第六章 固定輪廓銑【Fixed Contour】(一)

1、第六章 固定輪廓銑【Fixed Contour】（一）【簡(jiǎn)述】本章節(jié)重點(diǎn)講述固定軸銑區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)操作的參數(shù)功能，掌握固定軸加工的原理，對(duì)于復(fù)雜的曲面加工奠定基礎(chǔ)；讓學(xué)者往能夠使用固定軸輪廓加工操作編寫任意工件的程序。在固定軸輪廓加工中，先由驅(qū)動(dòng)幾何體產(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點(diǎn)，然后系統(tǒng)根據(jù)接觸點(diǎn)位置的表面曲率半徑、刀具半徑等因素，計(jì)算得到刀具定位點(diǎn)，如圖6-1所示。最后后，當(dāng)?shù)毒咴诓考缀误w表面從一個(gè)接觸點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè)接觸點(diǎn)，如此重復(fù)，就形成了刀軌，這就是固定軸銑刀軌產(chǎn)生的原理。固定軸區(qū)域銑削適用于加工平坦的曲面操作，常用于復(fù)雜曲面的

2、半精加工與精加工。圖6-1 固定軸加工的刀軌驅(qū)動(dòng)原理一. 固定軸輪廓區(qū)域功能選項(xiàng)的介紹在插入工具條里，點(diǎn)擊創(chuàng)建操作圖標(biāo)，并進(jìn)入到【創(chuàng)建操作】對(duì)話框，設(shè)置類型為“mill_contour”，在操作子類型里選擇【輪廓區(qū)域】操作圖標(biāo)，點(diǎn)擊【確定】便可創(chuàng)建【輪廓區(qū)域】操作，如圖6-2所示。下面針對(duì)固定軸輪廓區(qū)域操作，還講述在固定軸輪廓銑里專有的參數(shù)選項(xiàng)。圖6-2 固定軸輪廓區(qū)域操作1. 驅(qū)動(dòng)方法在固定軸輪廓銑有多種驅(qū)動(dòng)方法，應(yīng)用于不同類型的加工，驅(qū)動(dòng)如：曲線/點(diǎn)、螺旋式、邊界、區(qū)域銑削、曲面、流線、刀軌、徑向切削、清根和文本等10種驅(qū)動(dòng)方法。在本章編寫中，主要講解“區(qū)域銑削”、“曲線/點(diǎn)”與“清根”驅(qū)

3、動(dòng)，其他驅(qū)動(dòng)作為一般的介紹。各驅(qū)動(dòng)如圖6-3所示。每個(gè)驅(qū)動(dòng)在創(chuàng)建操作的時(shí)候，操作子類型里也有相應(yīng)驅(qū)動(dòng)選項(xiàng)。圖6-3 固定軸驅(qū)動(dòng)方法此操作在創(chuàng)建的時(shí)候選項(xiàng)了操作子類型為“區(qū)域銑削”，固操作里驅(qū)動(dòng)方法所顯示的也是“區(qū)域銑削”驅(qū)動(dòng)。每種驅(qū)動(dòng)都有不同的參數(shù)選項(xiàng)，如需要編輯驅(qū)動(dòng)參數(shù)的時(shí)候，可以點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)方法旁邊的編輯圖標(biāo)。相對(duì)“區(qū)域銑削”驅(qū)動(dòng)的參數(shù)編輯，點(diǎn)擊編輯圖標(biāo)，彈出【區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方法】對(duì)話框，如圖6-4所示。圖6-4 區(qū)域銑削參數(shù)對(duì)話框2. 陡峭空間范圍在固定軸區(qū)域銑削里，提供了三種方法來(lái)限制加工范圍：無(wú)、非陡峭、定向陡峭。無(wú)選項(xiàng)使得系統(tǒng)加工由部件幾何體或指定切削區(qū)域所定義的整個(gè)切削范圍；非陡峭利用

