第五章 UG平面铣加工

课程名称CAM课程类型专业课课程学时70所授专业数控、模具学期任课老师章节名称第五章UG平面铣加工本章学时10主要教学内容平面铣的基本知识；平面铣的操作参数；使用UG完成产品的平面铣加工。教学目的了解创建平面铣操作的步骤。掌握平面铣加工的基本知识。掌握平面铣加工的参数设置。教学重点平面铣加工的参数理解与设置。教学难点平面铣加工的参数设置。教学方法使用教具CAI教学软件、电子教室与上机。拟留作业1次作业，随堂完成一产品平面铣加工授课总结第五章UG平面铣加工5.1平面铣加工基本知识平面铣的特点是：刀轴固定，底面是平面，各侧壁垂直底面。平面铣加工中的一些基本概念。（1）切削边界在平面铣操作中，可以用边界来定义零件几何、毛坯几何、检验几何或修剪几何。指定的边界沿着刀轴方向扫描到底面，从而得到需要的零件几何或毛坯几何。边界可由选择的曲线、边、永久边界或表面来定义。为了用边界确定毛坯几何和零件几何，边界应位于材料的顶部。（2）切削层切削层（CutLevels）是指切削材料的平面，用于确定刀具切削材料的深度。在平面铣操中，切削层由指定几何体与切削深度参数确定。（3）孤岛孤岛（Island）并不是传统意义上的孤岛，而是指具有封闭零件边界且有保留材料的区域。平面铣的加工对象一般由平面和与平面垂直的垂直面构成，于是可以认为是由一些基本的柱体组合而成，这些柱体就称为岛屿。下图所示的零件每一个箭头指示的水平面各自是一个岛屿的顶面。（4）加工区域加工区域（MachinableRegion）是指在每一个切削层上，刀具以无过切地切削零件几何的区域，见下图所示。创建平面铣操作的过程见项目训练三。5.2平面铣加工操作参数1）平面铣加工的几何体平面铣操作对话框中可指定零件几何边界、毛坯几何边界、检查几何边界、修剪几何边界和底平面。2）切削方法平面铣操作中的切削方法（CutMethod）,用于确定加工切削区域的刀具路径模式与走刀方式。（1）往复式走刀往复式走刀（Zig-Zag）方法用于横向走刀后，产生与原来走刀方向相反的走刀。系统在横向进给时，刀具在往（Zig）与复（Zag）两路径之间不提刀，形成连续的平行往复式刀具路径，因此可形成最大的切削运动，其结果产生一系列交错的顺铣与逆铣循环。所以往复式走刀方法是最经济省时的切削方法，特别适合于粗铣。如果没有指定切削区域开始点（CutRegionStartPoint），系统则尽可能选取靠近外围边界的起点，作为第一道Zig向切削路径开始点。一般情况下，系统总是尽量生成线性往复式刀具路径，如下图所示往复式走刀刀具路图。（2）单向走刀单向走刀（Zig）方法用于生成一系列线形平行的单向切削路径。它在横向进给前先退刀，然后跨越到下一个路径的起点位置，再以相同的方向切削，即在相邻两道刀具路径之间，全为顺铣或逆铣，如下图所示。3）单向沿轮廓走刀单向沿轮廓走刀（ZigWithContour）方法基本上与单向走刀方法相同，但在横向进给时，刀具直接沿切削区域轮廓切削，如下图所示。注意：该方法中的横向进给也是切削运动，因此横向进给量也用指定的切削进给量。（4）沿外轮廓走刀沿外轮廓走刀（FollowPeriphery）方法，是沿切削区域轮廓产生一系列同心线，来创建切削刀具路径。该方法创建的刀具路径与切削区域的形状有关，刀具路径是通过偏置切削区域的轮廓得到的。如果偏置的路径与切削区域内部形状交叠，则合并成一条路径，并继续偏置下一条路径，所有路径在加工区域都是封闭的。与往复式走刀方法一样，该切削方法使刀具在横向进刀时，一直保持进刀状态，以使切削运动最大化。此时，除指定切削方向为顺铣或逆铣外，还必须指定刀具路径产生方向，即指定进给方向为向外(Outward)或向内(Inward)。当使用Inward方向时，顺铣或逆铣由最靠近路径中心的刀具侧确定；当使用Outward方向时，顺铣或逆铣由最靠近切削区域边缘的刀具侧确定(5)沿零件走刀沿零件走刀(FollowPart)方法，根据所有指定的零件几何产生一系列同心线，来创建刀具路径。