1. 3 + 2 轴加工和钻孔
简介
3 + 2 轴加工时，进行标准X Y Z变换前，可首先对主轴和/或工作台进行分度处理，重新对齐定位刀具。分度可通过手工实现或是通过CNC控制器实现。
没有 PowerMILL Multi-Axis 授权的用户也可产生 3+2 轴加工策略，只要通过使用独立的用户坐标系来控制刀轴方向，并经NC参数选择表格，将表格中自动刀具对齐定位设置为关输出NC数据即可。
然而，如果具备多轴授权，产生 3 + 2 轴刀具路径会更快，更简便，因为多轴授权提供了比非多轴授权多很多的选项，它不太依赖各个独立的用户坐标系。无论使用那种方法， PowerMILL 都可使通常需要进行多次单独3轴操作的零部件加工仅通过一次装夹即可完成，甚至可直接加工倒勾形面特征或是加工比最大刀具长度深的侧壁。
在3＋2轴加工中必须应用合适的刀具路径切入切出和连接以及延伸，以防止和避免出现过切。
3 + 2 轴加工范例——局部毛坯
输入只读项目:-
D:\\raining\\PowerMILL_Data\\five_axis\\3plus2_as_5axis\\3Plus2-ex1-Start.
保存项目为:-
D:\\raining\\COURSEWORK\\PowerMILL-Projects\\3Plus2-ex1
(随后的Swarf 加工一章中还将用到此项目)。
注：输入项目中已有一个3轴初加工和两个精加工策略。
同样，项目中已包含多个用户坐标系，其中一个在模型顶部 Z175 处，将使用此坐标系作为主加工原点。其它4个已有用户坐标系将在随后用来帮助多轴加工策略间的定位移动。
Issue PMILL 2010 Five Axis 1.1
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
选取一等轴查看并考虑加工方案。
我们可看到零件上相对较高的一侧及三个凹槽的方向，如果仅使用Z轴方向刀具设置进行3轴加工，无法完成全部加工。
将首先给位于X方向的这个型腔指定一新的用户坐标系来控制其中一个 3 Plus 2 – 刀轴对齐定位。
右击 PowerMILL 浏览器中的用户坐标系，从弹出菜单选取产生并定向用户坐标系 – 用户坐标系对齐于几何形体。
使用左鼠标键捕捉或方框选取第一个型腔底部的交叉线框 (位于用户坐标系ztop-175_A 的X轴)。
激活新产生的用户坐标系 – 1。
1.2 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工 于是该用户坐标系自动对齐于线框，其Z轴垂直于曲面。下面我们还需进一步编辑它，使其X轴相对于全局坐标系绕部件逆时针方向旋转。
右击 PowerMILL 浏览器中的用户坐标系 1 ，从弹出菜单选取用户坐标系编辑器选项，打开下图所示工具栏。
点击绕Z轴形状图标 部)。
，在弹出对话视窗中输入角度 -90 (垂直于型腔底
用户坐标系的X轴的指向从部件顶部查看时是逆时针相对于变换坐标系（全局原点）。
点击绿色的勾，保存改变，退出用户坐标系编辑工具栏。 将用户坐标系1 重新命名为 Align_B. 激活用户坐标系ztop-175_A
右击用户坐标系 - Align_B ，从弹出菜单选取用户坐标系编辑器。
Issue PMILL 2010 Five Axis 1.3
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
选取Z轴为操作轴 (图形视窗左下部)。
点击用户坐标系编辑工具栏中的保留原始图标 ，然后点击绕点旋转用户坐标系图标 。
在弹出的表格中输入角度 120 ，产生一新的用户坐标系 (其位于从顶部查看逆时针方向的下一型腔的底部。)。
点击黑色的叉，退出表格。
点击绿色的勾，接受新产生的用户坐标系 (Align_B_1)，退出用户坐标系工具栏。
选取新产生的用户坐标系 (Align_B_1) ，重复上述过程，产生另一用户坐标系 (Align_B_1_1)。
注：应用绕点旋转用户坐标系(120) 前，请不要忘记选取保留原始选项 。
分别将两个新产生的用户坐标系重新命名为 Align_C 和 Align_D 。
下面就可相对于3个新的用户坐标系 ( Align_B, Align_C, and Align_D)对齐定位，对部件编制 3 Plus 2轴加工策略。
对三个型腔而言，可在其局部相对于所需3＋2用户坐标系分别产生一长方形的毛坯。同时将绕每个型腔产生一模型边界 ，这些边界将用在加工策略中(加工内部边界)。
1.4
Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
激活用户坐标系 Align_B 。
选取在用户坐标系Align_B周围定义型腔的两张曲面。
产生一毛坯，其设置如下：由…定义-方框，类型-模型（已选曲面）。
点击图标 ，在快进高度表格中设置用户坐标系为 Align_B ，然后点击计算按钮，产生合适的安全Z高度和开始Z高度值。
