1.6 PowerMill 2020的操作要点

1.6.1 刀具库的创建

1．设定刀具库文件的存储位置

刀具库文件可存储至系统的任意位置。不建议将文件存储在系统盘，因为系统崩溃时这些文件将无法找到。PowerMill 2020刀具库的默认路径是：X:\ProgramFiles\Autodesk\PowerMill 2020\file\tooldb\tool_database.mdb。

在“刀具”选项卡中找到“数据库”子项，单击右下角的图标打开数据库管理器，即可在“数据库设置”中编辑文件路径，如图1-6所示。

2．产生刀具并加入刀具库

在PowerMill 2020软件中，一把完整刀具各部位的定义如图1-7所示。

在如图1-7所示的刀具中，切削部分是指刀具中带有切削刃的部分，刀具切削刃之上的光杆部分称为刀柄，夹持是指装夹刀具的部分，包括我们常说的加热杆、刀柄（如BT40刀柄），甚至可以包括机床的主轴头部分。

PowerMill 2020软件创建刀具的操作过程非常简单。在资源管理器中右击“刀具”树枝，弹出“刀具”快捷菜单。在“刀具”快捷菜单中，单击“创建刀具”，弹出刀具类型菜单，如图1-8所示。

在刀具类型菜单中，选择“刀尖圆角端铣刀”，打开“刀尖圆角端铣刀”表格。在表格中，刀具切削刃部分参数的具体含义如图1-9所示。

要完成一个零件的加工，可能会用到多把刀具。在创建刀具时，系统默认使用递增的自然数作为刀具名称来命名每把刀具（见图1-9）。

填写完刀尖参数后，单击“刀柄”选项卡，打开“刀柄”选项卡表格，如图1-10所示。单击添加刀柄按钮（），填写刀柄参数，即可创建刀柄。

在概念上，PowerMill 2020软件中所指的刀柄部分区别于通常所说的刀柄，它是指刀具的光杆部分。另外，刀具的刀柄部分根据直径大小不同可能分为好几段。如果需要，可以多次单击添加刀柄按钮，加入不同直径、长度的刀柄。

如果存在形状特别复杂的刀柄，PowerMill 2020软件还提供通过二维轮廓线（参考线）来创建刀柄的功能。首先创建一条新的参考线，在绘图区的XOY平面上绘制一个可以绕Y轴形成回转体的二维轮廓，然后在“刀柄”选项卡中单击选取参考线按钮（），选择所绘制的参考线，再单击通过已选参考线创建刀柄按钮（），即可完成异形刀柄的创建。

填写完刀柄参数后，单击“夹持”选项卡打开“夹持”选项卡表格。单击添加夹持按钮（），填写夹持参数，创建夹持，如图1-11所示。

到此，刀具即创建完成。

若有把握不会发生刀具与工件碰撞的情况，亦可不创建刀柄与夹持部件。但需注意，如果刀具没有夹持部件，软件将无法进行碰撞检查。

在PowerMill 2020资源管理器中，双击“刀具”树枝展开刀具列表，即可见刚才创建的“d6r2”刀具。右击刀具名称，弹出“d6r2”快捷菜单，如图1-12所示。该菜单提供了一些常用的刀具参数编辑工具。选择“阴影”命令，在绘图区可见创建的刀具。

“刀尖圆角端铣刀”表格中的“夹持轮廓”选项卡用于计算指定刀具路径不发生碰撞所允许的最大刀具夹持轮廓。经过此计算，若当前刀具夹持处在允许的最大刀具夹持轮廓内，则不会发生碰撞。此时即无须再次进行单独的刀具路径碰撞检查。

“夹持轮廓”选项卡的应用步骤：

1）创建出一把含夹持的完整刀具。

2）使用该刀具计算出一条刀具路径。

3）在PowerMill 2020资源管理器中右击当前激活的刀具，在弹出的菜单中单击“设置”，打开“刀尖圆角端铣刀”表格，切换到“夹持轮廓”选项卡，按图1-13中的步骤进行计算，计算结果于“状态”栏中显示。若状态显示为“×”，则表示刀具与工件存在碰撞；如果显示为“√”，则表示安全。

另外，如果能从刀具商处获得某型刀具的切削用量参数，还可以在创建刀具时输入切削参数，这样在后期设置进给和转速时就可以直接使用刀具设置中的切削数据，操作步骤如下：

打开“刀尖圆角端铣刀”表格，单击“切削数据”选项卡，打开“切削数据”选项卡，单击右下方的编辑切削数据按钮（），弹出“编辑切削数据”表格如图1-14所示。在此表格中，按照刀具商提供的切削数据填入刀具/材料属性、切削条件即可。

完成对刀具全部参数的定义后，单击“刀尖圆角端铣刀”表格右下角的添加刀具到数据库按钮（）即可把刀具保存到数据库中，以便今后调用。

3．从刀具数据库中调用刀具

在PowerMill 2020软件的功能图标区选择“刀具”→“数据库”，打开“刀具数据库搜索”表格。根据图1-15所示选项即可调出刀具数据库存有的刀具。

1.6.2 坐标系的创建

1．PowerMill坐标系的概念

在PowerMill 2020的操作过程中，会涉及以下几种坐标系。

1）世界坐标系：是CAD模型的原始坐标系。如果CAD模型中有多个坐标系，系统默认零件的第一个坐标系为世界坐标系。在PowerMill 2020中，模型的世界坐标系是唯一的、必有的。默认线条为白色实线。