该方法与沿外轮廓走刀方法不同，后者只能从零件几何或毛坯几何定义的外轮廓环偏置得到刀具路径；而沿零件走刀方法可以从所有零件几何定义的外轮廓环、孤岛或型腔进行同数目的偏置得到刀具路径，如图5-13所示。该方法可以保证刀具沿所有零件几何进行切削，而不必另外创建操作来清理孤岛，因此对有孤岛的型腔域，最好使用跟随零件走刀方法，尽量不要用跟随外轮廓走刀方法。如果没有定义零件几何，该方法就用毛坯几何进行偏置得到刀具路径。(6)轮廓走刀轮廓走刀(Profile)方法，沿切削区域的轮廓创建一条或指定数目的切削路径，其刀具路径也与切削区域的形状有关。它与FollowPeriphery的区别在于：FollowPeriphery方法将切削整个切削区域，而Profile方法将只沿轮廓切削，如下图所示。用该方法可设置添加多个同心线切削路径，使刀具向轮廓横向进给，从而沿侧壁切除材料。Profile方法能够修改刀具路径，以便产生不相交的刀具路径，这样可避免刀具在狭窄区域产生过切。注意：当横向进给量大于刀具直径的50％，且小于刀具直径的100％时，此切削方法会在两条路径之间产生未切削区域。同时，用作轮廓走刀方法的边界不能自相交，否则边界的材料边将模糊不清。（7）标准驱动走刀标准驱动走刀（StandardDrive）方法类似于Profile方法，产生沿切削区域轮廓的刀具路径。但与Profile方法不同，该方法产生的路径完全按所指定的边界产生，而不对其进行任何修改，因此刀具路径可能相交，也可能产生过切的刀具路径。3）常用参数常用参数包括：Stepover（横向进给量）、AdditionalPasses（附加路径）、PartStock（加工余量）、CutFeed（切削进给量）和CutDepth（切削深度）5个参数。（1）横向进给量横向进给量横向进给量（Stepover）用于指定两道切削路径之间的横向距离。可通过输入一个固定距离值、或刀具直径的百分比值，直接指定横向距离；也可以指定残余面积高度，再经系统计算来间接指定横向进给距离；还可以设置一个允许的范围来定义可变的横向距离，再由系统来确定横向距离的大小。见下图所示。横向进给量（2）附加路径附加路径（AdditionalPasses）文本框，指定附加刀具路径的道数，产生多道同心线切削刀具路径，使刀具逐渐向边界横向进给，从而沿侧壁切除材料。只有选择Profile与StandardDrive切削方法，并设置横向进给不为Variable选项时，该文本框才激活。当指定很小的横向进给距离时，可在该文本框中输人数值1，从而添加一道刀具路径，以补偿刀具的偏差；或者当指定较大的横向进给距离时，在该文本框中输人大于1的数值，从而添加多道刀具路径，以产生与FollowPeriphery切削方法相似的刀具路径。（3）加工余量加工余量（PartStock）文本框，只在平面铣操作对话框中出现，用于指定平面粗铣操作后，保留在零件壁上的预留材料量。这些预留的材料，一般在后续的精铣操作中切除。如果设置刀具位置属性为On来加工边界，就会忽略加工余量而直接在边界上加工。如果指定的加工余量为负值，刀具的拐角半径（Rl、R2）必须大于等于加工余量的绝对值，而且顶角（A）必须等于0。（4）切削进给量与切削深度切削进给量（CutFeed）文本框，用于指定刀具在作切削运动时的进给量。该文本框只在平面铣对话框中出现。切削深度（CutDepth）选项，用于定义多深度平面铣操作中确定切削层的方法。该下拉列表框包括UserDefined（自定义）、FloorOnly（只切削底面）、Floor&IslandTops（切削底面与孤岛顶面）levelsatIslandTops（切削孤岛顶面）与FixedDepth（固定深度）5个选项。当选择UserDefined或FixedDepth选项时，其下部的Maximum文本框激活，用于指定最大切削深度，以便计算多深度平面铣操作中的切削层。每刀切削深度（DepthPerCut）文本框，用于型腔铣操作中，指定第一个切削范围的每刀可以切削的深度值。4）控制点控制点（ControlPoints）选项用于指定预钻进刀点，以便刀具沿刀轴下降到该点，然后进行切削，或者指定切削区域的开始点，以便确定进刀与横向进给的近似位置。5）进刀与退刀运动在平面铣操作对话框中，进刀与退刀（Engage/Retract）选项，用于指定刀具切入与切出零件的运动形式。选择合适的进刀与退刀运动，有助于刀具顺利切入与切出零件，避免损坏和碰伤零件。6）切削参数切削参数（Cutting）是指刀具作切削运动的参数。在平面铣操作中，包含的切削参数不同，而且，随选择的切削方法的不同，其切削参数也有差别，下面对切削参数进行说明。（l）切削顺序切削顺序（CutOrder）选项指定多个切削区域在切削层上的切削顺序。包括Level

