第5章 固定軸曲面輪廓銑

1、固定軸曲面輪廓銑（Fixed Contour）簡(jiǎn)稱為固定軸銑，在銑削過(guò)程中刀軸與指定的方向始終保持平行，即刀軸固定。固定軸銑適用于精加工由輪廓曲面形成的區(qū)域的加工方式，它允許通過(guò)精確控制刀具軸和投影矢量以使刀具沿著非常復(fù)雜的曲面的復(fù)雜輪廓運(yùn)動(dòng)。固定軸銑一般采用球頭銑刀，進(jìn)行零件的半精加工或精加工。第第5章章 固定軸曲面輪廓銑固定軸曲面輪廓銑5.1 固定軸與可變軸曲面輪廓銑概述1. 基本原理先由驅(qū)動(dòng)幾何（Drive Geometry）產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，并按投影方向投影到部件幾何體上，得到投影點(diǎn)。刀具在該點(diǎn)處與部件幾何體接觸，故又稱為接觸點(diǎn)。然后，系統(tǒng)根據(jù)接觸點(diǎn)位置的部件表面曲率半徑、刀具半徑等因素，計(jì)

2、算得到刀具定位點(diǎn)。刀具位于與零件表面接觸的點(diǎn)上，從一個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)切削點(diǎn)，如此重復(fù)，就形成了刀軌。驅(qū)動(dòng)點(diǎn)可以從整個(gè)或部分零件幾何體生成，或者從與零件幾何體無(wú)關(guān)的其它幾何體產(chǎn)生，然后再投射到零件幾何體上。其原理如圖5-1所示。刀具投影方向接觸點(diǎn)刀具定位點(diǎn)驅(qū)動(dòng)幾何加工幾何驅(qū)動(dòng)點(diǎn)圖5-1固定軸曲面輪廓銑原理示意圖2. 基本術(shù)語(yǔ) 1）零件幾何體（part geometry）：用于加工的幾何體。 2）驅(qū)動(dòng)幾何體（drive geometry）：用來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的幾何體。在曲面輪廓銑中除了定義幾何體外，還可用驅(qū)動(dòng)幾何體進(jìn)一步引導(dǎo)刀具的運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)幾何體可以是點(diǎn)、曲線、曲面，也可以是零件幾何體。 3）驅(qū)動(dòng)點(diǎn)（

3、drive point）：驅(qū)動(dòng)點(diǎn)是從驅(qū)動(dòng)幾何上產(chǎn)生的，按投影矢量投影到部件幾何體上的點(diǎn)。 4）驅(qū)動(dòng)方式（drive method）：驅(qū)動(dòng)方式用于定義創(chuàng)建刀具路徑所需的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。NX在曲面加工中提供了多種類型的驅(qū)動(dòng)方法。有些驅(qū)動(dòng)方法允許沿曲線創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)點(diǎn)集，另外一些驅(qū)動(dòng)方法則允許在一個(gè)區(qū)域中創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣列。沿指定的投射矢量將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)投射到零件表面上創(chuàng)建刀具路徑，如果沒有定義零件幾何，則直接在驅(qū)動(dòng)幾何上創(chuàng)建刀具路徑。 5）投射矢量（project vector）：投射矢量確定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)投射到零件表面上的方法，以及定義刀具接觸的零件曲面的側(cè)面。在一般情況下，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿投射矢量方向投射到零件表面上，有時(shí)當(dāng)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從

4、驅(qū)動(dòng)曲面向零件表面投射時(shí)，可能會(huì)沿投射矢量的相反方向投射。不管如何投射，刀具則總是沿投射矢量與零件表面的一側(cè)接觸。5.2 創(chuàng)建固定軸銑操作1. 固定軸曲面輪廓銑操作的創(chuàng)建步驟 1）創(chuàng)建操作創(chuàng)建操作時(shí)，選擇類型“mill_contour”，子類型為固定軸曲面輪廓銑（FIXED_CONTOUR），點(diǎn)擊【確定】按鈕，打開操作對(duì)話框。2）指定幾何體選擇幾何體，可以指定幾何體組參數(shù)，也可以直接指定部件幾何體和檢查幾何體。在某些驅(qū)動(dòng)方法下，還需要指定切削區(qū)域幾何體和修剪邊界。3）選擇刀具在刀具組中可以選擇已有的刀具，也可以創(chuàng)建一個(gè)新的刀具作為當(dāng)前操作的刀具。4）選擇驅(qū)動(dòng)方法并設(shè)置驅(qū)動(dòng)參數(shù)在固定軸曲面銑操作