4、陡峭度使得系統(tǒng)僅加工整個(gè)切削范圍中小于指定陡峭度的區(qū)域。定向陡峭利用陡峭度使得系統(tǒng)加工整個(gè)切削范圍中沿指定切削方向大于指定陡峭度的區(qū)域。如圖6-5所示。一般沒(méi)有特殊的需要，很少定義此選項(xiàng)。圖6-5 陡峭空間范圍的三種應(yīng)用3. 驅(qū)動(dòng)設(shè)置在固定軸區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)，編輯參數(shù)里有：切削模式、切削方向、步距、步距已應(yīng)用、切削角等幾個(gè)選項(xiàng)。在這里重點(diǎn)介紹“步距已應(yīng)用”。步距已應(yīng)用分為“在平面上”和“在部件上”兩個(gè)選項(xiàng)；如果遇到比較陡峭的模型，在平面上投影得到的刀軌跟所定義的步距是不相等的，而在部件上投影加工出來(lái)的刀軌在陡峭位置是等距的，如圖6-6所示。圖6-6 步距已應(yīng)用的兩種刀軌4. 刀軌設(shè)置在【固定軸輪廓

5、銑】操作中，“刀軌設(shè)置”選項(xiàng)區(qū)，重點(diǎn)講解切削參數(shù)選項(xiàng)。隨著驅(qū)動(dòng)方法不同，切削參數(shù)選項(xiàng)也會(huì)有所不同，本章節(jié)主要以“區(qū)域銑削”驅(qū)動(dòng)為例。由于一些通用的切削在前面章節(jié)介紹過(guò)，在此將不再重述，僅介紹【固定軸輪廓銑】操作中部分常用的切削參數(shù)?！皡^(qū)域銑削”驅(qū)動(dòng)方法的【切削參數(shù)】對(duì)話框如圖6-7所示。圖6-7 固定軸切削參數(shù)對(duì)話框1 在凸角上延伸：此選項(xiàng)允許用戶控制在跨越內(nèi)部尖角邊緣時(shí)的刀軌。當(dāng)關(guān)閉該選項(xiàng)時(shí)，刀具將圓滑過(guò)渡尖角邊緣上；如打勾啟用該選項(xiàng)時(shí)，刀具路徑將延伸過(guò)渡尖角，如圖6-8所示。圖6-8在凸角上延伸示意圖2 多條刀路：此選項(xiàng)允許用戶控制是否對(duì)部件幾何體表面的材料進(jìn)行分層切削。需要切除的材料量由

6、“部件余量偏置”參數(shù)選項(xiàng)定義；每一層的刀軌是通過(guò)偏置部件幾何體來(lái)計(jì)算各自的接觸點(diǎn)，而不是簡(jiǎn)單地復(fù)制和平移。每一切削層可由“增量”和“刀路”來(lái)定義。增量是指定側(cè)面刀路或切削層之間的距離。軟件計(jì)算制作多少個(gè)刀路。如果指定的增量不能平均分割要移除的余量偏置，則縮小上一刀路的增量。如圖6-9示例所示，深度余量偏置值為 .7500，增量值為0.3。軟件計(jì)算三個(gè)刀路。第一條刀路的切削深度是0.3，第二條刀路的切削深度將增加0.3，而第三條刀路將切削剩余的深度0.1500。第三條刀路是精加工切削，因?yàn)椴考嗔恐狄阎付?0.0。圖6-9 增量分層切削 刀路是指定刀路的數(shù)目。在下面圖6-10示例中，深度余量偏

7、置值為0.75，刀路數(shù)值為 2。軟件會(huì)計(jì)算出增量為 0.375。圖6-10 刀路分層切削3 過(guò)切時(shí)。在【固定軸輪廓銑】操作里，當(dāng)定義“檢查幾何體”時(shí)，需要相應(yīng)的處理方法，跟其他加工操作不一樣。有三種處理方法分別為：警告、跳過(guò)各退刀。如圖6-11所示。圖6-11 過(guò)切時(shí)的切削參數(shù)警告處理方法使得刀具干涉檢查幾何體時(shí)，僅發(fā)出警告信息，但不改變刀具干涉檢查幾何體時(shí)的刀具路徑。如圖6-12所示。圖6-12 警告處理的刀軌跳過(guò)處理方法使得刀具干涉檢查幾何體時(shí)，忽略刀具干涉檢查幾何體時(shí)的刀具路徑。刀具從干涉前的最后安全定位點(diǎn)直接移動(dòng)到不再干涉時(shí)的第一個(gè)安全點(diǎn)。但當(dāng)檢查幾何體把同一刀路分成兩段時(shí)，不能采用此

