具路径过切检查 360
11.3 刀具路径仿真 362
第12章 PowerMILL 2012高速加工编程实例 368
12.1 计算刀具路径前的准备工作 368
12.2 数控编程详细操作步骤 369
第13章 刀具路径后置处理 389
13.1 PowerMILL后置处理 389
13.2 PowerMILL加工工艺文件制作 394
13.3 PM-Post机床选项文件订制 397
13.3.1 使用PM-Post后处理刀具路径 399
13.3.2 机床选项文件的修改与订制 402
13.3.3 按照NC程序模板的要求订制后处理文件 407
13.3.4 订制FANUC数控系统的四轴机床后处理文件 412
附录 416
附录A 提高刀具路径安全性的若干措施 416
附表B PowerMILL常用命令 417
参考文献 418
前言/序言
第2版前言 随着高速加工工具系统不断得到推广,作为工具系统组成要素之一的CAM软件也在不断地更新和改进。在生产应用层面,PowerMILL软件凭借其独特、优秀和稳定的高速加工刀具路径计算技术获得了广泛的应用。 本书是2012年3月出版的《PowerMILL高速数控加工编程导航》的修订版。几年来,高速加工机床技术、刀具技术以及PowerMILL软件高速加工编程功能等几方面均有较大发展,而且高速加工机床的应用量增速明显。为满足高速加工编程者的学习需求,对第1版进行了修订。 修订书增加了高速加工工艺方面的内容。编著者认为,编程的核心还是加工工艺,优良的工艺路线配合高效的刀具路径方能展现出高速加工的优势,否则极易造成欲速则不达的后果。 修订书介绍的PowerMILL软件版本提高到2012版,这个版本的应用面广泛,稳定性好,且高速加工参数设置方面得到进一步丰富。同时,新增高速加工编程注意点以及高速铣削参数举例。 为了能使读者对高速加工编程有一个全局的理解,新增了一个完整的高速加工编程综合实例。对全书所有的实例录制了教学视频。同时,修订书改正了第1版中一些表述错误的图片、词句等。 本书的定位仍然是一本面向初次接触借助CAM软件进行数控加工自动编程的学员的教材。为了确保实现这个目标,编著者特别注意入门知识的引入,理论知识与实际操作的对接,每一个操作步骤自始至终详细描述,相信读者在使用本书过程中应该能体会得到。 本书主要面向有志于从事数控编程的学生、技术人员以及对数控编程有兴趣的广大读者。本书可以作为大中专院校、技工学校和培训班师生的教材,也可以供工程技术人员以及社会有需要的人士参考。为方便读者学习,随书赠送的光盘中收录了书中全部实例源文件以及操作视频文件,读者在练习过程中可以调用它们。 由于编著者水平有限,书中难免存在一些错误和不妥之处,恳请各位读者在发现问题后告诉编著者,以便改正。 编著者 2016年3月
第1版前言 PowerMILL是英国Delcam公司面向机加工行业推出的2~5轴高速数控加工自动编程软件。该软件面向工艺特征,先进智能,基于工艺知识的积累进行编程优化,具有编程策略丰富、操作过程简单、刀具路径算法先进及编辑功能强大等特色,根据CIMDATA公司的统计数据,它已经成为数控加工行业市场增长率最高的CAM系统。 作为一本工程应用软件的教材,所关注的中心问题应该从实践中来,通过详尽的解释和演练,使读者掌握解决问题的技能并应用到实践中去,以解决实际工程问题为首要目标。在这样一种理念指导下,本书在编排时,尽量按数控加工的操作流程,提出问题,讲解PowerMILL 2011解决该问题的思路和方法。在基于应用的前提条件下,对PowerMILL 2011加工策略选项作了详尽的解释和举例。 编著者认为,工程应用软件教材不能仅仅着眼于操作技能这一层面,优秀的工具软件教材绝对不是简单的操作手册翻译本,而应该在讲解操作技能、步骤的同时,渗透零件结构加工性分析、工艺特征的划分及其加工策略选择、高速加工编程参数等知识,使读者领悟到机械加工的精髓—— 加工工艺思路,并能帮助读者培养或提高这种工艺分析能力。编著者一直追求着这样的目标,希望本书能够为读者抛砖引玉。 本书主要面向有志于从事数控编程的学生、技术人员以及对数控编程有兴趣的广大读者。本书可以作为大中专院校、技工学校和培训班师生的教材,也可以供工程技术人员以及社会有需要的人士参考。为方便读者学习,随书赠送的光盘中收录了书中全部实例源文件以及部分实例的操作视频文件,读者在练习过程中可以调用它们。 由于编著者水平有限,书中难免存在一些错误和不妥之处,恳请各位读者在发现问题后告诉编著者,以便改正。 编著者 2012年4月