5、中，驅(qū)動(dòng)方法的選擇是非常重要的。可用的驅(qū)動(dòng)方法總共有9種，應(yīng)根據(jù)加工表面的形狀與復(fù)雜性，以及刀軸與投射矢量的要求來(lái)確定適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方法，一旦選擇了驅(qū)動(dòng)方法，也就決定了可選擇的驅(qū)動(dòng)幾何類型，以及可用的投射矢量、刀軸與切削方法。在驅(qū)動(dòng)方法的對(duì)話框中設(shè)置驅(qū)動(dòng)方法參數(shù)，不同驅(qū)動(dòng)方法的參數(shù)差異很大。5）設(shè)置合理的投射矢量可用投射矢量的類型取決于所指定的驅(qū)動(dòng)方法，投射矢量類型總共有9種，當(dāng)設(shè)置的投射矢量平行于刀軸矢量、或垂直于零件幾何表面法向時(shí)，一定要仔細(xì)考慮，因?yàn)樵谶@些情況下，可能引起刀具路徑垂直方向的波動(dòng)。6）指定正確的刀軸刀軸矢量可以通過(guò)指定坐標(biāo)、選擇幾何、垂直或相對(duì)于零件表面、以及垂直或相對(duì)于驅(qū)動(dòng)表

6、面等方式來(lái)定義。7）刀軌設(shè)置在操作對(duì)話框打開參數(shù)組進(jìn)行各選項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置。一般來(lái)說(shuō)需要對(duì)刀軌設(shè)置中的切削參數(shù)、非切削移動(dòng)、進(jìn)給和速度選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。8）生成操作并模擬刀軌生成當(dāng)前操作的刀軌并進(jìn)行模擬加工。2.創(chuàng)建操作采用與創(chuàng)建平面銑和型腔銑操作相似的步驟，在“加工配置”對(duì)話框中選擇“通用”（cam general）加工配置，指定子模板為“輪廓銑”（mill_contour），初始化加工環(huán)境。在“創(chuàng)建”工具欄中單擊“創(chuàng)建操作”圖標(biāo)圖標(biāo)，彈出如圖5-2所示“創(chuàng)建工序”對(duì)話框。在“類型”下拉列表框中選擇“輪廓銑”（mill_contour），在“子類型”中選擇“固定軸曲面輪廓銑”圖標(biāo)，指定4個(gè)父節(jié)點(diǎn)組，

7、輸入操作名稱，單擊【確定】按鈕進(jìn)入固定軸銑操作對(duì)話框。 圖5-2 “創(chuàng)建操作”對(duì)話框5.3 驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)方法（Drive Method）用來(lái)定義創(chuàng)建刀具路徑的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。在固定軸銑銑操作中，可用的驅(qū)動(dòng)方法有10種，一些驅(qū)動(dòng)方法允許沿一條曲線創(chuàng)建一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)集，另外些驅(qū)動(dòng)方法則允許在一個(gè)區(qū)域中創(chuàng)建個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣列，如圖5-3所示。在具體操作中，應(yīng)該根據(jù)加工表面的形狀與復(fù)雜性來(lái)確定適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方法，一旦選擇了驅(qū)動(dòng)方法，也就決定了可選擇的驅(qū)動(dòng)幾何類型，以及可用的投射矢量、刀軸與切削方法。5.3.1 曲線/點(diǎn)驅(qū)動(dòng)曲線與點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方法，是用選擇的點(diǎn)或曲線來(lái)定義驅(qū)動(dòng)幾何。按指定的投影方向投影到加工面上而產(chǎn)生刀具路徑，適用

