1、第四章 型腔銑（Cavity Milling）本節重點講解【型腔銑】操作的參數功能，讓用戶學會如何用型腔銑削對復雜的模型工件進行操作加工，進一步加深學者對NX編程的了解，也為后面講固定軸曲面加工墓定基礎。為了讓學者更容易的學好【型腔銑】，下面用插頭面蓋腔體例子（Cavity_Milling_1.prt）如圖4-1所示，說明型腔銑加工方法，具體操作步驟如下：圖4-1 Cavity_Milling_1.prt插頭面蓋一 定義加工幾何打開文件（Cavity _mill_1.prt）并進入加工模塊加工環境（CAM設置為mill_planar）點擊【確定】進入加工界面。設定加工坐標和安全平面在操作導航器

2、“幾何視圖”中，雙擊節點MCS_MILL進行編輯，彈出【Mill Orient】對話框，設置機床坐標系選項卡中的“指定MCS”點擊CSYS會話圖標并進入到【CSYS】對話框設置參考CSYS為“WCS”然后點擊確定退回到【Mill Orient】對話框。定義安全平面，間隙選項卡安全設置選項為“平面”指定平面點擊圖標進入【平面構造器】對話框，選擇模型頂平面，設置偏置10，連點擊【確定】按鈕完成“加工坐標”與“安全平面”的設置。如圖4-2所示。指定加工幾何體在操作導航器幾何視圖中，雙擊節點進行編輯，彈出【銑削幾何體】對話框，指定部件為模型工件，指定毛坯為毛坯材料，毛坯材料使用“自動塊”，跟部件幾何一

3、樣大小。所定義的幾何體如圖4-3所示。 圖4-2 加工坐標與安全平面 圖4-3指定部件和毛坯幾何體二 設定加工方法在模型的編程NC程序時，很多情況都要編很多的加工操作才可以完成把模型加工出來，在此當中，會反復出現不同的加工方法。為了方便，一般我們都要預先設定好加工方法參數。按下表4-1所示設定加工方法參數。表4-1 加工方法參數加工方法余量公差內公差外公差MILL_ROUGH0.350.030.05MILL_SEMI_FINISH0.150.030.03MILL_FINISH00.010.01三 創建刀具從【加工創建】工具條點擊【創建刀具】圖標，彈出【創建刀具】創建對話，按表4-2所示尺寸創建

4、3把刀具。在操作導航器視圖，就可以看到所創建的刀具。表4-2 刀具參數表序 號刀具名稱刀具直徑圓角半徑刀具號長度補償1JMSK_D12R1121112JMSK_D6R161223JMSK_D4R0.540.533四 創建型腔銑粗加工操作在加工創建工具條點擊【創建操作】，彈出【創建操作】對話框，選項組的類型默認選擇mill_contour，在選項組操作子類型中，選擇“CAVITY_MILL”圖標，各個位置選項設置如下：“程序”選擇父級組 “PROGRAM”?！暗毒摺边x擇前面已創建好的刀具名稱，即“JMSK_D12R1”?！皫缀误w”選擇前面已創建好的幾何體節點名稱，即“WORKPIECE”?！胺椒?/p>

5、”選擇前面已創建好的方法名稱，即“MILL_ROUGH”?！懊Q”將原來系統的名稱改為“ROUGH_MILL”。按上面所設，所有選項設置完畢，點擊【確定】，即可進入【型腔銑】操作對話框如圖4-4所示。在型腔銑里，每一步驟的參數設置，將在下面詳細解說。圖4-4 型腔銑對話框4.1 幾何體的指定在【型腔銑】加工操作里幾何體選項卡里有：指定部件、指定毛坯、指定檢查、指定切削區域和指定修剪邊界五個選項。跟平面加工幾何體有所不同，“平面銑”的幾何體是使用邊界來定義的，而“型腔銑”卻是用使用邊界、面、曲線和體來定義的；相對型腔銑定義的幾何體較為簡單些，部件與毛坯一般都是用“部件”來定義。由于在操作導航器“