8、處理方法。如圖6-13所示。圖6-13 跳過(guò)處理的刀軌退刀處理方法使得系統(tǒng)提刀避開(kāi)檢查幾何體，提刀時(shí)將保用非切削移動(dòng)參數(shù)定義的相關(guān)進(jìn)、退刀參數(shù)。刀具從干涉前的最后安全定位點(diǎn)提升刀具避開(kāi)檢查干涉幾何體移動(dòng)到不再干涉時(shí)的第一個(gè)安全點(diǎn)。如圖6-14所示。圖6-14 退刀處理的刀軌二案例操作為了讓學(xué)者更容易學(xué)習(xí)好固定軸區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)加工操作，在此以模型案例作說(shuō)明操作中的各功能參數(shù)。固定軸輪廓加工區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)跟我們前面所學(xué)過(guò)的加工操作有所不同，定義檢查幾何體也需要相應(yīng)的處理方法。下面以例子（Fixed_Contour_mill-1.prt）如圖6-15所示，來(lái)講解固定軸輪廓加工操作。圖6-15 Fixed

9、_Contour_mill-1.prt三、創(chuàng)建半精加工打開(kāi)文件（Fixed_Contour_mill-1.prt）并進(jìn)入到加工模塊，加工類型使用（mill_contour）初始化，完成進(jìn)入加工界面。針對(duì)此模型使用【型腔銑】操作做粗加工方法在這里不再講述，本章節(jié)重點(diǎn)為介紹【固定軸輪廓銑】操作與及各參數(shù)選項(xiàng)。下面就定義好參數(shù)組再創(chuàng)建【固定軸輪廓銑】操作，定義操作步驟如下：1. 定義加工幾何打開(kāi)模型進(jìn)入到加工模塊之后，在操作導(dǎo)航器“幾何視圖”里，點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)MCS_MILL進(jìn)行編輯，并彈出【Mill Orient】對(duì)話框，需要指定“加工坐標(biāo)系”與“安全平面”，按指定要求定義：模型四邊分中，頂平面對(duì)刀為零

10、，安全平面為頂平面抬高30。設(shè)定如圖6-16所示。圖6-16 定義加工坐標(biāo)與安全平面定義部件幾何體，在“幾何視圖”里編輯幾何節(jié)點(diǎn)（WORKPIECE），定義模型作為“部件幾何”；“毛坯幾何”在此不指定了，因?yàn)橹豢紤]這模型的半精加工與精加工過(guò)程。在加工復(fù)雜的模型里，為了減少多次操作公共部分的區(qū)域面，我們可以預(yù)先定義好加工區(qū)域。接著分別定義兩個(gè)切削區(qū)域：PARTING_AREA和PRODUCT_AREA，并繼承幾何節(jié)點(diǎn)（WORKPIECE）父級(jí)組關(guān)系，如圖6-17所示。圖6-17 定義加工區(qū)域面2. 定義加工方法為了方便多個(gè)操作定義參數(shù)，一般我們都要預(yù)先設(shè)定好加工方法參數(shù)。按下表6-1所示設(shè)定加工

11、方法參數(shù)。表6-1 加工方法參數(shù)加工方法余量?jī)?nèi)公差外公差MILL_ROUGH0.350.030.05MILL_SEMI_FINISH0.150.030.03MILL_FINISH00.010.013. 創(chuàng)建刀具在固定軸輪廓加工中，一般都是復(fù)雜的曲面，而相對(duì)固定軸銑常用于半精加工與精加工，因此所留的余量不會(huì)太大，往往做固定軸半精加工時(shí)都會(huì)使用球頭刀具作加工。從【加工創(chuàng)建】工具條點(diǎn)擊【創(chuàng)建刀具】圖標(biāo)，彈出【創(chuàng)建刀具】創(chuàng)建對(duì)話，點(diǎn)選刀具子類型圖標(biāo)，按照表6-2創(chuàng)建球形刀具。表6-2 創(chuàng)建刀具序 號(hào)刀具名稱刀具直徑圓角半徑刀具號(hào)長(zhǎng)度補(bǔ)償1JMSK_D8R484112JMSK_D4R242224. 創(chuàng)建

