基于PowerMILL二次開發(fā)在模具滑塊零件加工中的應(yīng)用

王新星，陳亞飛，魏 剛，駱 燃，吳 祥

（珠海格力精密模具有限公司，廣東珠海 519070）

1 引言

近年來隨著模具行業(yè)的迅速發(fā)展，為了縮短模具制造周期、降低生產(chǎn)管理成本，在實際模具設(shè)計中，有很多零件采用標準化設(shè)計，一副模具特征大部分特征都是相同或類似的，但是數(shù)控編程過程卻要編程員大量的人工參與，包括前期加工工藝規(guī)劃、加工刀具選擇、編程策略設(shè)置、加工坐標系的設(shè)定等[1]，在確定加工工藝后還需要編程員手工為每個策略指定相關(guān)的加工參數(shù)，包括加工方式、切削區(qū)域、切削參數(shù)、非切削參數(shù)、切削進給率等一系列操作。PowerMILL 是一款專業(yè)的CAM 設(shè)計軟件，具備清晰刀具路徑編輯視窗，簡單明了的參數(shù)設(shè)置頁面，強大的路徑后期編輯功能深受從業(yè)者門的喜愛。此外軟件體具有很好的用戶定制環(huán)境和系統(tǒng)化的內(nèi)部執(zhí)行語言代碼編寫規(guī)則，大多數(shù)用戶通過熟悉其執(zhí)行語言規(guī)則，提高編程員效率，減少繁冗多重軟件操作步驟，同時也大幅度降低人工操作的出錯率。 PowerMILL 具有PowerSolutionDOTNetOLE 二次開發(fā)接入庫函數(shù)，可通過VB.net進行連接開發(fā)自動編程。建立標準化、參數(shù)化工藝數(shù)據(jù)庫，把它融入到系統(tǒng)中，從而真正發(fā)揮該系統(tǒng)的優(yōu)勢。下面以滑塊零件在臥式加工中心加工部分為例進行加工工藝進行分析，說明二次開發(fā)的自動化編程在模具滑塊編程加工中的應(yīng)用。

2 加工工藝

根據(jù)滑塊零件在數(shù)控加工中心裝夾加工方便和加工優(yōu)勢原則，可以把正面、頂面、底面3個方向安排到三軸數(shù)控加工中心加工如圖1所示。加工正面方向可以在背面留兩個或4個工藝腳使用底板工裝裝夾加工，頂面和底面有足夠?qū)挼钠矫婵梢灾苯邮褂秒姶盼P直接裝夾固定加工。頂面兩個斜導柱孔、背面斜耐磨塊槽斜螺孔、側(cè)面1 和側(cè)面2 特征使用臥式數(shù)控加工中心裝夾加工，臥式數(shù)控加工中心相對3軸加工中心優(yōu)勢有3點：一是相對立式機床因零件形狀是異形無法裝夾或難裝夾工件，可以通過機床工作臺自動轉(zhuǎn)角度加工；二是相對立式機床深腔深孔零件加工，臥式機床易排屑，防止鐵屑二次加工造成刀具磨損；三是臥式加工中心工作臺可以旋轉(zhuǎn)360°，零件一次裝夾可以加工多面。

圖1 滑塊零件方向示意圖

滑塊零件加工去除材料量比較多，加工過程產(chǎn)生較大的熱量和內(nèi)應(yīng)力，會導致工件在加工過程中容易產(chǎn)生變形量要先粗加工整體留預(yù)量0.5mm以上，使用大刀開粗可以快速去除余量，提高效率。分別加工底面、背面、頂面、正面4個方向特征后，自然時效12h釋放內(nèi)應(yīng)力和變形量。3軸機床分別精加工頂面、底面、正面3個方向特征，背面的工藝腳留給電打工序和三座標檢測裝夾使用，后面臥式機床加工去除。前面工序加工完成后，最后上臥式加工中心加工側(cè)面1、側(cè)面2掛臺側(cè)面和平面、各類螺孔，再上虎鉗或靠背加工背面斜耐磨塊槽、螺孔，自動轉(zhuǎn)角度加工頂面兩個斜導柱孔。如圖2所示。

圖2 臥式加工中心加工特征

3 零件分類

根據(jù)滑塊零件特征進行分類, 根據(jù)滑塊零件的加工工藝，將模型分為不同的組，再將零件不同的加工特征細分為若干類型，類型細分越多自動化程度就越高。滑塊分類根據(jù)零件加工特征位置和加工裝夾方式分成七類。

A類：裝夾方式：磁盤+靠背工裝。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長度，如圖3a所示，注意先做非基準面一端；第二次裝夾，裝鎖底板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽，斜螺孔，如圖3b所示。擺放要求：坐標擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖3 滑塊A類型

B類：裝夾方式:磁盤+靠背或虎鉗工裝，長度要小于350mm的。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長度，如圖4a所示，注意先做非基準面一端；第二次裝夾，上靠背虎鉗裝夾，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔、斜導柱孔，如圖4b所示。擺放要求：坐標擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖4 滑塊B類型

C 類：裝夾方式：磁盤+虎鉗或靠背工裝，長度大于350mm的。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長度，如圖5a所示，注意先做非基準面一端；第二次裝夾，鎖底板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔、斜導柱孔。擺放要求：坐標擺正后工件要在靠背左側(cè)，如圖5b所示。