《高级数控加工技术精要:从理论到实践的深度解析》 图书简介: 本书并非《PowerMILL 2012高速数控加工编程导航(第2版)》,而是面向广大数控加工从业者、技术爱好者以及相关专业学生的进阶读物,旨在系统性地梳理与深化数控加工的核心理论,并辅以详实的应用案例,引领读者穿越纷繁复杂的工艺流程,直抵高效、精准、智能加工的本质。本书不拘泥于特定软件的版本,而是着重于传授普适性的高级加工理念、策略与方法,为读者构建坚实的理论基础与卓越的实践能力,使其在面对各种复杂零件加工挑战时,能够游刃有余,实现生产效率与加工质量的双重飞跃。 第一部分:数控加工理论基石的重塑与升华 本部分将抛开基础的数控指令与操作,深入探讨影响加工效率和质量的根本性因素。我们将从材料科学的角度出发,剖析不同金属材料(如高硬度钢、钛合金、航空铝材等)的切削机理、塑性变形行为以及在高速切削过程中的应力应变特性。通过理解材料的内在属性,读者将能更深刻地认识到选择合适刀具、优化切削参数的科学依据,避免“试错式”的参数调整,实现“因材施教”的加工策略。 我们将重点解析切削力、切削热与刀具磨损之间的复杂耦合关系。通过对切削动力学的深入研究,讲解如何通过合理的刀具路径规划和切削参数设置,有效降低切削力的峰值,减少热量产生,从而延长刀具寿命,降低加工成本。例如,我们将详细阐述切削力模型在优化切削参数选择中的作用,以及如何利用有限元分析等仿真手段来预测和规避潜在的刀具失效模式。 此外,本书还将对切削振动及其抑制技术进行深度剖析。我们将从振源分析入手,探讨工件、刀具、机床刚性不足等可能引发的振动现象,并详细介绍包括刀具结构优化、切削参数调整、主动减振技术、以及新型阻尼材料应用在内的多种抑制切削振动的方法。理解并掌握这些技术,对于加工精度要求极高的零件,以及在轻刚性机床或薄壁工件加工中具有至关重要的意义。 第二部分:高级加工策略的创新与应用 本部分是本书的核心内容之一,我们将聚焦于当前数控加工领域最前沿、最具挑战性的加工策略。 高效仿形与曲面加工精要: 等距刀具路径的优化: 深入探讨等距刀具路径生成算法的原理,以及如何通过调整刀具半径、步距、倾角等参数,实现高效、无冗余的曲面覆盖。我们将详细讲解“恒定刀具轴向矢量”、“恒定刀具径向矢量”等概念,并结合实际案例分析其在不同曲面类型(如自由曲面、旋转曲面、多重曲面)上的应用优势。 崖壁加工与锐角处理: 重点关注崖壁加工的挑战,包括刀具干涉、余量不均等问题。我们将介绍针对不同刀具类型(球刀、锥度刀、圆角刀)的崖壁加工策略,如“底部优先”、“顶部优先”以及“混合策略”,并讲解如何通过调整刀具倾角、刀具轴向偏置等参数,实现高质量的崖壁加工。对于锐角区域的处理,我们将深入解析“刀尖补偿”、“圆角补偿”等技术,以及如何通过优化刀具路径的起始点与终点,避免过度切削或遗留加工痕迹。 曲面拂削与精修策略: 针对高精度曲面零件的精加工需求,本书将详细介绍“拂削加工”的核心理念。我们将探讨不同拂削策略(如平行拂削、等高拂削、放射拂削)的适用性,并重点解析刀具路径的密度、刀具倾角变化对表面粗糙度的影响。此外,还将介绍如何通过微小步距、微小切削深度,结合高质量刀具,实现亚微米级的表面光洁度。 高效腔体与型腔加工: 高效粗加工策略: 抛开传统的Zig-zag或Raster扫描方式,本书将深入介绍“自适应粗加工”和“区域清理”等高效粗加工策略。我们将讲解如何通过识别工件的几何特征,动态调整刀具路径,最大化刀具的切削效率,减少空刀量。对于复杂腔体,我们将重点阐述“分层切削”、“轮廓清理”等方法,确保余量均匀,为后续精加工打下良好基础。 等高精加工的优化: 详细分析等高精加工(Z-level finishing)在腔体加工中的应用,重点讲解如何通过调整等高步距、刀具轴向偏置,以及选择合适的刀具补偿方式,实现高精度、高效率的腔体表面加工。我们将探讨如何处理腔体底部、拐角处的加工难题,以及如何通过多刀具配合,缩短加工周期。 