6、幾何視圖”的幾何選項節點（WORKPIECE）里已經定義了加工幾何體，因此在此不需要再介紹。1 指定部件在【型腔銑】加工操作中，指定部件乃是我們最終要加工出來的形狀，而這里定義的部件本身就是一個保護體，在加工中刀具路徑是不可以侵犯到部件幾何體的，否則就是過切。在創建【型腔銑】操作中，此操作已繼承了幾何WORKPIECE的父級組關系，因此在型腔銑里不需要再指定部件。2 指定毛坯在【型腔銑】加工操作中，指定毛坯是作為要切削的材料，而這里指定毛坯幾何本身就是被切削的材料，實際上就是部件幾何與毛坯幾何的布爾運算，公共部件被保留，求差多出來的部分是切削范圍；舉例子說明一下，如圖4-5所示。在創建【型腔銑

7、】操作中，此操作已繼承了幾何WORKPIECE的父級組關系，因此在型腔銑里不需要再指定毛坯。圖4-5 型腔銑的切削范圍3 指定檢查體指定檢查是用來定義您不想觸碰的幾何體，就是避開你所不想加工到的位置。例如夾住部件的夾具，就是我們不能加工的部分，就需要用檢查幾何體來定義，移除夾具的重疊區域將不被切削，如圖4-6所示。指定檢查余量值（切削參數對話框余量）以控制刀具與檢查幾何體的距離。此模型加工不需要指定檢查體。圖4-6 檢查幾何體4 指定切削區域指定切削區域（圖標）是用來創建局部加工的范圍，可以通過選擇曲面區域、片體或面來定義“切削區域”。例如在一些復雜的模具加工中，往往有很多區域的位置需要分開加

8、工，此時定義切削區域就可以完成指定的區域位置做加工操作。在定義切削區域的時候一定要注意：“切削區域”的每個成員都必須是“部件幾何體”的子集。例如，如果您將面選為“切削區域”，則必須將此面選為“部件幾何體”，或此面屬于已選為“部件幾何體”的體。如果您將片體選為“切削區域”，則還必須將同一片體選為“部件幾何體”； 如果不指定“切削區域”，則系統會將整個已定義的“部件幾何體”（不包括刀具無法接近的區域）用作切削區域。當定義了切削區域時，在切削參數選項里“延伸刀軌”選項卡就會起作用；否則此選項不起作用。下面例子說明定義切削區域的刀軌延伸，如圖4-7所示。此模型加工不需要指定切削區域面。圖4-7 延伸刀

9、軌5 指定修剪邊界修剪邊界主要是用來修剪掉您不想要的刀軌。此選項功能在【平面銑】操作里已經作過介紹，在此不在作詳細的說明。此模型加工不需要指定修剪邊界。4.2 刀具在作加工操作之前需要對模型作分析，了解模型的加工范圍，因此操作在定義參數組的之前已經創建好了刀具大小；在創建操作【型腔銑】之時已繼承了刀具“JMSK_D12R1”，所以此時不需要再創建刀具，刀具選項卡如圖4-8所示。圖4-8 刀具選項4.3 刀軌設置在刀軌設置選項卡里，有：方法、切削模式、步距、平面直徑百分比、全局每刀深度、切削層、切削參數、非切削移動、進給和速度9個選項內容，其中有許多選項都跟【平面銑】操作里的刀軌設置內容是一樣的

10、，相同的部分不再詳細介紹，主要以切削層選項作為重點介紹。1 切削層切削層主要是用來控制您所加工模型的深度；當在【型腔銑】操作里，只有定義了“部件幾何體”的時候，切削層才會啟用，否則此選項將不起作用，用灰色狀態顯示。在【型腔銑】操作對話框里刀軌設置切削層，點擊切削層圖標并彈出【切削層】對話框，并且在模型里也顯示出切削層，如圖4-9所示。下面將詳細介紹切削層的選項內容。圖4-9 切削層 范圍類型分為三種：自動生成、用戶定義、單個，如圖表4-3說明。表4-3 范圍類型范圍類型 自動生成將范圍設置為與任何水平平面對齊。這些是部件的臨界深度。 只要您沒有添加或修改局部范圍，切削層將保持與部件的

11、關聯性。軟件將檢測部件上的新的水平表面，并添加臨界層與之匹配。用戶定義通過定義每個新的范圍的底平面創建范圍。 通過選擇面定義的范圍將保持與部件的關聯性。但不會檢測新的水平表面。 單個將根據部件和毛坯幾何體設置一個切削范圍。注意：· 您只能修改頂層和底層。 · 如果您修改了其中的任何一層，則在下次處理該操作時系統將使用相同的值。如果您使用默認值，它們將保留與部件的關聯性。· 任何頂面切削層旁都將顯示“范圍結束”符號（大平面）。只有位于切削頂層和切削底層之間的頂面切削層才會被顯示和切削。 · 系統使用全局每刀深度值來細分這一單個范圍。 在【型腔銑】操作里，第

