基于PowerMILL知识库的数控编程过程的实现

一、 前言

本公司模具数控加工技术的应用始于80年代初，多年以来积累了丰富的数控编程及加工经验。但近年来，随着计算机技术、编程软件技术、高速加工技术等数控相关技术的快速发展，以及我们投巨资引进的十余台大型高速数控加工中心，迫切需要一种既能快速、安全编程，又简单易学、易用的编程方式。POWERMILL软件就是在基于这种要求下于2002年引进的。刚开始使用该软件时总要重复地输入很多参数，容易出错，编程质量主要取决于编程员个人的软件熟练程度及编程经验。经过一段时间的摸索后，我们利用该软件二次开发环境开放性好的特点，逐步生成了很多实用性很强的综合编程软件系统与实际加工状况的编程方式宏程序数据库，这些宏程序通过近两年的不断完善和更改，现已得到广泛地应用。以下分别对于宏程序数据库的开发方式以及利用该数据库进行数控编程的基本过程进行简单介绍。

二、各类宏程序参数库的构建方式

1. 宏程序的生成。所谓宏程序的编制就是通过软件所提供的宏命令记录工具将编程过程中需经常性输入的大量参数或命令转化成简单的单一命令。宏程序生成后对应的就是一文本文件，可以使用文本编辑器进行修改。使用宏程序可以快速地将编程加工规范及个人的编程加工经验融合成一标准文件并加以推广应用。宏程序的纪录比较灵活，任何人都可以随时记录随时使用，也可以利用编辑器进行编辑组合，在编辑纪录过程中一定要注意程序顺序的逻辑性，不同加工策略之间的加工参数不能互相影响，必要时应用重置表格（reset）命令将软件参数恢复到开机状态。

2.加工模板库的构建。POWERMILLv4.5版本以后提供了加工模板的概念。刀具路径模板是通过在标准的刀具路径策略表格中填写上有关数值，然后将此策略以模板形式保存供将来使用的一种模板文件。将加工模板及相应的图标放置在软件的固定路径下，就可以在软件界面中按普通命令直接打开使用，也可以用宏程序调用模板。根据需要灵活组合加工模板或宏程序参数的调用方式，可以有效地降低宏程序的复杂程度，便于更改。

3.用户菜单的生成。POWERMILL软件提供了可以由用户自行定义用户菜单的开发环境。此菜单是一个名称为user_menu 的文本文件，必须将它置于计算机中该用户的 HOME 目录的 pmill2 目录下且以文本格式（不是 Word文件格式）保存，没有文件开展名。在用户菜单中将编辑好的宏程序进行合理排序，产生快捷应用宏程序的使用环境。在PowerMILL树阅览器的空白区域点右鼠标键可调出此菜单。

4. 加工机床库的构建。首先要在造型软件中将所要仿真的机床主要结构件按尺寸构造出来。并将该机床图形按运动部件进行分解后，单独存盘形成*.dmt(一种图形符号文件)格式文件。然后考虑机床的结构特点，确定机床各个运动轴的相对运动关系及运动次序，确定各轴的运动范围，各运动部件的颜色等，这些也是利用一种特定的编程语言格式使用文本编辑器定义的。在此不再详述。

三、利用知识库进行程序编制的一般过程

1. 加工程序的编制：利用宏程序基本参数库，根据实际加工需要，适当修改局部参数，编制批处理数控程序，以便对数据量大的程序利用夜间进行程序批处理计算。

用鼠标右击软件界面左侧的空白区，进入由用户自行编辑整理的用户菜单界面–常用编程数据库。按照菜单的先后顺序，进入不同的宏程序参数库。

1) 数字化模拟机床的调用。选中数据库的机床库菜单，系统则将全部本公司的机床头库调入，选中合适的机床及参考坐标系，屏幕中即可显示进入加工准备状态的机床，利用此数字化机床可进行加工仿真模拟及碰撞干涉检查。

2) 刀具库的调用。选中数据库的刀具库菜单，在系统中会自动生成编程加工时常用的带刀夹的系列刀具。注意这些刀具与宏程序中的刀具选取是一一对应的，因此在利用宏程序编程前必须首先调入刀具库，且刀具的名称不能随意更改。

从刀具库中调入系列刀具

3) 宏程序的使用。在调入刀具库后，先选择加工坐标系并确认合理的加工毛坯后，就可以利用宏程序库，选择适当的加工方式，进行数控程序的批处理定义。见图10。对于每一个宏程序参数的90%都已预设完成，一般情况下，编程者只需按如下几步操作：

宏程序的使用

4) 轮廓宏程序的使用。轮廓宏程序是根据我公司的编程加工习惯，通过一个指令生成从粗加工到精加工，从Ф40刀具到Ф4刀具等全部轮廓程序的组合宏程序。使用该宏程序与以往编程方式相比，编程效率提高90%以上，编程原因失误发生率减少100%。使用该宏程序必须注意：