设置用户坐标系 (Align_B) ，以获取正确的快进高度。
在开始点和结束点 表格中，选取开始点为第一点安全高度，结束点为最后一点安全高度。
Issue PMILL 2010 Five Axis 1.5
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
在用户坐标系Align_B周围的凹槽区域的顶部边缘产生一名称为Pkt-B1的用户定义- 模型- 边界。
激活已有刀尖圆角端铣刀 D10t1。
在策略选取器表格中选取三维区域清除- 模型区域清除并严格按照下图填写表格。
刀具路径名称： D10t1-Ruf-B1
样式：偏置模型
在表格中的剪裁页面设置边界 - Pk1-B1 ，剪裁 – 保留内部。
点击计算，产生刀具路径，然后取消表格。
1.6 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
刀具路径的下切移动对齐于激活用户坐标系的Z轴。
使用复制方法，对另外两个凹陷区域重复上述策略并按需要调整有关值，产生另外两条刀具路径D10t1-Ruf-C1 和 D10t1-Ruf-D1。
请勿忘记产生并使用必要的用户定义 – 模型- 边界 Pkt-C1 和 Pkt-D1。
注：由于另外两个位于主模型拐角的凹陷区域的Z高度有所增加，刀具路径设置中其相应的毛坯和快进高度值也有所不同。
凹陷区域C和D具有相同（加长）的壁高度，产生新的局部毛坯后，应将相应的安全Z高度值和开始Z高度值修改为 40 和 35 。同时还需要重新为凹陷区域C和D产生新的用户定义 – 模型 – 边界 (Align_C 和Align_D) 。
Issue PMILL 2010 Five Axis 1.7
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
3＋2轴刀具路径产生后，仅可使用兼容的后处理器来输出有效NC数据。对于包含多重定位的刀具路径，NC程序输出选项将通过一原点（本范例为用户坐标系ztop175_A）来产生NC数据。此选项可通过NC参数选择表格选取。
从浏览器中右击NC程序，从弹出菜单选取参数选择。 从机床选项文件域选取 r2e3.opt 为机床控制器。 在输出用户坐标系域选取 ztop-175_A。
应用设置并接受表格。
在浏览器中产生一NC程序并增加3个 ‘3 Plus 2’ 刀具路径 (D10t1-Ruf-B1, D10t1-Ruf-C1 和 D10t1-Ruf-D1)。
1.8 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
注：NC程序中显示了这3个独立 ‘3 Plus 2’ 轴刀具路径间的连接运动，在此我们可看到它们是笔直穿过 零件!
除产生 ‘3 Plus 2’ 轴刀具路径外，我们还必须控制这些刀具路径之间的位置移动，以消除和零件和夹具的任何碰撞。
原始项目中包含有多个预定义的用户坐标系，可在NC程序中按需要插入这些用户坐标系，以在刀具路径间的连接过程中能为刀具提供安全的连接行程和对齐定位，避免刀具与零件或夹具之间的碰撞。
如下左图所示，在浏览器中将项目预定义的用户坐标系拖放到NC程序中的相应位置。
现在刀具路径间连接时，刀具将通过用户坐标系坐标的相应位置并对齐于用户坐标系的Z轴。
注：多轴- 定位移动将在第二章中做详细介绍。
选取文件-保存，更新前面保存的项目内容。
Issue PMILL 2010 Five Axis 1.9
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis 3+2 轴 – 残留模型应用（培训必用模型） 残留模型 代表了加工过程的任何一段部件上还未加工的材料。可首先产生一空的残留模型，随后对它应用材料毛坯和/或处理中的任何数量的刀具路径。最后选取计算，更新残留模型，显示当前未加工的材料。
删除全部并重设表格。
从目录D:\\raining\\PowerMILL_Data\\five_axis\\AnglePad 输入模型StockModelRest
保存项目为：
D\\:users\raining\\COURSEWORK\\PowerMILL_Projects\\StockModel-3plus2
该模型中的倒勾形面型腔如果使用常规的3轴方法加工需要对部件进行两次装夹，而使用 3+2 轴加工，通过应用独立的用户坐标系控制刀轴位置，整个项目仅需一次装夹即可完成。最初的3轴加工将部分切除倒勾形面，随后可使用残留模型方法，对每个型腔进行最优化的3＋2轴加工。
打开毛坯表格，按最小/最大限界计算毛坯。 将毛坯锁住在世界坐标系。
接受表格。
将毛坯锁住在世界坐标系后，激活其它不同用户坐标系时，毛坯的方向和位置可不发生改变。
1.10 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