12、一次進入【切削層】對話框的時候，范圍類型將是自動生成狀態，如是之前編輯過切削層的，再次進來將是用戶定義狀態。在切削層里，對于范圍類型“自動生成”分層的原理是：最高范圍的默認上限是部件、毛坯或切削區域幾何體的最高點；如果在定義“切削區域”時沒有使用毛坯，那么默認上限將是切削區域的最高點；如果切削區域不具有深度（例如為水平面），并且沒有指定毛坯，那么默認的切削范圍上限將是部件的頂部；定義“切削區域”后，最低范圍的默認下限將是切削區域的底部；當沒有定義“切削區域”時，最低范圍的下限將是部件或毛坯幾何體的底部最低點。在定義切削層的時候，模型所顯示的標識切削層如圖4-10所示，分別說明一下標識的意思。大

13、三角形是范圍頂部、范圍底部和臨界深度；小三角形是切削深度；紅色的范圍是當前選擇范圍。圖4-10 標識切削層 全局每刀深度：添加范圍時的默認值；該值將影響自動生成或單個模式中所有切削范圍的每刀最大深度。對于用戶定義模式，如果所有范圍都具有相同的初始值，那么“全局每刀深度”將應用在所有這些范圍中。如果它們的初始值不完全相同，系統將詢問您是否要將新值應用到所有范圍。系統將計算出不超過指定值的相等深度的各切削層。下圖說明了軟件如何根據指定的全局每刀深度值 0.25 進行調整。 切削層：分為恒定與僅在范圍底部兩個選項?！昂愣ā笔菍⑶邢魃疃缺３衷谌置康渡疃戎?；“僅在范圍底部”將不細分切削范圍，只在模型頂

14、面的位置作切削。注：打開“僅在范圍底部”此選項將使全局每刀深度選項處于非活動狀態。 臨界深度頂面切削：只在單個范圍類型中可用，否則是非活動狀態。使用此選項在完成水平表面下的第一刀后直接對每個臨界深度（水平表面）進行切削（頂面切削）；這與平面銑中的島頂面切削選項類似。如圖4-11所示： 圖4-11 臨界深度頂面切削 范圍、層的內容如表4-4所示。表4-4 范圍、層 向上和向下箭頭 使用向上和向下箭頭從各個范圍中進行移動。圖形區域中高亮顯示的范圍（以選擇顏色顯示）是當前的活動范圍。其他范圍將以部件顏色顯示。當高亮顯示每個范圍時，該范圍的編號和層將顯示在向上/向下箭頭的上方，范圍深度框中將

15、顯示該范圍當前的深度值。  插入范圍添加新的范圍于當前范圍之下。 編輯當前范圍修改當前范圍。 刪除當前范圍移除當前范圍。當移除一個范圍時，所移除范圍之下的一個范圍將會進行擴展以自頂向下填充縫隙。如果只剩下一個范圍并且您將其移除，系統將恢復默認的切削范圍，該范圍將從整個切削體積的頂部延伸至底部。測量開始位置：定義范圍深度值的測量方式。注意：當您選擇點或面來添加或修改范圍時，測量開始位置選項不會影響范圍的定義。 頂層參考第一刀范圍頂部的范圍深度。 范圍頂部參考當前高亮顯示的范圍頂部的范圍深度。 范圍底部參考當前高亮顯示的范圍底部的范圍深度。也可使用滑尺來修改范圍底部的位置。 WCS 原點

16、參考 WCS 原點的范圍深度。 范圍深度：輸入范圍深度值來定義新范圍的底部或編輯現有范圍的底部。這一距離是從指定的參考平面（頂層、范圍頂部、范圍底部、WCS 原點）開始測量的。使用正值或負值來定義范圍在參考平面之上或之下。所添加的范圍將從指定的深度延伸到范圍的底部，但不與其接觸。而所修改的范圍將延伸到指定的深度處，即使先前定義的范圍已從過程中刪除也如此。 1負值應用方向2正值應用方向3參考平面4刀軸可以使用滑尺來更改范圍深度。移動滑尺時，范圍深度值將隨之調整以反映當前值。 局部每刀深度：局部每刀深度與全局每刀深度類似，但前者的值將影響單個范圍中的每刀最大深度。 鍵入“局部每刀深度”值，然后選擇