8、于在工件表面上加工筋槽或雕刻字體。圖5-4 曲線驅(qū)動(dòng)方法投射矢量刀軸邊界零件圖5-4 曲線驅(qū)動(dòng)方法 5.3.2 螺旋驅(qū)動(dòng)螺旋驅(qū)動(dòng)方法，產(chǎn)生從指定的中心點(diǎn)向外螺旋的“驅(qū)動(dòng)點(diǎn)”，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)在垂直于投影矢量并包含中心點(diǎn)的平面上生成，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿著投影矢量投影到所選擇的部件表面。該方法屬于區(qū)域加工，適用于加工圓形的工件。如圖5-9所示。零件表面螺旋線驅(qū)動(dòng)中心點(diǎn)投射矢量從平面投射的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)圖5-9 螺旋線驅(qū)動(dòng)方法指定螺旋中心點(diǎn)螺旋中心點(diǎn)用于定義螺旋的中心位置，也定義了刀具的開始切削點(diǎn)。如果沒有指定螺旋中心點(diǎn)，系統(tǒng)就用絕對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)作為螺旋中心點(diǎn)；如果螺旋中心點(diǎn)不在零件幾何表面上，則沿投射矢量投射到零件幾何表面上。定

9、義螺旋中心時(shí)，可先單擊圖標(biāo)，然后用彈出的“點(diǎn)構(gòu)造器”對(duì)話框，定義一個(gè)點(diǎn)作為螺旋驅(qū)動(dòng)路徑的中心點(diǎn)。1）最大螺旋半徑最大螺旋半徑用于限制加工區(qū)域的范圍，從而限制產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的數(shù)目。螺旋半徑在垂直于投射矢量的平面內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。如果指定的半徑超出了零件幾何表面，刀具在不能切削到零件幾何表面時(shí)，會(huì)退刀、跨越，直至與零件幾何表面接觸，再進(jìn)刀、切削。2）步距橫向進(jìn)給量用于控制兩相鄰切削路徑間的距離，即切削寬度。可按刀具直徑的百分比或絕對(duì)距離設(shè)置。5.3.3邊界驅(qū)動(dòng) “邊界驅(qū)動(dòng)方式”與平面銑的工作方式大致相同，是用邊界、內(nèi)環(huán)或兩者聯(lián)合來(lái)定義切削區(qū)域，從定義的切削區(qū)域、沿指定的投射矢量方向、把驅(qū)動(dòng)點(diǎn)投射到零件幾何表

10、面上，來(lái)創(chuàng)建刀具路徑。如圖5-14所示。 該驅(qū)動(dòng)方式既可用于整體加工，也可用于局部加工，是一種較靈活的區(qū)域加工方法，適用于加工各種形狀的工件。驅(qū)動(dòng)邊界可以大于或等于加工面積（通常為加工面投影到垂直于投影方向的平面內(nèi)的最大面積）整體加工，也可以小于加工面積局部加工。 “邊界驅(qū)動(dòng)方式”中，邊界可以由一系列存在的曲線、現(xiàn)有的永久邊界、點(diǎn)或面構(gòu)成，其創(chuàng)建方法與定義孤島、型腔的外廓相同，可以為每個(gè)邊界成員指定如下位置屬性：“對(duì)中”、“相切”和“接觸”。 圖5-14 邊界驅(qū)動(dòng)方法零件表面邊界投射矢量固定刀軸圖5-14 邊界驅(qū)動(dòng)方法1. 驅(qū)動(dòng)幾何體驅(qū)動(dòng)幾何選項(xiàng)，用于選擇和編輯驅(qū)動(dòng)幾何邊界。選擇圖標(biāo)，彈出如圖

11、5-16所示的“邊界幾何”對(duì)話框。該對(duì)話框中“模式”包含曲線/邊、邊界、面或點(diǎn)，用來(lái)定義驅(qū)功幾何邊界。每一個(gè)邊界成員與刀具位置的關(guān)系，可以指定為“對(duì)中”、“相切”或“接觸”屬性。一條邊界中，當(dāng)一個(gè)邊界成員設(shè)為“接觸”屬性后，其它邊界成員就不能再設(shè)置為對(duì)中或相切屬性，而且“接觸“屬性的邊界必須封閉。不像“對(duì)中”與“相切”屬性，如果使用“接觸”屬性，則刀具沿輪廓表面移動(dòng)時(shí)，刀端與表面的接觸位置是變化的。2.空間范圍 部件空間范圍是通過(guò)選擇零件表面和表面區(qū)域的外部邊緣生成的環(huán)來(lái)定義切削區(qū)域。“環(huán)”類似于邊界，它們都可定義切削區(qū)域，但環(huán)與邊界不同的是，環(huán)是在零件表面上直接生成，而且無(wú)需投影。如圖5-1