圖5 滑塊C類型

D類：裝夾方式:磁盤+靠背工裝，兩端面有斜耐磨塊槽。注意與G類區(qū)分。

第一次裝夾，吸住背面鑼兩端面各類孔、飛長度，如圖6a所示，注意先做非基準面一端；第二次裝夾，鎖板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔，如圖6b所示。擺放要求：坐標擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖6 滑塊D類型

E 類：裝夾方式:磁盤+角度磁盤工裝，高度大于300mm。

第一次裝夾，吸住正面鑼兩端面斜槽、斜孔、飛長度，如圖7a 所示，注意先做非基準面一端；第二次裝夾，上角度磁盤，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔，如圖7b所示。擺放要求：注意在過數(shù)基準碰數(shù)。

圖7 滑塊E類型

F類：裝夾方式：磁盤+靠背工裝，帶拖把的滑塊。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長度，如圖8a所示，注意先做非基準面一端；第二次裝夾，鎖板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔，如圖8b所示。擺放要求：坐標擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖8 滑塊F類型

G 類：裝夾方式：磁盤+虎鉗工裝，兩端面有斜耐磨塊槽。注意世界坐標與D類有區(qū)別。

第一次裝夾，吸住背面鑼兩端面各類孔、斜槽、飛長度，如圖9a所示；第二次裝夾，上虎鉗，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜導柱孔，如圖9b所示。擺放要求：坐標擺正后工件要在虎鉗左側(cè)。

圖9 滑塊G類型

使用VB.net開發(fā)模型零件的分類外掛工具，自動編程輔助工具系統(tǒng)界面如圖10所示，以外部插件形式在UG環(huán)境上運行，該工具功能是先選擇相應(yīng)版塊類型，自動顯示該版塊的所有模型類型，點選要使用的模型類型，所有的零件類型也會顯示在左邊，選擇零件類型后就會顯示該類型的圖片方便識別，同時自動生成自動編程標識碼，該標識碼在后臺自動編程時會自動調(diào)用相對應(yīng)宏來自動編程。模型導出位置可以選擇導出到本機電腦上還是服務(wù)器上，選擇導出到服務(wù)器上后臺自動偵探文件自動計算，不再需要人工干預(yù)。

圖10 自動編程輔助工具系統(tǒng)

4 開發(fā)自動化編程系統(tǒng)

制定滑塊零件最優(yōu)的加工方案、加工工藝、刀具參數(shù)和編程策略建立相應(yīng)滑塊零件的編程模板，對相應(yīng)類型的滑塊零件以編程模板為基礎(chǔ)進行二次開發(fā)。利用應(yīng)用程序周期性偵探共享目錄下的文件狀態(tài)，自動識別到文件時即刻啟PowerMill 軟件，配合編程軟件內(nèi)部執(zhí)行指令代碼，自動導入模型到軟件中及執(zhí)行開發(fā)完成的計算過程命令，對應(yīng)不同類型的模型定制開發(fā)相應(yīng)宏執(zhí)行文件，不同文件執(zhí)行文件的配對主要通過文件名加類型識別代碼完成。

利 用 VB.NET 通 過 接 口 函 數(shù)PowerSolutionDOTNetOLE.dll 對 PowerMill 二次開發(fā)接入內(nèi)部編程信息函數(shù)，可以實現(xiàn)對PowerMill軟件操作的控制進行自動編程，主要應(yīng)用的一些函數(shù)如下：

使用VB.net 開發(fā)模具智能加工中心系統(tǒng)分不同功能界面，在這里只要使用到“自動編程”界面，如圖11所示，該模塊功能是系統(tǒng)自動偵探指定路徑上后綴名為X_T、STP、IGS的文件，偵探到有模型時自動啟動PowerMILL 軟件，并通過文件名稱分析自動編程識別代號調(diào)用相對應(yīng)宏進來自動編程。自動編程完后，自動保存并關(guān)掉圖檔，并刪掉文件夾里相應(yīng)是原始圖檔，把待計算列表里面的文件名稱移到計算完成列表上，再進行下一個圖檔的計算工作，依次類推。

圖11 模具智能加工中心

自動編程完成后刀路如圖12所示，第一次使用吸盤裝夾如圖12c所示加工時長方向兩端掛臺和平面使用D10R1 刀具開粗留0.05mm，光刀使用D10R1。自動編程開粗時刀具大小根據(jù)模型大小設(shè)置有使用D12R1、D17R2、D21R2 刀開粗，光刀使用 D12R1、D17R0.8、D21R0.8 加工，加工深度通過毛坯來控制。第二次使用虎鉗裝夾加工如圖12f所示背面的斜面和頂部兩個斜導柱孔，背面斜面角度是使用宏自動識別出來，生成坐標后，自動生成了光平面刀路，說明角度是正確的。頂面斜導柱孔比斜面角度少2°，加工時直接使用鉆頭加工孔大小。

圖12 滑塊刀路

5 結(jié)束語

基于PowerMILL二次開發(fā)在模具滑塊零件加工中應(yīng)用是基于對數(shù)控加工工藝、模型分類、自動編程等工藝過程的研究，設(shè)計并開發(fā)了模具自動編程系統(tǒng)。通過對模具零件加工工藝的研究，建立了編程模板庫、PowerMILL刀具庫、加工參數(shù)庫對加工方案進行優(yōu)化，在自動編程時自動選擇合適的加工刀具和加工參數(shù)，利用計算機24h無人值守自動編程計算的目標，進行深入研究。實現(xiàn)數(shù)控程序的自動編程，對行業(yè)的發(fā)展具有重要意義，可以解決行業(yè)編程人機占比低、人工編程出錯率問題，具備很好的社會效應(yīng)及影響力。