要隐藏世界坐标系或绘图区左下角的激活轴，可以在绘图区空白处右击，取消勾选“显示世界坐标系”或“显示激活轴”。

2）用户坐标系：是编程者根据加工、测量等需要创建的建立在世界坐标系范围和基础上的坐标系。默认线条为浅灰色虚线（激活状态为红色实线），一个模型可以有多个用户坐标系。

3）编程坐标系：是计算刀具路径时使用的坐标系。三轴加工时一般使用系统默认坐标系（即世界坐标系）计算刀具路径；而在3+2轴加工时常常创建并激活一个用户坐标系，此用户坐标系即为编程坐标系。

4）后置NC代码坐标系：是在对刀具路径进行后处理计算时指定的输出NC代码的坐标系。一般情况下，编写刀具路径时使用的编程坐标系就是后置NC代码坐标系。三轴加工时，模型的分中坐标系（对刀坐标系）即是后置NC代码坐标系；而在3+2轴加工时，虽然编程坐标系是用户坐标系，但在后处理时应选择模型的分中坐标系作为后置NC代码坐标系。

2．创建用户坐标系

根据编程需要，可能创建多个用户坐标系。用户坐标系的创建步骤如下：

在PowerMill 2020资源管理器中右击“工作平面”树枝，在弹出的快捷菜单中选择“创建工作平面”，在功能图标区中即会弹出用户坐标系编辑器，如图1-16所示。

在图1-16所示的编辑器中，X、Y、Z轴用户坐标轴定向工具中提供了多种常用的用户坐标系快捷创建方法。单击X、Y或Z轴任一方向的定向按钮，弹出图1-17所示表格。其中，“对齐工作空间”选项下的六个按钮分别是将工作平面轴与指定工作空间的X、Y、Z、-X、-Y、-Z轴对齐；“对齐项目”选项下的按钮功能如下：

1）（对齐于刀具）：单击该按钮来创建方向矢量与激活刀具对齐的用户坐标系。

2）（对齐于几何形体）：单击该按钮，并在模型上选择一个面，系统在当前激活坐标系的原点处创建一个Z轴垂直于该面的用户坐标系。如果选择的面是曲面，创建出的用户坐标系Z轴与曲面上单击处的外法线一致。

3）（对齐于查看）：单击该按钮来创建X轴水平、Y轴铅垂、Z轴垂直于显示器屏幕的用户坐标系。

4）（对齐直线）：单击该按钮来创建通过单击两点定义方向矢量的用户坐标系。

1.6.3 毛坯的创建

创建毛坯的操作步骤为：在功能图标区单击“毛坯”选项按钮，打开“毛坯”表格如图1-18所示。

在实际加工中毛坯可能不仅仅是圆柱形，还可能是各式各样的形状。因此，PowerMill 2020提供了多种创建毛坯的方法。在“毛坯”表格中，单击“由…定义”的下拉菜单，即可展开创建毛坯的五种方法。

1．方框

定义一个方形体积块作为毛坯。方形毛坯的尺寸有两种给定方式。一种方式是在“限界”栏直接输入方坯的X、Y、Z极限尺寸，按回车键后完成毛坯创建（不需要单击“计算”按钮）；另一种方式是在“估算限界”栏内“类型”选项的下拉菜单中选定计算毛坯的依据后，单击“计算”按钮，由系统通过计算获得毛坯。

计算毛坯的依据包括：

1）模型：根据模型的X、Y、Z值来计算毛坯的X、Y、Z极限尺寸。

2）边界：由当前激活的边界来计算X、Y尺寸，毛坯的Z尺寸由操作者手工输入。选用这个功能的前提条件是已经创建并激活了某一条边界。

3）激活参考线：由当前激活的参考线来计算X、Y尺寸，毛坯的Z尺寸由操作者手工输入，此功能要求首先创建并激活某一条参考线。

4）特征：根据PowerMill 2020资源管理器内的“特征组”（通常是一组孔）来计算毛坯的大小。在实际操作中比较少用。

2．图形

利用现有的二维图形文件（扩展名为pic）来创建毛坯，毛坯的Z尺寸由操作者手工输入。

3．三角形

利用现有的三角形模型文件（扩展名为dmt、tri或stl）直接作为毛坯。这种方式与利用图形创建毛坯类似，都是由外部图形来定义毛坯。它们的区别在于，“图形”是二维线框，而“三角形”是三维模型。

4．边界

利用已经创建好的边界来定义毛坯，毛坯的Z尺寸由操作者手工输入，此方式类似于用图形的方法来创建毛坯。

5．圆柱

创建圆柱体毛坯。

1.6.4 切削用量的设置

切削用量的选取在机械加工过程中占据着极其重要的地位，它的选择恰当与否直接影响加工出的零件尺寸精度、表面质量、刀具磨损，以及机床和操作人员的安全。初学铣削的操作者往往对切削用量的选择很迷惑，需要树立的一个重要观念是：切削用量的选择是要靠不断积累的切削经验判断的。所谓有经验的加工人员，其经验大部分就是指使用不同刀具、不同材料和机床进行切削而积累的切削用量选择经验。PowerMill 2020软件主要用于铣削，所以本文主要介绍铣削用量方面的知识。