12、固定軸輪廓銑操作在加工創(chuàng)建工具條點(diǎn)擊【創(chuàng)建操作】，彈出【創(chuàng)建操作】對(duì)話框，選項(xiàng)組的類型默認(rèn)選擇mill_contour，在選項(xiàng)組操作子類型中，選擇“CONTOUR_AREA”圖標(biāo)，各位置選項(xiàng)繼承設(shè)置如下：“程序”選擇父級(jí)組 “PROGRAM”?！暗毒摺边x擇前面已創(chuàng)建好的刀具名稱，即“JMSK_D8R4”。“幾何體”選擇前面已創(chuàng)建好的切削區(qū)域節(jié)點(diǎn)名稱，即“PARTING_AREA”?！胺椒ā边x擇前面已創(chuàng)建好的方法名稱，即“MILL_SEMI_FINISH”?！懊Q”將原來(lái)系統(tǒng)的名稱改為“SEMI_AREA”。根據(jù)上面的設(shè)置，點(diǎn)擊【確定】按鈕完成【輪廓區(qū)域】操作的創(chuàng)建。如圖6-18所示。圖6-18

13、 創(chuàng)建輪廓區(qū)域步驟1 定義參數(shù)設(shè)置定義固定軸輪廓區(qū)域銑參數(shù)，在創(chuàng)建時(shí)【幾何體】選項(xiàng)卡里，【指定部件】預(yù)前選擇好了，固在此不用再設(shè)置；【刀具】選項(xiàng)也選擇好了，在此也不用再設(shè)置；【刀軸】為默認(rèn)“+Z軸”；【機(jī)床控制】使用默認(rèn)值；【程序】使用默認(rèn)值；【選項(xiàng)】為默認(rèn)值。其他需要設(shè)置的參數(shù)步驟如下： 指定切削區(qū)域在固定軸輪廓區(qū)域操作里，為了防止刀具加工到模型工件的邊緣，所以常常使用“指定切削區(qū)域”來(lái)限定加工位置。在此模型里需要定義頂部面為切削區(qū)域，如圖6-19所示。圖6-19 定義切削區(qū)域面 驅(qū)動(dòng)參數(shù)在選項(xiàng)組【驅(qū)動(dòng)方法】里，默認(rèn)為“區(qū)域銑削”；編輯驅(qū)動(dòng)參數(shù)，點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)入到【驅(qū)動(dòng)銑削驅(qū)動(dòng)方法】對(duì)話框里，在

14、選項(xiàng)卡【驅(qū)動(dòng)設(shè)置】里，“步進(jìn)”選擇恒定；【距離】設(shè)置為0.5；【切削角】選擇“用戶定義”；【度數(shù)】設(shè)置為45；其他參數(shù)均為默認(rèn)值。3刀軌設(shè)置 【切削參數(shù)】選項(xiàng)卡定義【延伸刀軌】à“在邊上延伸”à“距離”設(shè)置為0.1MM（在邊緣的位置延伸刀軌，只要目的是為了避免留有毛刺）；其他參數(shù)均為默認(rèn)值。 【非切削參數(shù)】使用默認(rèn)值。 【進(jìn)給和速度】主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為2500，進(jìn)給率設(shè)置為1500，其他選項(xiàng)為默認(rèn)值。步驟2 生成刀軌在【操作】選項(xiàng)組點(diǎn)擊“生成”圖標(biāo)計(jì)算出刀軌如圖6-20所示，然后再點(diǎn)擊【確定】完成此操作。圖6-20 半精加工刀軌圖四、創(chuàng)建精加工把模型的整個(gè)曲面位置做一了次半精加