产生一直径为16，刀尖半径为3的刀具 D16T3。 产生一直径为12，刀尖半径为1的刀具 D12T1。 在快进高度表格中 点击计算。 设置开始点和结束点为毛坯中心安全。 激活刀具 D16T3。
选取策略选取器图标 ，从三维区域清除表格中选取模型区域清除选项。严格按照下面的几个图设置相应值。
在表格浏览器中选取切入切出和连接选项，在新的页面中点击图标
。
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.11
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
选取切入的第一选择为斜向。
选取
输入最大左斜角 4 ，沿着-圆形，圆圈直径Dia 0.65 (TDU)。
接受并取消斜向选项和切入切出和连接表格。
回到主表格，点击计算，产生新的刀具路径，然后点击取消。
选取 Iso1 查看。
右击浏览器中的残留模型，从弹出菜单选取产生残留模型选项。
右击新产生的（空）残留模型，从弹出菜单选取应用－毛坯。
在仍然打开的残留模型菜单中选取应用，激活刀具路径在后选项。
此时残留模型菜单仍然显示在屏幕上，选取显示残留材料，随后选取绘制选项－阴影，最后选取计算。
（在此例中，产生参与模型后，直接运用“激活刀具路径在先”进行计算就能得到上述结果。但是在多次加工后，尤其是局部加工时，不能使用“激活刀具路径在先”的方法产生复合需求的残留模型；此时只能一步一步的计算来生成的残留模型，达到理想的状态。）
1.12 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
显示残留模型后可清楚地看到，3轴区域清除操作切除了刀具可切入的区域的全部材料，仅在部件上留下 0.5 的余量。
右击激活的刀具路径 TopRuf ，选取设置选项，重新打开偏置区域清除表格。 选取基于此刀具路径产生一新的刀具路径图标 ，随后将输入一些新的参数，设置 3+2 轴区域清除策略 (不关闭表格)。 激活 – 用户坐标系 2 ，改变设置为 3+2 方向。 激活刀具 D12T1。
从主工具栏选取快进高度并输入正确的用户坐标系 (2) ，最后选取 计算。
键入名称 - D12t1-AngRuf ，严格按照下图填写其它值。
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.13
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
计算并取消表格。
3+2 轴区域清除操作切除了全部剩余的材料，但在切除路径中存在许多浪费时间的空程移动。通过动态模拟可很清楚地看到，在这中间，大多数的材料都已被前面的策略所切除。
1.14 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
重新利用 前一区域清除策略 (D12t1-AngRuf) ，如下图所示，这次在设置中应用残留加工选项。
勾取主模型区域清除页面中的残留加工选项，于是页面改变为模型残留区域清除页面。
选取表格浏览器中的残留选项，打开残留页面，设置残留加工 – 刀具路径 - D16t3-TopRuf。
点击计算，请求计算刀具路径。
可见策略没能计算，上面右图所示的 PowerMILL Error 错误信息出现在屏幕。
注：如果参考刀具路径是相对于一个不同的用户坐标系产生，那么就不能对区域清除策略应用残留加工，上面就是一个实例。
为此将使用下面介绍的残留模型来限制残留粗加工。
点击 OK ，关闭 PowerMILL 错误 表格，回到仍然处于编辑状态 的策略页面。
勾取残留加工，如下图所示，在残留页面设置残留加工为残留模型，选取残留模型 1 。
选取表格浏览器中的剪裁选项，在新的页面中选取按毛坯剪裁刀具路径。 （该选项的使用，减少了大量多余刀具路径；以残留模
型为基准进行的裁剪，而不是自动的识别余量）
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.15
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
计算刀具路径，然后取消表格。
如左图所示，修改后的残留粗加工刀具路径仅加工残留模型所限制的区域。
注：此刀具路径切除的材料不包括在此时实际的残留模型中。
右击浏览器中的残留模型，从弹出菜单选取应用－激活刀具路径在后，随后点击计算。
现在显示的残留模型中的残留材料即是3轴区域清除加工和 3+2 轴区域清除后所剩余的材料。
1.16 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
和区域清除加工不一样的是精加工策略的残留加工不能直接参考残留模型。然而可通过产生并应用残留模型残留边界，为随后的精加工操作提供合适的残留限界。
正向精加工 激活刀具路径 D16t3-TopRuf ，恢复它使用的设置。 产生直径为6的球头刀 BN6。