1．铣削用量的含义

铣削用量是指在铣削过程中铣削速度（v_c）、进给量（f）、背吃刀量（a_p）和侧吃刀量（a_e）的总称，它们分别是：

1）铣削速度v_c：铣削主运动（即刀具的旋转运动）的瞬时速度，一般用主轴转速来表示。铣削速度与主轴转速的关系如下

式中 d₀——铣刀外径（mm）；

n——铣刀转速（r/min）。

2）进给量f：在CAM软件和数控系统中，进给量一般有两种表示形式，一种是每齿进给量f_z，指铣刀每转过一个齿时，铣刀与工件之间在进给方向上的相对位移量（mm/z）；另一种是每转进给量f_n，指铣刀每转过一转时，铣刀与工件之间在进给方向上的相对位移量（mm/r）。

3）背吃刀量a_p：平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。

4）侧吃刀量a_e：垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。

2．数控加工切削用量选择的一般原则

1）背吃刀量a_p和侧吃刀量a_e的选择：粗加工时（表面粗糙度为Ra12.5～Ra50μm），在条件允许的情况下，尽量一次切除该工序的全部余量。如果分两次走刀，则第一次背吃刀量应尽量取大值，第二次背吃刀量尽量取小值。

半精加工时（表面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3μm），背吃刀量一般为0.5～2mm。

精加工时（表面粗糙度为Ra0.8～Ra1.6μm），背吃刀量一般为0.1～0.4mm。

使用端铣刀粗加工时，当加工余量小于8mm且工艺系统刚度大时，留出半精铣余量0.5～2mm后，尽量一次走刀去除余量；当余量大于8mm时，可分两次或多次走刀。侧吃刀量a_e与端铣刀直径d₀应保持如下关系

d ₀=（1.25～2）a_e

a _e=（50%～80%）d₀

2）进给量f的选择：粗加工时主要追求的是加工效率，要尽快去除大部分余量，此时进给量主要考虑工艺系统所能承受的最大进给量。因此，在机床刚度允许的前提下，尽量取大值。

精加工和半精加工时，最大进给量主要考虑加工精度和表面粗糙度值，另外还要综合工件材料、刀尖圆弧半径和切削速度等因素来确定。编程时除了要考虑铣削进给量外，还应考虑刀具切入时的进给量。若该值太大，刀具以很快的速度撞入工件，会形成裁刀而损坏刀具、工件和机床；若该值太小，刀具从下切速度转为铣削速度时会形成冲击。在一般情况下，切入进给量最好取铣削进给量的60%～80%。

3）铣削速度v_c的选取：铣削速度的选择比较复杂。一般而言，粗加工时应选较低的铣削速度，精加工时应选较高的铣削速度；当加工材料的强度和硬度较高时应选较低的铣削速度，反之则应选较高的铣削速度；当刀具材料的铣削性能越好时应选较高的铣削速度，反之则应选较低的铣削速度。

3．在PowerMill 2020软件中设置进给和转速

在计算每条刀具路径前，均应设置好该条刀具路径的进给和转速。在PowerMill 2020主界面功能图标区“刀具路径编辑”菜单下，单击“进给和转速”选项按钮打开“进给和转速”表格，如图1-19所示。

在该表格中的“切削条件”栏依次填入主轴转速、切削进给率、下切进给率和掠过进给率，然后单击“应用”按钮，即完成进给和转速的设置。

注意：给新的待计算刀具路径设置进给和转速时，要确保资源管理器中“刀具路径”条目下没有当前被激活的刀具路径。

1.6.5 刀具路径连接设置

1．计算安全高度

在PowerMill 2020中，快进移动定义了刀具在两刀位点之间以最短时间完成移动的高度，它一般由以下三种运动组成：

1）从某段道路最终切削点抬刀到安全高度的运动。

2）刀具在一个恒定Z高度从一点移至新的起始下刀点的运动。

3）下切到新的开始切削Z高度的运动。

快进高度关系到刀具的进刀、抬刀高度和刀具路径连接高度等内容，若设置不当，在切削过程中会引起刀具与工件相撞，因此必须注意。

在PowerMill 2020主界面功能图标区“刀具路径编辑”菜单下，单击“刀具路径连接”选项按钮打开“刀具路径连接”表格，其中“安全区域”选项卡如图1-20所示。

快进高度的设置有两种方式，一种是手工直接输入安全Z高度值和开始Z高度值；另一种是通过设置快进间隙和下切间隙，系统利用模型尺寸自动计算安全Z高度值和开始Z高度值。

在“安全区域”选项卡中定义快速移动允许发生的空间位置。此空间可以是以下四种情况：

1）平面：指快速移动是在以I、J、K三个分矢量定义好的一个平面上进行的。注意：这个平面可以不与机床Z轴垂直。此选项多用于固定三轴加工以及3+2轴加工。

2）圆柱体：指快速移动是在以圆心、半径、圆柱轴线方向来定义的一个圆柱体的表面上进行的。该选项多用于旋转加工类刀具路径。

3）球：指快速移动是在以圆心、半径定义的一个球体的表面上进行的。该选项也多用于旋转加工类刀具路径。

4）方框：指快速移动是在以角点和长、宽、高尺寸定义的一个方形体的表面上进行的。

2．设置刀具路径开始点和结束点

刀具路径的开始点和结束点至关重要，尤其是在3+2轴加工方式与五轴联动加工方式的编程过程中显得更为重要。如果设置不当，有可能导致刀具在进退刀时与工件或夹具碰撞。

在此，有必要区分开始点、结束点与进刀点、退刀点的概念。

刀具路径的开始点是指在切削加工开始之前刀尖的初始停留点，结束点是指在程序执行完毕后刀尖的停留点；进刀点是指在单一曲面的初始切削位置上刀具与曲面的接触点，退刀点是指在单一曲面切削完毕时刀具与曲面的接触点。