①． 所用参考线必需是零件真实理论轮廓线，已考虑任何间隙、料厚等。
②． 所用参考线必需是开放轮廓，针对封闭轮廓要在起刀点人为设定0.01mm的间隙。
③． 保证该线的方向为加工顺铣方向。
④． 临时更改所用参考线的名称为”8888″。

轮廓宏程序的使用

2. 将计算后的程序进行细节编辑整理：将程序重新规划分区，分区原则：（1）、使用长、短刀分区加工。（2）、陡峭区、平坦区分开加工。（3）、考虑加工摆角的可行性。（4）、不同区域的型面特点采用不同的加工方式。

3. 仔细检查刀具路径存在的合理性，裁剪空走刀路及无用刀路，过滤过于细碎的轨迹，减少抬刀次数。可试用宏参数库中的”细碎程序清理”命令。

4. 数控程序的切削仿真：使用切削仿真工具，真实模拟毛坯材料的切除过程，检查毛坯材料的瞬间切除体积率，即时反映刀具切除材料量的大小，对于异常增大区的加工轨迹进行优化更改。

5. 数控轨迹动态模拟、仿真：快速模拟刀具路径的走刀过程，检查刀具路径的走刀方向、走刀次序的合理性。还可以从机床库中调入模拟机床，真实反映机床的运动过程，检查机床与工件有无运动干涉等。

6. NC程序及加工指导书的快速生成与传递
1) NC程序的生成。
NC加工项目应存盘于：（SX）模具图号零件号及零件名称（即加工项目名称）。注：若加工泡沫实型，应在模具图号前加SX以示区别。

利用用宏程序中的激活坐标系输出、编程坐标系输出等功能选项，选用正确的坐标系输出方式，系统会自动生成ncprograms文件夹，则该零件的全部NC程序自动保存于(SX)模具图号零件号及零件名称ncprograms中。

2) 加工指导书的生成。

• 数控程序在表单输出前必须进行刀夹干涉碰撞检查，目的是：（1）检查程序分区的合理性。（2）通过自动伸出刀长，在说明书中列出详细的刀具、刀夹信息（目前只限于型面程序的参考刀具、刀夹信息）。

• 编辑程序单：生成表单前，为方便识别最好将模型颜色改成灰色。利用宏程序中的程序表单选项，填写文件位置、模具图号等内容后将加工指导书保存在：（SX）模具图号零件号及零件名称html（名称最好固定为html，一是可以用Powermill将加工项目及表单同时打开，二是便于统一管理。对于程序更改或单一项目存在多个表单的情况，可增加符号以示区别，如htmlA、htmlB等）。
• 利用宏程序中的程序表单选项，自动输出加工指导书，增加必要的辅助说明，如程序摆角极限说明，刀轴方向指示，程序分区示意图，CH孔、压印销孔位尺寸等。

• 根据编程零点绘制加工对刀示意图，示意图中一般包含一平面图及一个剖视图，将坐标位置或对刀尺寸完全表达清楚。最后将该示意图插入表单中的首页—-对刀示意图(即html文件夹中的html_Front.html文件)中，将原有图形替换掉，确认存盘。
• 加工数据的传递。我们通过建立大容量的NC项目共享数据库，替代目前所使用的NC程序库。输出时将直接输出NC项目文件夹，每个NC项目将包含加工数模、刀具路径、NC程序、对刀指示图、详细的程序说明书等全部加工信息，这样可以方便地在任何一台联网计算机（包括数控现场）进行加工程序的更改、烧焊修补等工作，减小编程用计算机的硬盘容量压力（较大的项目文件夹约500M）,便于编程数据的集中管理与备份，逐步实现机侧编程的目的。

  下图为编程项目文件夹典型结构示意图。因目前服务器的容量有限，传输前通过拷贝、整理原始文件夹，只将NC程序、程序表单、加工示意图、刀轨文件等阴影区内容放入服务器，其他内容如加工数模、原始数据等不要放入。

• 项目数据库的使用。
  通过加工指导书指明的项目路径位置，在服务器中找到该项目文件夹。打开该图号文件夹后可以看到若干以零件名称及件号命名的文件夹—-即加工项目文件夹。可利用Powermill软件打开此加工项目，进行刀具轨迹的编辑、更改或重新计算。

四、结束语

使用宏程序进行编程时必需注意：该宏程序存在一定的片面性，不可能涵盖数控编程的全面情况，实际编程时还需根据具体情况作一定的更改。另外数控编程宏程序参数库必须不断进行完善，使之与不断更新的编程软件系统、最新引进的高速加工机床、不断总结优化的编程方式及工艺方法等相适应相匹配。通过近一年多的生产实践，这种基于知识的编程方式使数控编程的整体水平有了很大的提高，编程效率提高40%以上，并使本公司CAM编程的智能化、自动化、专业化程度推到一个新的高度。