选取相对于用户坐标系1的初始精加工曲面（如下图阴影部分的10个曲面）。
右击浏览器中的边界，从弹出菜单中选取定义边界，随后选取已选曲面选项，打开以下表格。
严格按照右图在已选曲面边界表格中输入相应数据并勾取顶部方框，确认边界名称为1。（注意其中的公差和余量值；边界对应的坐标值）
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.17
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
应用并取消表格。
产生的边界呈激活状态，它将自动包括在以下精加工策略中的剪裁（保留内部）选项。
选取刀具路径策略图标 ，从打开的精加工表格中选取陡峭和浅滩精加工选项。
输入名称 - BN6-TopFin ，严格按照下图填写其它值。
1.18 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
计算并取消表格。
这样即加工出从顶部进刀可加工出的形状。随后将此精加工策略应用于残留模型，以产生残留模型残留边界，并在用户坐标系2上应用3＋2轴精加工策略。
在打开的残留模型菜单中选取应用－激活刀具路径在后。
在残留模型菜单中选取显示残留材料，随后选取显示选项－阴影。最后点击计算。 斜向的精加工。 激活用户坐标系2。
选取 ISO 1 查看，相对于用户坐标系2查看部件。
从主工具栏点击快进高度图标，在打开的表格中设置正确用户坐标系 (2)，最后点击计算。
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.19
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
右击浏览器中的边界选项，从弹出菜单选取定义边界，随后选取残留模型残留选项，打开以下表格。没有选择曲面
严格按照右图在残留模型残留边界表格中输入相关数据，设置边界名称为2。
应用并取消表格。
注：下壁底部并未包括在残留模型-残留边界中，其原因是这个区域的残留模型无法使用刀具 BN6 加工。
选取刀具路径策略图标 ，从精加工表格中选取陡峭和浅滩精加工选项。（原 交叉等高精加工）
输入名称 - BN6-AngFin ，严格按照下图设置其它值。
1.20 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
计算并取消表格。
这样就精加工完毕用户坐标系2下的残留模型残留边界区域内的形状。下面将此精加工策略应用到残留模型来确认是否加工完毕零件。
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.21
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
选取残留模型菜单中的应用－激活刀具路径在后选项。
选取残留模型菜单中的显示残留材料选项，随后选取绘制选项－阴影，最后点击计算。
左图所示的两个区域仍然是残留模型的一部分，因为它们都包括尖锐内部拐角，它们需要使用端铣刀进行精加工切除。
斜向的清边角。产生一直径为12的端铣刀 EM12。
右击浏览器中的边界，从弹出菜单选取定义边界，随后选取残留模型残留选项，打开以下表格。
严格按照上图在残留模型残留边界表格中输入相关值，设置边界名称为3 。 应用并取消表格。（注意其中的公差余量，和参考刀具）
1.22 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
于是屏幕上出现一新的残留模型残留边界，剩余的材料即可使用刀具 EM12 加工。
刀具 EM12 无法切入这个区域，因此边界没在这部分产生。
选取刀具路径策略图标 ，从精加工表格中选取等高精加工选项。 输入名称 – EM12-AngFin1，严格按照下图填写其它值。
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.23
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
计算并取消表格。
这样即全部完成带角的型腔部分的加工，我们将最新的刀具路径增加到残留模型中后即可确认这点。
从残留模型菜单中选取应用－激活刀具路径在后。
从残留模型菜单中选取显示残留材料，随后选取绘制选项－阴影，最后点击计算。
激活刀具路径 D16t3-TopRuf ，恢复该策略使用的设置。
取消刀具路径 D16t3-TopRuf 的激活状态，然后激活刀具 EM12 。
针对上图垂直的阴影部分（不包括表格中的边界），产生一名称为EM12-TopFin1的 Swarf 精加工策略
1.24 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
将此新产生的刀具路径EM12-TopFin1增加到残留模型并计算，确认剩余材料已被加工。