在PowerMill 2020主界面功能图标区“刀具路径编辑”菜单下，单击“刀具路径连接”选项按钮打开“刀具路径连接”表格，其中“开始点和结束点”选项卡如图1-21所示。

开始点和结束点的设置方法与过程是完全相同的，在此只介绍开始点的设置。

（1）设置开始点位置“开始点”选项卡中的“使用”下拉列表中包含四个设定开始点位置的选项，其含义如图1-22所示。

（2）设置进刀位置 勾选“开始点”选项卡中的“单独进刀”复选按钮，可激活单独进刀设置选项。在“沿…进刀”下拉列表中包含四种刀具接近工件的设置方法，如图1-23所示。其中：

1）刀轴（默认）：进刀点与刀具轴向一致。

2）接触点法线：在接触点法线方向进刀。如果刀具路径不是由接触点法线生成的，则不能用这个选项。

3）切线：进刀点与模型表面相切。

4）径向：沿刀轴径向方向接近工件。

（3）设置替代刀轴 默认情况下刀轴的矢量方向总是与Z轴一致的（I=0、J=0、K=1）。若要使“开始点”选项卡中的“沿…进刀”下拉列表中的“刀轴”与默认刀轴不一致，可以勾选复选框来激活I、J、K的设置，图1-24所示。

1.6.6 刀具路径策略公共选项卡说明

PowerMill 2020软件可用的刀具路径编程策略非常丰富。在对刀具路径策略的设置过程中，可以发现大多数刀具路径策略均有一些公共选项卡。下面将以模型区域清除为例对这些公共选项卡做整体的梳理，在后续的刀具路径策略讲解中，将不再重复讲述这些公共选项卡。

1．“工作平面”选项卡

“工作平面”选项卡的功能是查看当前计算刀具路径所使用的用户坐标系及进行坐标系变更以计算刀具路径。

在“模型区域清除”表格的侧边栏（策略树）内，单击“工作平面”树枝，调出“工作平面”选项卡，如图1-25所示。

2．“毛坯”选项卡

“毛坯”选项卡的功能是查看当前计算刀具路径所使用的毛坯大小及变更新的毛坯尺寸以计算刀具路径。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“毛坯”树枝，调出“毛坯”选项卡，如图1-26所示。

3．“刀具”选项卡

“刀具”选项卡的功能是查看当前计算刀具路径所使用的刀具及变更新的刀具以计算刀具路径。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“刀具”树枝，调出“刀具”选项卡，如图1-27所示。

4．“剪裁”选项卡

“剪裁”选项卡的主要功能是通过创建或选择已有边界线来限制刀具路径在XOY平面上的加工范围。另外，还可以设置Z高度的限界值，以控制只在某一Z高度范围内生成刀具路径。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“剪裁”树枝，调出“剪裁”选项卡，如图1-28所示。

边界线用于限制XOY平面的加工范围，Z向加工深度的控制主要通过以下几种方法：①Z限界；②毛坯计算；③部件余量Z高度；④创建辅助面来限制。

5．“偏移”选项卡

“偏移”选项卡的功能是设置偏置样式刀具路径的详细参数。

当“模型区域清除”选项卡内“样式”栏设置为“偏移全部”或“偏移模型”时，可调出“偏移”树枝。单击“模型区域清除”表格策略树同各树枝中的“偏移”树枝，调出“偏移”选项卡，如图1-29所示。

6．“平行”选项卡

“平行”选项卡的功能是设置平行样式刀具路径的详细参数。

当“模型区域清除”选项卡内“样式”栏设置为“平行”时，系统会计算出平行线走势的加工刀具路径。此时，“模型区域清除”表格策略树中出现“平行”树枝。单击“模型区域清除”表格对话框策略树同名树枝中的“平行”树枝，调出“平行”选项卡，如图1-30所示。

图1-30中“轮廓加工”选项下包含以下四个选项，主要决定在设置平行区域清除时是否依零件的轮廓加工生成刀具路径。

1）无：表示不进行零件轮廓加工。

2）之前：刀具首先切削出零件轮廓，再做模型区域清除加工。

3）之间：在进行模型区域清除的过程中遇到零件轮廓时，进行零件轮廓加工，然后接着进行模型区域清除。

4）之后（默认）：刀具首先做模型区域清除加工，然后切削零件轮廓。

平行线粗加工的刀具路径形状简单、计算速度快，适用于结构比较简单的零件粗加工。

7．“壁精加工”选项卡

“壁精加工”选项卡用于指定精加工侧壁的参数。单击“模型区域清除”表格策略树同名树枝中的“壁精加工”树枝，调出“壁精加工”选项卡，如图1-31所示。

8．“不安全段删除”选项

“不安全段删除”选项卡用以分离某些小型腔，不对这些小型腔进行粗加工。在多数情况下，粗加工使用装刀片的大直径牛鼻刀，这类刀具的特点是其中心不带切削刃。因此，如果此类刀具直接下切到小型腔里，则有可能造成刀具损坏。