15、工之后，接下來(lái)我們需要把模型的分型面與膠位面精加工出來(lái)。要模具制造行業(yè)里，一定要注意模具的分型面與膠位面的加工，不應(yīng)該直接整個(gè)區(qū)域接刀加工，很容易在分型與膠位面的交接口處拉成圓角，因此加工分型面和膠位面要分開(kāi)加工；在這里我們就以精光分型為例。1. 精加工分型面針對(duì)此模型的分型面加工，具體操作步驟如表6-3所示。表6-3 精加工操作步驟參數(shù)類型參 數(shù) 與 說(shuō) 明1創(chuàng)建操作類 型mill_contour操作子類型CONTOUR_AREA程序組PROGRAM使用刀具JMSK_D8R4幾何體組PARTING_AREA加工方法MILL_FINISH操作名FINISH_ PARTING2幾何體在【幾何體】

16、選項(xiàng)卡中，所以參數(shù)已繼承幾何體組“PARTING_AREA”的參數(shù)，因此不用再設(shè)置。3刀具JMSK_D8R44驅(qū)動(dòng)方法與參數(shù)確認(rèn)驅(qū)動(dòng)方法設(shè)置為【區(qū)域銑削】，點(diǎn)擊【編輯】圖標(biāo)彈出【區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方法】對(duì)話框。在【區(qū)域設(shè)置】區(qū)，將【步進(jìn)】設(shè)置為【恒定】，并設(shè)置【距離】=0.15，將【切削角】設(shè)置為“45”。其他參數(shù)選項(xiàng)默認(rèn)。5切削參數(shù)在【策略】選項(xiàng)卡的【延伸刀軌】參數(shù)區(qū)，打開(kāi)【在邊上延伸】檢查符，并設(shè)置【距離】=1。在【余量】選項(xiàng)卡的【余量】參數(shù)區(qū)，確認(rèn)【部件余量】=0。其他參數(shù)選項(xiàng)均默認(rèn)。6非切削參數(shù)接受默認(rèn)設(shè)置。7主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置【主軸轉(zhuǎn)速】=3500、【切削】=800、【進(jìn)刀】=300。注：實(shí)際的

17、切削用量參數(shù)會(huì)因切削材料、刀具材料、切削深度和切削方法的不同而有所不同。8產(chǎn)生并接受刀軌在【輪廓區(qū)域】對(duì)話框的【操作】區(qū)，點(diǎn)擊【生成】圖標(biāo)產(chǎn)生刀軌，刀軌如圖6-21所示。9刀軌仿真忽略圖6-21 精加工分型面刀軌2. 精加工膠位面針對(duì)此模型的膠位面加工，具體操作步驟如表6-4所示。表6-4 精加工操作步驟參數(shù)類型參 數(shù) 與 說(shuō) 明1創(chuàng)建操作類 型mill_contour操作子類型CONTOUR_AREA程序組PROGRAM使用刀具JMSK_D4R2幾何體組PRODUCT_AREA加工方法MILL_FINISH操作名FINISH_PRODUCT2幾何體在【幾何體】選項(xiàng)卡中，所以參數(shù)已繼承幾何體組“PRODUCT_AREA”的參數(shù)，因此不用再設(shè)置。3刀具JMSK_D4R24驅(qū)動(dòng)方法與參數(shù)確認(rèn)驅(qū)動(dòng)方法設(shè)置為【區(qū)域銑削】，點(diǎn)擊【編輯】圖標(biāo)彈出【區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方法】對(duì)話框。在【區(qū)域設(shè)置】區(qū)，將【步進(jìn)】設(shè)置為【恒定】，并設(shè)置【距離】=0.15，將【切削角】設(shè)置為“45”。其他參數(shù)選項(xiàng)默認(rèn)。5切削參數(shù)在【策略】選項(xiàng)卡的【延伸刀軌】參數(shù)區(qū)，打開(kāi)【在邊上延伸】檢查符，并設(shè)置【距離