仅当未勾取显示残留材料选项时才能看到此残留模型。
保存文件，更新项目。
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.25
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis 3+2 轴 – 钻孔范例 (适用于多轴授权用户) PowerMILL – 钻孔选项是针对孔特征操作而不是直接针对模型操作，这样不需要修改或裁剪已有曲面数据即可进行钻孔编程。 勾取多轴选项后，将在普通用户坐标系中产生不同轴向的孔特征。
删除全部元素并从目录-
D:\\raining\\PowerMILL_Data\\five_axis\\drill_5axis 输入模型 drill5ax_ex1
保存项目为:-
D:\\raining\\COURSEWORK\\PowerMILL-Projects\\MultiAxisDrill-ex1
请勿定义材料毛坯，如果已存在毛坯，请将它删除（点击表格右上角的蓝叉）。
系统自动将选项中的任何圆柱体曲面识别为孔特征。在此范例中，由于没有定义毛坯，孔特征的顶部将位于最大Z高度。
如果预定义了毛坯，由于各个孔特征的方向原因，孔的顶部将位于最靠近材料毛坯表面的上Z高度和下Z高度位置。 （毛坯表面与模型表面的距离）
注：如果需要可在特征设置中使用局部编辑选项和动态选取方法反转孔。
右击 PowerMILL 浏览器中的特征设置选项，从弹出菜单选取参数选择选项。
特征设置——参数选择
于是即打开特征表格。
1.26 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
选取图形视窗中的全部曲面数据，严格按照下图所示表格输入值，产生一特征设置。
选取类型－孔选项后，多轴选项即被激活。如果进行5轴钻孔，必须勾取该选项（包括处于不同方向的全部已选孔将输入到相同特征设置中）。
应用并关闭表格。
选项中的任何圆柱体曲面将自动被识别为多轴孔特征。
不显示模型，查看新产生的特征。
特征设置中的全部17个孔均正确对齐，底部的十字叉表示孔的底部。
产生一材料毛坯 – 按…定义－方框，类型为模型。 点击快进高度
(安全Z高度，开始Z高度) 表格中的计算。
为使用- 毛坯中心安全高度。
设置开始点/结束点
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.27
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
产生一长度为60，直径为 5mm 的钻头。
增加一刀柄部件，刀柄顶部\\底部直径为5，长度为30 。
增加一夹持部件，夹持顶部直径50，底部直径30，长度30，伸出75 。 增加一夹持部件，夹持顶部直径50，底部直径50，长度30 。 选取刀具路径策略图标 ，在新的策略表格中选取钻孔表格。 在钻孔表格中选取选项钻孔。 重新命名刀具路径为 DRILL5。
点击钻孔表格中的选取按钮，打开特征选项表格。
点击特征选项表格中的选取按钮后，全部孔特征将包括在激活－特征设置中。
关闭特征选项表格。
点击计算，产生钻孔刀具路径，然后取消表格。 仿真刀具路径。
1.28 Issue PMILL 2010 Five Axis
PowerMILL 2010 Five Axis 1. 3+2 轴加工
多轴选项可进行自动识别，使用户可对部件产生一单个特征设置，一次设置即可加工完毕部件上不同方向的全部孔。如果没有多轴选项授权，则可通过特征设置菜单中的识别模型中的孔选项，产生独立的 3+2 – 轴孔特征。此命令将特征分成独立的特征设置，每个特征设置具有其自己的用户坐标系，以进行必要的 3+2 轴定位。
两个 6mm 的孔特征为螺纹孔。5mm 钻头顶端的锥角将会在孔的底部留下一锥形。攻螺纹孔时，有必要应用一个适当的轴向余量，以使攻螺纹操作停止于孔底之上。
产生一直径为 6mm 长度为25的攻螺纹刀具TAP6。
增加一刀柄，刀柄顶部直径为4，底部直径为4，长度为30
增加一夹持，夹持顶部直径30，底部直径30，长度30，伸出60 。 在图形视窗中选取两个直径为 6mm 的孔特征。
选取刀具路径策略图标 ，在新的策略表格中选取钻孔表格。 在钻孔表格中选取选项钻孔。 重新命名刀具路径为 TAP6。
Issue PMILL 2010 Five Axis
1.29
1. 3+2 轴加工 PowerMILL 2010 Five Axis
设置循环类型－攻螺纹，操作－钻到孔深，节距 - 1mm。 输入轴向余量 5mm。
选取两个直径为6的孔特征。 计算并关闭表格，产生刀具路径。 沿 -Y 轴查看模型。
这样即对已选孔进行了攻螺纹加工，且攻螺纹加工在全孔深 5mm 之上结束。
保存文件，更新项目。
1.30 Issue PMILL 2010 Five Axis
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