单击“模型区域清除”表格策略树同名树枝中的“不安全段删除”树枝，调出“不安全段删除”选项卡，如图1-32所示。

图1-32中的“分界值”表示设置的刀具直径百分数，当型腔尺寸小于此值时，将不对该型腔计算加工刀具路径；勾选“仅删除闭合区域段”选项表示只过滤出包含斜向进刀运动的、闭合的、小于分界值的区域。

9．“平坦面加工”选项卡

当“下切步距”设置为“自动”时，平坦面加工功能可用。平坦面加工用于指定在粗加工时零件中所包含的平坦面是否加工及其加工的方式。

单击“模型区域清除”表格策略树同名树枝中的“平坦面加工”树枝，调出“平坦面加工”选项卡，如图1-33所示。

加工平坦区域有以下三个选项：

1）层：加工零件中整个平坦面层，包括平坦面和空的区域。

2）区域：只加工平坦面区域，在此Z高度的空区域不生成刀具路径。

3）关：不加工平坦面层。

10．“顺序”选项卡

“顺序”选项卡用于指定粗加工零件上各型腔的先后顺序。在“模型区域清除”表格策略树同名树枝中单击“顺序”树枝，调出“顺序”选项卡，其中的“分类”下拉列表如图1-34所示。

“排序方式”包括：

1）范围：逐型腔加工。先加工完一个型腔后，刀具移至另一个型腔进行加工。

2）层：逐层加工。全部型腔切削完一层后，再切削全部型腔的下一层，特别适用于加工薄壁零件，以防止零件在加工过程中变形。

“分类”用于加工多型腔零件时进行各个型腔加工先后顺序的设定，指定刀具切削零件型腔或层的顺序。此选项下可用的顺序模式已在图1-34中列出。

11．“进刀”选项卡

“进刀”选项卡用于定义刀具接近毛坯的方式。在“模型区域清除”表格策略树同名树枝中单击“进刀”树枝，调出“进刀”选项卡，如图1-35所示。

12．“自动检查”选项卡

“自动检查”选项卡用于定义系统在计算刀具路径的同时自动进行碰撞检查。在“模型区域清除”表格策略树同名树枝中单击“自动检查”树枝，调出“自动检查”选项卡，如图1-36所示。

13．“刀具补偿”选项卡

“刀具补偿”选项卡用于设定计算刀具路径时是否计算刀具半径补偿。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“刀具补偿”树枝，调出“刀具补偿”选项卡，如图1-39所示。

刀具补偿的类型分为：

1）全半径：系统计算刀具路径时执行刀具全半径补偿。

2）刀具磨损：系统计算刀具路径时，按理论刀具半径执行刀具补偿，再由数控系统补偿实际刀具与理论刀具半径的偏差值，该功能与数控系统的刀具磨损补偿功能相联系。

14．“点分布”选项卡

“点分布”选项卡用于控制并调整刀具路径中刀位点的分布，主要应用于精加工刀具路径，通过合理调整刀位点的分布，来优化精加工的质量与效率。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“点分布”树枝，调出“点分布”选项卡，如图1-40所示。

15．“刀轴”选项卡

“刀轴”选项卡用于查看及编辑当前刀具轴线的指向。在默认情况下，刀轴的指向是垂直的，即机床的Z轴垂直于XOY平面，用于三轴加工。在计算多轴加工刀具路径时，可根据需要指定刀轴方向。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“刀轴”树枝，调出“刀轴”选项卡，如图1-41所示。在多轴加工时，往往会改变刀轴指向以适应加工需要。

在“刀轴”下拉列表中共有10个指向可供选择：①垂直（默认）；②前倾/侧倾；③朝向点；④自点；⑤朝向直线；⑥自直线；⑦朝向曲线；⑧自曲线；⑨固定方向；⑩叶盘。加工中应根据不同加工要求来选择不同刀轴指向，此处不再赘述。

16．“快进移动”选项卡

“快进移动”选项卡用于查看及编辑当前刀具路径的安全区域、快进与下切高度等参数。快进移动与刀具进刀、抬刀高度及刀具路径连接高度有关，如果设置不当，在切削过程中会引起刀具与工件的碰撞，因此，设置此项时必须多加注意。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“快进移动”树枝，调出“快进移动”选项卡，如图1-42所示。

“安全区域”中的“类型”下拉列表中包含了快进移动发生的四种可能的空间位置，分别是：①平面，多用于固定三轴加工及3+2轴加工；②圆柱体，多用于旋转加工；③球，多用于旋转加工；④方框。

17．“切入切出和连接”选项卡

“切入切出和连接”选项卡用于设置粗加工刀具路径的切入、切出和连接方式。

粗加工时，必须注意刀具切入毛坯的方式。尤其是切削金属材料时，必须设置切入方式。在默认情况下，PowerMill 2020粗加工刀具路径的切入方式是：对于开放型腔，刀具从外部切入毛坯；对于封闭区域，刀具直接下切。为保护工具，系统在大多数情况下不允许刀具直接扎入毛坯，而是设置切入方式为“斜向”。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“切入切出和连接”树枝，调出“切入切出和连接”选项卡。切入切出和连接的参数设定位于“切入切出和连接”树枝下的子树枝中。