12、7所示。環(huán)可以定義切削區(qū)域，部件空間范圍有3種方式：關(guān)、最大的環(huán)和所有環(huán)。3. 切削模式切削模式用于定義刀具路徑的形式。選項(xiàng)如圖5-19所示，其中“跟隨周邊”、“輪廓加工”和“平行線”與平面銑與型腔銑用法類似，這里介紹“同心”和“徑向”的各種模式。4. 陣列中心陣列中心用于在“徑向”與“同心”路徑模式下，手工指定或系統(tǒng)計(jì)算其路徑的中心點(diǎn)。它包含“指定”與“自動(dòng)”兩個(gè)選項(xiàng)，當(dāng)選“指定”選項(xiàng)時(shí)，則彈出“點(diǎn)構(gòu)造器”對(duì)話框，可指定一點(diǎn)作為路徑中心點(diǎn)；當(dāng)選“自動(dòng)”選項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)就根據(jù)切削區(qū)域的形狀與尺寸，自動(dòng)確定最有效的位置作為路徑中心點(diǎn)。5. 刀路方向刀路方向用于在“徑向”與“同心”路徑模式下，指定由內(nèi)

13、往外還是由外往內(nèi)產(chǎn)生刀具路徑，如圖5-23所示。它只在跟隨輪廓、同心圓或徑向線路徑模式下才激活。6. 切削角度切削角度用于決定“平行線”路徑模式中刀具路徑的旋轉(zhuǎn)角度，該角度是從工作坐標(biāo)系（WCS）中X軸開始測(cè)量的。切削角度包含“用戶定義”與“自動(dòng)”兩個(gè)選項(xiàng)。當(dāng)選“用戶定義”選項(xiàng)時(shí)，則“度數(shù)”文本框激活，可在“度數(shù)”文本框中輸入旋轉(zhuǎn)角度；當(dāng)選“自動(dòng)”選項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)確定切一個(gè)切削區(qū)域的旋轉(zhuǎn)角度。7. 步距步距用于指定相鄰兩個(gè)刀具路徑的橫向距離。指定方式有“恒定”、“殘余高度”、“刀具直徑百分比”和“變量平均值”四個(gè)選項(xiàng)，可參照平面銑中內(nèi)容。另外在切削模式為徑向時(shí)，步距指定方式有“角度”選項(xiàng)，用于

14、指定恒定的徑向步距。5.3.4 區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)是最常用的一種精加工操作方式，通過(guò)指定切削區(qū)域、設(shè)定陡峭空間范圍共同定義操作。這種驅(qū)動(dòng)方法與邊界驅(qū)動(dòng)方法類似，不同的是區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)不需要指定驅(qū)動(dòng)幾何，同時(shí)創(chuàng)建的刀軌可靠性更好，并且可以有陡峭區(qū)域判斷，故優(yōu)先選用區(qū)域銑削。切削區(qū)域可以用表面區(qū)域、片體或表面來(lái)定義。如果不指定切削區(qū)域，系統(tǒng)會(huì)使用定義的整個(gè)零件幾何作為切削區(qū)域。1. 陡峭空間范圍陡峭空間范圍是通過(guò)設(shè)定陡峭度來(lái)確定零件切削區(qū)域，陡峭度是刀軸與零件表面法矢量的夾角。陡峭區(qū)域是指零件幾何上陡峭度大于等于指定陡峭角度的區(qū)域，即陡峭角度把切削區(qū)域分隔成陡峭區(qū)域與非陡峭區(qū)域。陡峭約束包含無(wú)