17、應用或使用向上和向下箭頭來創建切削深度。通過為每個范圍指定不同的每刀深度，您可以創建具有如下特點的切削層，即在某些區域內每個切削層將切削下較多的材料，而在另一些區域內每個切削層只切削下較少的材料。在下圖中，“范圍 1”使用了較大的局部每刀深度 (A) 值，從而可以快速地切削材料，“范圍 2”使用了較小的局部每刀深度 (B) 值，以便逐漸移除靠近倒圓輪廓處的材料。 信息與顯示信息：在單獨的窗口中顯示關于范圍的詳細信息。顯示：可重新顯示范圍，以供視覺參考。以上內容是針對【切削層】選項的分析。在此操作里，只設置全局深度0.5；其他的參數選項均為默認值就可以了。2 切削參數在【型腔銑】操作里，點擊切削

18、參數圖標，彈出【切削參數】對話框，如圖4-12所示。型腔銑的切削參數選項跟平面有所不同，相同的部分在此不再詳細說明，針對性講述型腔銑里特有的切削參數選項。下面分別介紹型腔銑里的切削參數選項。圖4-12 型腔銑切削參數1 延伸邊界：沿切線方向延伸開放腔體的刀軌。前提條件一定要定義了切削區域面才會起到作用。刀軌延伸如圖4-13所示。圖4-13 型腔銑刀軌延伸2 余量：在型腔銑操作里，切削參數選項中的“余量”選項卡，跟平面銑加工有所不同，如圖4-14所示。其中多“使用底部面與側壁余量一致”的選項。當這選項打勾時，將不會有“部件底部面余量”選項，如不打勾將可以分別設置“側壁和底部面”余量。在此操作里，

19、分別設置部件側面余量0.35，部件底部面余量0.15，其他的參數選項為默認值。圖4-14 型腔銑余量選項3 空間范圍：此選項卡中包含了，毛坯（Blank）、刀具夾持器、小面積避讓、參考刀具和陡峭四類選項，各選項中還包含相應內容，如圖4-15所示。下面將介紹各參數選項的內容。圖4-15 空間范圍修剪由是根據所選“部件幾何體”的外邊緣（輪廓線）來創建“毛坯幾何體”；當你沒有明確指定“毛坯幾何體”的情況下識別出型心部件的“毛坯幾何體”。 使用部件幾何體的輪廓來生成刀軌，方法是：沿部件幾何體的輪廓定位刀具，并將刀具向外偏置，偏置值為刀具的半徑；可以將輪廓線當作部件沿刀軸投影所得的“陰影”。如圖4-16

20、所示。圖4-16 修剪輪廓處理中的工件用于指定經過一次操作后余下的材料（剩余材料）。包括使用3D和使用基于層的兩種類型。當處理中的工件設定為使用3D時，此時在【型腔銑】操作對話框中，幾何體選項卡里“指定毛坯”選項將會被前一個 IPW 圖標 所替換。“使用基于層的” 選項是利用先前型腔銑加工剩余材料，這些先前的操作被稱作參考操作；“基于層的 IPW”僅限于“型腔銑”或“深度銑”操作，且使用與先前操作相同的刀軸。余料銑削和參考操作必須屬于同一幾何體組。使用刀具夾持器選項允許用戶控制是否使用刀具夾持器來參與計算刀軌，當使用刀具夾持器參與計算刀軌，所創建的刀具的時候一定要加與刀柄的創建。在計算刀軌當中

21、，主要是利用刀柄與模型幾何部件計算，如果因為刀具裝夾的長度不夠的時候，刀柄跟部件碰撞的位置自動會避開，此乃使用刀具夾持器的作用。小面積避讓允許您指定如何處理模型的腔體或孔之類的小特征。在小封閉區域選項里分為“剪切”和“忽略”兩個選項，操作內容如圖4-17所示。圖4-17 小面積避讓參考刀具通常是用來先對區域進行粗加工的刀具，系統計算指定的參考刀具剩下的材料，然后為當前操作定義切削區域?！爸丿B距離”是將待加工區域的寬度沿切面延伸指定的距離；按照參考刀具的直徑沿切面定義的區域寬度；只有當您為參考刀具指定了偏置時，重疊距離才可用。注：必須選擇一個直徑大于當前操作所用刀具的刀具。應用的重疊距離值限制在