18．“开始点”和“结束点”选项卡

“开始点和结束点”选项卡用于查看及编辑当前刀具路径的开始点和结束点参数。

在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“开始点”或“结束点”树枝，分别调出“开始点”或“结束点”选项卡，如图1-43所示。开始点和结束点的设置方法与过程相同，此处不做详细讲解。

19．“进给和转速”选项卡

“进给和转速”选项卡用于查看及编辑当前刀具路径的进给和转速参数。在“模型区域清除”表格的策略树中，单击“进给和转速”树枝，调出“进给和转速”选项卡，如图1-44所示，可对刀具路径加工的主轴转速、切削进给率、下切进给率、掠过进给率及冷却方式进行设定。

1.6.7 参考线

1．概述

（1）定义 参考线（pattern）是一条或多条封闭或开放的用来辅助计算刀具路径的二维或三维线框。参考线亦可被称为引导线，用来引导产生刀具路径，从而控制加工的方向和顺序。

（2）作用

1）作为引导线，引导系统计算出形如参考线样式的刀具路径。

2）参考线可以转换为边界线。由于参考线具有比边界线更丰富的创建和编辑命令，在某些情况下可以先做出参考线，再将它转换为边界线。

3）参考线可以直接用作刀具路径。利用Commit Pattern命令或使用参考线精加工策略，可以直接将参考线转换为刀具路径。

（3）参考线与边界线 参考线与边界线的概念是有所区别的，见表1-3。

2．参考线的创建

在PowerMill 2020的资源管理器中，右击“参考线”树枝，弹出“参考线”快捷菜单，如图1-45所示。

在“参考线”快捷菜单中单击“创建参考线”，系统会在资源管理器的“参考线”树枝下产生一条新的参考线。双击“参考线”树枝展开参考线列表，可以看到该新建参考线的默认名称为“1”，内容为空。右击参考线“1”，弹出参考线1快捷菜单；在参考线1快捷菜单中，单击“插入”，系统弹出参考线创建方法快捷菜单，用于参考线的创建，如图1-46所示。

参考线的创建方法包括以下几种：

1）边界：将已经创建出来的、激活的边界线插入进来，生成参考线。该功能实际上是将边界线直接转换为参考线。

2）文件：将线框图形文件（扩展名可以是dgk、prt、pfm、igs）插入系统生成参考线。

3）模型：将选定曲面模型的边缘线直接转换为参考线。

4）参考线生成器：通过偏置已有线条（驱动曲线）自动产生新参考线。驱动曲线的数量可以是一条或两条，驱动曲线的形式可以是已经创建出来的参考线、曲线或者边界线。在设置好偏移距离后，系统偏移出新的参考线。“参考线生成器”表格如图1-47所示。

5）激活刀具路径：将当前激活的刀具路径直接转换为参考线。

6）激活边界：选择此项可将当前激活边界插入已选边界。如果没有任何激活边界，则此选项不可用。

7）激活参考线：将当前激活的参考线转换为新参考线，相当于复制了一条参考线。

3．参考线的编辑

在PowerMill 2020资源管理器中双击“参考线”树枝展开参考线列表，右击某条已存在的参考线，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”，即弹出编辑参考线快捷菜单，如图1-48所示。

编辑参考线快捷菜单中与边界编辑不同的命令包括：

1）反向已选：因为参考线是具有方向的，所以此选项的功能是将参考线的方向反转。选取参考线后单击“编辑”→“反向已选”，即可将参考线反向。

2）分割已选：该功能将参考线分割为若干段直线。参考线被分割后，不需要的直线段可被删除。

3）闭合已选：将开放的参考线闭合。选取开放的参考线后执行闭合已选，可闭合参考线。

4）合并：该功能是“分割已选”操作的逆操作，它将被分割的参考线或原本包括多段的参考线合并成一条参考线。

5）投影：将参考线沿刀轴方向投影到模型曲面上。注意：由于在投影参考线时要计算刀具半径，因此在投影参考线之前，必须存在已激活的刀具。

6）镶嵌：将现有参考线沿刀轴方向投影到模型曲面上，并保证镶嵌后参考线上的各点均在模型曲面上，主要应用于镶嵌参考线精加工策略。执行镶嵌命令时，会打开“镶嵌参考线”表格，如图1-49所示。

镶嵌有两种方法：①最近点，将参考线嵌入最近点，一般用于将已经投影到曲面上的参考线转换为镶嵌参考线；②投影，将参考线投影并嵌入模型曲面上，它相当于执行了“投影”和“嵌入”两个命令。

表格上的“距离”指原始点与嵌入点间的最大间隔；“公差”为嵌入参考线的公差。

1.6.8 边界

1．概述

（1）定义 在PowerMill 2020软件中，边界是一条或多条封闭的、二维或三维的曲线，用于加工范围的控制。

（2）作用 边界的作用有以下几个方面：

1）限制刀具路径的径向加工范围，实现局部加工。限制加工范围可以用限制毛坯大小及限制使用边界两种方法来实现，而后者的应用更为广泛。

2）边界可以用于剪裁刀具路径。

3）边界可以转换为参考线。

注意：边界线应是封闭的，开放的曲线不可用作边界线。

（3）边界线与参考线 具体请参见1.6.7参考线一节的阐述。

2．边界的创建

在PowerMill 2020的资源管理器中右击“边界”树枝，弹出边界快捷菜单。在边界快捷菜单中单击“创建边界”，弹出图1-50所示子菜单，显示出创建边界的11种方法。