高速切削(HSC)与超高速切削(USH)的深入解读: HSC/USH的理论基础与优势: 详细解析HSC/USH加工的物理机理,即通过提高主轴转速和进给速度,减少单位时间内刀具与工件的接触时间,从而降低切削力,减少热量产生,提高加工精度和表面质量,并延长刀具寿命。 刀具选择与参数优化: 重点讲解适用于HSC/USH的刀具类型(如硬质合金刀具、陶瓷刀具、CBN刀具),以及刀具的几何参数(如前角、后角、螺旋角、刃倾角)如何影响切削性能。我们将提供一套系统性的HSC/USH切削参数选择指南,并结合实际案例,演示如何通过小切深、大进给的策略,实现材料的高效去除。 机床刚性与动平衡的重要性: 强调HSC/USH对机床刚性、主轴动平衡以及刀柄夹持精度的严苛要求。我们将讨论如何评估机床的HSC/USH适应性,以及如何通过适当的维护与升级,提升机床的加工能力。 第三部分:智能化与自动化加工的探索 本部分将引领读者走进数控加工的未来,探讨智能化与自动化技术在加工过程中的应用。 智能刀具路径规划与优化: 基于几何特征的自动识别: 介绍现代CAM软件中,如何利用先进的算法自动识别工件的几何特征(如平面、孔、槽、倒角、壁面等),并据此智能生成最优的刀具路径。 多策略融合与最优选择: 探讨软件如何整合多种加工策略,并根据零件的复杂程度、材料属性、加工精度要求,智能推荐或组合最优的加工方案。 碰撞检测与运动优化: 强调CAM软件强大的碰撞检测能力,以及如何通过优化刀具路径的运动轨迹,避免刀具、刀柄、工件、夹具之间的干涉,确保加工过程的安全与顺畅。 加工过程监控与自适应控制: 传感器技术与数据采集: 介绍在加工过程中,如何利用多种传感器(如力传感器、温度传感器、振动传感器、声发射传感器)实时采集切削过程中的关键数据。 实时数据分析与故障预警: 讲解如何通过对采集数据的实时分析,判断刀具磨损、切削状态是否异常,并及时发出预警,避免刀具损坏或工件报废。 自适应控制技术的应用: 深入探讨自适应控制(ACC)技术,即根据实时监测到的数据,自动调整切削参数(如进给速度、主轴转速、切削深度),以维持最优的切削状态,提高加工效率和稳定性。 数字化仿真与虚拟加工: CAM/CAE一体化仿真: 介绍CAM软件强大的仿真功能,如何模拟刀具运动轨迹、材料去除过程、切削力、切削热等,在实际加工前对加工方案进行验证与优化。 虚拟制造与工艺验证: 探讨通过虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术,实现加工过程的可视化,进行装夹、对刀、加工路径的预演,提前发现潜在问题,提高首次加工的成功率。 第四部分:典型复杂零件的加工实践案例分析 本部分将精选多类具有代表性的复杂零件,结合本书所传授的理论与策略,进行由表及里、由点及面的详细案例分析。每个案例都将包含: 零件几何特征分析与加工难点解析: 深入剖析零件的结构特点,识别加工过程中的关键挑战,如高精度曲面、薄壁结构、深腔、小R角、异形孔等。 加工策略的制定与选择: 结合零件特点,详细说明粗加工、半精加工、精加工等各个阶段所采用的加工策略,并解释选择该策略的理由。 刀具选择与排布: 详细列举所使用的刀具类型、规格、材料,并说明刀具在加工过程中的作用。 关键切削参数的设定与优化: 详细展示主要加工区域的切削参数(主轴转速、进给速度、切削深度、步距等)的设定依据,以及在实际加工中可能进行的优化调整。 加工过程中的注意事项与质量控制: 针对案例中的加工难点,提出具体的注意事项,如刀具的补偿方式、进刀方式、退刀方式等,并强调质量控制的关键点。 通过对这些典型案例的深入剖析,读者将能够将本书所学的理论知识与实际操作相结合,提升解决复杂零件加工问题的能力,真正做到学以致用。 本书特色: 理论与实践并重: 深入浅出地讲解数控加工的底层理论,并辅以大量的实际应用案例,让读者既知其然,又知其所以然。 前沿技术导向: 聚焦于当前数控加工领域最前沿、最具发展潜力的技术,如高速切削、智能规划、自适应控制等。 普适性强: 不局限于特定软件版本,而是致力于传授通用的高级加工理念与方法,适用于不同CAM软件的用户。 系统性强: 从理论基础到高级策略,再到智能化应用,层层递进,构建完整的数控加工知识体系。 启发性强: 鼓励读者独立思考,探索更优的加工方案,培养创新性的思维模式。 本书将成为所有致力于提升数控加工水平的专业人士不可或缺的参考书,助您在日新月异的制造领域中,始终站在技术的最前沿。