22、刀具半徑內。在【切削參數】對話框里，除了余量要設置之外，其他的參數選項均為默認值。3 非切削移動在【型腔銑】操作里，非切削移動的內容跟前面章節【平面銑】操作里的移動參數選項是一樣，固在此不再詳細講述。此操作設置非切削移動參數如下：在“進刀”選項卡的“封閉的區域”選項組里“進刀的類型”設為螺旋；“直徑”將原來默認值90改為70，%刀具不變；“斜角”將原來的15改為5；“最小安全距離”設置為3；“最小傾斜長度”改為60（注：因為模型加工的區域會有一些狹小的區域，為了不讓刀具造成直踩的情況，固要把此選項用上，此值不能超過螺旋直徑的百分比。）；其他的選項都用默認值；設置參數如圖4-18所示。圖4-18

23、 非切削移動參數4 進給和速度進給和速度選項與平面銑加工操作的內容一樣，不再介紹。設置主軸轉速為2000，進給率設置為1200，其他參數為默認值。5 生成刀軌與可視化刀軌在【型腔銑】對話框里，在“操作”選項組點擊“生成”圖標，計算型腔銑操作刀軌，在計算結束后；并做仿真模擬，點擊確認圖標，彈出【刀軌可視化】對話框，選擇“2D動態”，找到“選項”選項組里點擊進去，彈出【IWP碰撞檢查】對話框，把“碰撞時暫?！边x項打勾，點擊【確定】返回，點擊播放圖標，最終的仿真結果與刀軌如圖4-19所示。圖4-19 粗加工刀軌與仿真圖五 創建半精加工操作由于前一操作使用的刀具比較大，相對模型有很多位置是上一操作所加

24、工不到的，所留下的殘留材料較多，因此還需要換小的刀具來再作半精加工，使得余量更加均勻。1基于層IPW步驟 1 創建IPW半精加工第一條操作加工完成后，接著來創建半精加工使用【型腔銑】里的功能“使用基于層的（IPW）”來實現此操作，是個非常好用的選項。為了方便創建操作，在操作航行器窗口里,切換到“程序順序視圖”；在上一操作“ROUGH_MILL”點擊右健復制，然后再點右健粘貼即可。步驟2 編輯參數設置將復制過來的操作“ROUGH_MILL_COPY”重命名為“SEMI_MILL”；切換到【機床（刀具）視圖】，把操作“SEMI_MILL”在JMSK_D12R1的位置點鼠標左?。ò粗凰砷_）拖動到J

25、MSK_D6R1這把刀具里再放開鼠標左??；再切換到【加工方法視圖】，把操作“SEMI_MILL”里的“MILL_ROUGH”用鼠標左點選（按著鼠標不放）拖動到“MILL_SEMI_FINISH”方法組里。其他的參數設置步驟如下：“全局每刀深度”將原來的0.5改為0.3?！扒邢鲗印眳禐槟J值。“切削參數”，進入到【切削參數】的對話框里，選項卡“空間范圍”里找到“處理中的工件”選擇“使用基于層的”，點擊【確定】返回?！胺乔邢饕苿印边x項卡里，所有參數選項均默認為上一操作的參數，在此不再設置?！斑M給和轉速”點擊就彈出【進給】對話框，主軸轉速設置為2600，進給率設置為1000，其他默認。步驟3 生成刀軌與模擬對于設置好了參數之后，在【操作】選項組點擊“生成”圖標，計算型腔銑IPW刀軌，然后再點擊【確定】完成此操作。最后做2D動態模擬仿真的結果如圖4-20所示。圖4-20 半精仿真圖六 創建精加工操作對于此模型的加工，操作完粗加工與半精加工之后，最后需要對此模型作精加工。由于其他的加工方法還沒學習，對于此模型的精加工操作仍然使用【型腔銑】操作來完成。創建精加工的步驟如下表4-5所示：表4-5創建型腔銑精加工操作步驟參數類型參 數 說 明1創建操作類 型mill_contour操作子類型CAV