边界的创建方法包括：

1）毛坯：计算毛坯在XOY平面上的轮廓线边界，边界的形状和尺寸大小取决于毛坯的形状和尺寸。在创建边界子菜单中选择“毛坯”，打开“毛坯边界”表格，如图1-51所示。

2）残留：残留边界是指在上一工序中使用大刀具无法加工的那些区域的轮廓线。要计算出残留边界，应设定好上一工序所使用的刀具、本工序所使用的刀具，以及公差和余量等参数。并且，在计算残留模型前需要预先设置好毛坯和本工序所使用的刀具。在创建边界子菜单中选择“残留”后，打开“残留边界”表格，如图1-52所示。

3）已选曲面：选取待加工的曲面并激活刀具后，系统计算刀具在所选曲面边缘产生的边界线即为已选曲面边界。这种边界创建方法可以严格限制刀具只加工所选曲面而不致切削到相邻的、未选取的曲面，从而有效地避免发生过切。

注意：在计算已选曲面边界前需要预先设置好毛坯及本工序所使用的刀具。

另外，如果所选曲面的外法线指向不一致，可能会产生错误的边界线，此时应首先调整曲面的外法线指向，选择并右击外法线不一致的曲面，在弹出的快捷菜单中选择“反向已选”。

在创建边界子菜单中选择“已选曲面”后，打开“已选曲面边界”表格，如图1-53所示。

4）浅滩：浅滩边界的创建方法是通过设置用于区分平坦区域的上限角和下限角及加工刀具来计算沿零件轮廓的边界。在实际编程过程中，常用浅滩边界区分出平坦区域和陡峭区域，在平坦区域用3D偏移精加工策略或平行精加工策略计算刀具路径，在陡峭区域则用等高精加工策略计算刀具路径。

注意：在计算浅滩边界前需要预先设置好毛坯及本工序所使用的刀具。

在创建边界子菜单中选择“浅滩”后，打开“浅滩边界”表格，如图1-54所示。

5）轮廓：通过沿Z轴向下投影模型轮廓并同时考虑刀具半径补偿来产生边界。使用这种边界计算刀具路径，可以最小化因刀具失去与三角模型的接触而产生的提刀次数。同时，轮廓边界也可以通过转换为参考线后直接用作刀具路径来加工零件轮廓。

注意：在产生轮廓边界前需要预先设置好毛坯及本工序所使用的刀具。

在创建边界子菜单中选择“轮廓”后，打开“轮廓边界”表格，如图1-55所示。

6）无碰撞边界：通过设置现有刀具、夹持的长度和直径参数来计算加工时不会与模型发生碰撞的极限区域，从而形成无碰撞边界。边界内的表面可用短伸出长度刀具进行加工，边界外的表面则需要用到较长的刀具来加工才不会发生碰撞。

无碰撞边界的显著优势是，可以由系统计算出现有装夹好的刀具能加工到的模型的最大深度部位而不致发生碰撞。产生无碰撞边界的前提条件是：预先设置好毛坯、本工序所使用的刀具及夹头参数。

在创建边界子菜单中选择“无碰撞边界”后，打开“无碰撞边界”表格，如图1-56所示。

7）残留模型残留：这种边界创建方法是围绕残留模型按指定的刀具参数计算边界，依赖于已有的刀具路径和残留模型。残留模型残留与残留两种边界计算方法在本质上是一致的，不同之处在于残留不需要操作者设置残留模型和刀具路径；而残留模型残留则需要先计算出刀具路径和残留模型，在设置本工序刀具后由系统计算出残留模型残留边界。

计算残留模型残留边界的参数包括上一工序刀具路径、上一工序加工后留下的残留模型，以及本工序所使用的刀具。

在创建边界子菜单中选择“残留模型残留”，打开“残留模型残留边界”表格，如图1-57所示。

8）接触点：这种边界创建方法以刀具接触点而非刀尖点来计算边界，控制刀具的接触点在给定的边界上。在遇到所选曲面有相邻的、未选取的曲面时，已选曲面边界创建方法能创建出令人满意的边界。但是当所选曲面是一张或多张独立的、无相邻曲面时，创建出的已选曲面边界会因为没有相邻的、未选取的曲面来阻止它而扩展到空白区域，此时刀具路径将超出已选曲面，形成有危险的刀具路径。如果使用接触点边界方法计算边界，可以避免此种情况的发生。

在创建边界子菜单中选择“接触点”，打开“接触点边界”表格，如图1-58所示。

9）接触点转换：这种边界创建方法是将已知的边界转换为用于指定刀具加工的边界。它与接触点边界创建方法的区别在于，接触点边界与刀具无关且按接触点来计算边界，而接触点转换边界是按指定刀具计算，且将该刀具的刀尖点作为从已有边界计算接触点的依据。

注意：创建接触点转换边界需要的条件是已有边界（可以是用其他各种方法创建出来的边界）和本次工序所用到的刀具。

在创建边界子菜单中选择“接触点转换”，打开“曲接触点转换的边界”表格，如图1-59所示。

在大多数情况下并不需要用到接触点转换边界，因为操作者可以只创建接触点边界，然后系统会在计算刀具路径时自动创建与指定刀具相关联的边界。然而由于接触点转换边界已经提前计算出了加工范围，所以当操作者希望使用某条边界来计算多条刀具路径时，使用接触点转换边界会缩短刀具路径的计算时间。