15、、非陡峭與定向陡峭3個(gè)選項(xiàng)。2. 切削模式區(qū)域驅(qū)動(dòng)方法中的切削方法與邊界驅(qū)動(dòng)方法中的相似，需要說(shuō)明的是“往復(fù)上升”走刀方法。5.3.5 清根驅(qū)動(dòng)清根切削沿著零件表面的凹角和溝槽生成刀具路徑。清根加工常用來(lái)在前面加工中使用了較大直徑的刀具而在凹角處留下較多殘料的加工。另外清根切削也常用于半精加工，以減緩精加工時(shí)轉(zhuǎn)角部位余量偏大帶來(lái)的不利影響。清根銑削中，一般使用球頭刀，而不用平底刀或者牛鼻刀。5.3.6 文本雕刻在零件加工時(shí)經(jīng)常需要在零件表面雕刻零件號(hào)、模具型腔ID號(hào)或其它標(biāo)識(shí)文字。一般來(lái)講，NX提供這種雕刻方式屬于陰文雕刻，字形由多個(gè)筆劃組成，因此刀具的直徑不能太小，否則有的區(qū)域不能完全切削而

16、得不到完整的字形。設(shè)置的文本深度或零件余量在零件表面下系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生過(guò)切的警告。 5.4 投影矢量 投影矢量用于指定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)投影到零件表面的方式。除了清根驅(qū)動(dòng)方式外，所有的驅(qū)動(dòng)方式都需要設(shè)置投影矢量。一般情況下，固定軸銑削時(shí)，所用的投影矢量應(yīng)該是刀軸方向，其余方式多在可變軸加工時(shí)使用。 1. 指定矢量 指定某一矢量作為投影矢量。如圖5-66所示，可選擇坐標(biāo)軸或其中任一方法指定投影矢量，具體方法這里不再詳述。2. 刀軸以刀軸作為投影矢量。該選項(xiàng)為系統(tǒng)默認(rèn)的投影方法，當(dāng)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向部件幾何體投影時(shí)，其投影方向與刀軸矢量方向相反，3. 遠(yuǎn)離點(diǎn)該選項(xiàng)創(chuàng)建從指定的焦點(diǎn)向“部件表面”延伸的“投影矢量”。此選項(xiàng)用于加

17、工焦點(diǎn)在球面中心處的內(nèi)側(cè)球形（或類似球形）曲面，“驅(qū)動(dòng)點(diǎn)”沿著偏離焦點(diǎn)的直線從“驅(qū)動(dòng)曲面”投影到“部件表面”，焦點(diǎn)與“部件表面”之間的最小距離必須大于刀具半徑。4.朝向點(diǎn)朝向點(diǎn)與遠(yuǎn)離點(diǎn)用法相似，用來(lái)指定某一點(diǎn)為焦點(diǎn)，投影矢量的方向從部件幾何表面開始指向焦點(diǎn)，即以焦點(diǎn)為終點(diǎn)，如圖5-68所示。 5.遠(yuǎn)離直線該選項(xiàng)創(chuàng)建從指定的直線至部件表面的“投影矢量”，“投影矢量”作為從中心線延伸至“部件表面”的垂直矢量進(jìn)行計(jì)算。該投影方法有利于加工圓柱內(nèi)表面，其中指定的直線作為圓柱中心線，刀具的位置將從中心線移到“部件表面”的內(nèi)側(cè)?！膀?qū)動(dòng)點(diǎn)”沿著偏離所聚焦線的直線從“驅(qū)動(dòng)表面”投影到部件表面，聚焦線與“部件表面”之間的最小距離必須大于刀具半徑，如圖5-69所示。6.朝向直線朝向直線與遠(yuǎn)離直線用法相似，用于創(chuàng)建從“部件表面”延伸至指定直線的“投影矢量”。該投影方式有助于加工外部圓柱面，其中指定的直線作為圓柱中心線。刀具的位置將從“部件表面”的外側(cè)移動(dòng)到中心線?！膀?qū)動(dòng)點(diǎn)”沿著所聚焦線收斂的直線從“驅(qū)動(dòng)表面”投影到部件表面。如圖5-70所示。5.5 刀軸刀軸用來(lái)定義固定刀軸的方向。固定刀具軸始終與指定的矢量方向平行，可變刀具軸則在沿刀具路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷改變方向。在固定軸銑操作中，只能定義固定刀具軸；在可變軸銑操作中，則所有選項(xiàng)都可使用。刀軸的矢量方向