10）布尔运算：布尔运算边界通过对一条边界与另一条边界的布尔运算产生一条新边界。布尔运算包括求和、求差和求交集。在创建边界子菜单中选择“布尔运算”，打开“布尔运算边界”表格，如图1-60所示。

11）用户定义：用户定义是一种常用的边界创建方法。该选项内包括多种边界创建方法：由图形文件插入得到新边界、由已有边界转换为新边界、将参考线转换为边界、将刀具路径转换为边界、由已选模型轮廓创建边界、操作者手工绘制边界、使用曲线编辑器的复合曲线创建模式插入复合曲线来创建边界。其中，操作者手工绘制边界是最常用的边界创建方法。

创建边界子菜单中选择“用户定义”，打开“用户定义边界”表格，如图1-61所示。

3．边界的编辑

在PowerMill 2020资源管理器中双击“边界”树枝展开边界列表，右击某条存在的边界，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”，即弹出编辑边界快捷菜单，如图1-62所示。

边界的编辑方式主要包括：

1）变换：图1-62中包含了“变换…”选项的功能。变换操作可以实现边界的移动、旋转、镜像、缩放、多重变换、变换到工作平面及变换到世界坐标系等操作。

变换边界的各种操作较为简单，但是需要注意当前激活的是哪个坐标系。

2）修圆已选：对已选边界线段进行圆弧拟合。使用该功能的目的是对已选边界进行光顺化处理。在绘图区绘制出原始边界线，如图1-63a所示，并在绘图区框选该边界，进行修圆已选操作。在如图1-63b所示表格中输入修圆公差为“5”，边界线将被修圆成如图1-63c所示的边界线。

3）样条曲线已选：将勾画出来的边界线段转换为样条曲线，样条化边界线的目的也是光顺所选边界线。系统会弹出如图1-64b所示的“样条曲线拟合公差”表格，要求操作者填写样条曲线拟合公差值。

在绘图区绘制出原始边界线，如图1-64a所示，并在绘图区框选该边界，进行样条已选操作。输入样条曲线拟合公差为“1”，边界线将被修圆成如图1-64c所示的边界线。

4）多边形化已选：这是样条已选的逆操作，将所选样条化的边界线转换为直线段。使用上一步已样条化的边界线进行多边形化已选操作，如图1-65所示。输入多边形化公差为“1”，会得到如图1-65c所示的直线段边界。

5）水平投影：沿激活坐标系的Z轴将三维边界线投影成平面边界线。水平投影可以将较为凌乱的边界线清晰化，同时不会影响该边界的范围。

6）选择重复：选取边界中存在的全部重复段。

7）选择区域：按区域的方式选取边界，有大于和小于两个选项，区域的大小用刀具区域比率来衡量。

8）删除区域：按区域的方式删除边界，有大于和小于两个选项，区域的大小用刀具区域比率来衡量。

9）使之无效：使边界无效。

10）复制边界：复制已选边界，系统会自动粘贴出一个新的边界。

11）复制边界（仅已选）：复制当前边界的已选部分，系统将这一部分自动粘贴出一个新的边界。

12）删除已选部件：将已选边界段删除。

1.6.9 图层和组合的操作

图层作为一种管理图素的工具，是大多数图形、图像处理软件都具备的功能。合理地使用图层，能减少绘图区内显示的图素，从而减少占用显存的空间，方便操作者识别和选择图素。

为了更好地管理图素，PowerMill 2020软件还提出了组合的概念。组合的功能及其操作与图层基本一致，它们的区别在于：

1）对于层来说，一个几何图形只能位于一个层中，相同几何图形不能位于不同层。当几何图形获取到层后，该层不可删除。

2）和层不一样的是，一个几何图形可分别位于不同的组合中，不同组合中可以有相同的几何图形。当几何图形分配到组合后，组合仍然可被删除。

由于组合的操作与图层完全相同，所以此处只讲解图层的相关操作。

1．新建图层

在PowerMill 2020资源管理器中右击“层、组合和夹持”树枝，弹出“层和组合”快捷菜单。选择“创建层”选项，系统即创建一个新层，自动命名为“1”，如图1-66所示。

2．重命名图层

右击新建的图层“1”，弹出如图1-67所示的快捷菜单。选择“重新命名”，然后输入新图层的名称，按<Enter>键后完成图层的重命名。

3．向图层内添加图素

新建立的图层是空层，里面没有任何内容。向图层内添加图素的步骤如下：

1）在绘图区选定某一图素，如果有多个图素要选择，可以按<Shift>键后再去选择；如果要撤销选择某图素，可以按<Ctrl>键后再点选该图素。

2）右击新建立的图层，在弹出的快捷菜单中单击“获取已选模型几何形体”选项，软件会将选定的图素添加到指定的图层中。

4．隐藏和显示图层

单击图层名称前的灯泡使灯泡熄灭，即可隐藏该图层；再次单击该灯泡使其点亮，可显示该图层。

5．删除图层

右击选定的图层，在弹出的快捷菜单中单击“删除层或组合”选项即可删除该层。

注意：如果图层内有图素，则该层不可被删除，PowerMill 2020软件会提示“层不为空”。