First（层优先）与DepthFirst（深度优先）2个选项。aLevelFirst该切削顺序是逐层加工各切削区域。即加工同一切削层上的各区域后，再加工下一个切削层上的区域。该切削顺序特别适合于加工薄壁型腔。bDepthFirst该切削顺序是先加工一个区域到底部，再去加工另一个区域，直到所有区域加工完毕。如下图所示，说明了层优先与深度优先两种切削顺序的差异。1234561012--412734891011561213（2）切削方向用于指定刀具在切削时的方向。包括ClimbCut（顺铣）、ConventionalCut（逆铣）、ForwardBoundary（顺边界方向）与ReverseBoundary（逆边界方向）4个选项。aClimbCut与ConventionalCut顺铣与逆铣是通过主轴旋转方向和切削运动方向来判定的。如下图所示主轴旋转方向是顺时针方向，当切削运动方向与主轴旋转方向一致时为顺铣，反之，为逆铣。顺铣顺铣bForwardBoundary与ReverseBoundaryForwardBoundary选项使刀具按选择边界成员顺序的方向（即边界方向）进行切削;ReverseBoundary选项使刀具按选择边界成员顺序的反方向进行切削。这两个选项仅适合于平面铣操作。（3）区域切削顺序区域切削顺序（RegionSequencing）选项提供了多种方法，用于自动或手动指定切削区域的加工顺序。包括Standard（标准方式）、Optimize（优化方式）、FollowStartPoints（跟随开始点）与FollowPredrillPoints（跟随预钻点）。aStandard系统自动确定各切削区域的加工顺序。对平面铣操作，如果是用选择曲线的方式来定义边界，则按边界的创建顺序确定各切削区域的加工顺序；如果是用选择表面的方式来定义边界，则按表面选择的顺序确定各切削区域的加工顺序。如果选择的切削区域被系统自动分割或合并，则会丢失顺序信息，此时不能用该选项确定切削区域的加工顺序。若用层优先选项加工多个切削层时，则在各层上也用上述同样规则进行加工。如下图所示。bOptimize系统按最短加工时间确定切削区域加工的顺序。其原则是：使刀具在各切削区域来回交错运动最少，并使各切削区域之间的跨越运动总距离最短。若用层优先选项加工多个切削层时，则在第一层上用优化功能确定的加工顺序加工，而在第二层上用相反的顺序加工，以减少在各切削区域间跨越的时间。交替加工各层，直至所有切削层加工完毕。如下图所示。cFollowStantPoints与FollowPredrillPoints这两个选项按指定的切削区域开始点或预钻进刀点确定各切削区域的加工顺序，但这些点必须激活。如果在每个切削区域上都指定了一个点，则加工顺序严格按指定点的顺序，如下图所示。反之，如果没有在每个切削区域各定义一个点，系统则在连接各点的线段附近查找可加工区域，再把封闭区域的形心或开放区域的起点，投射到连接各点的线段上，然后按指定点与投影点的顺序来加工各切削区域，如下图所示。若用层优先选项加工多个切削层时，则在各层上也用上述同样的规则进行加工。如果选择了FollowStartPoints或FollowPredrillPoints类型，但没有定义切削区域开始点或预钻进刀点，或只定义了一个点，系统就自动采用Standard类型来代替。注意：此处使用的预钻进刀点，是在控制点的Pre-DrillEngagePoints选项中定义的，而在进刀与退刀方法的Pre-Drill选项中创建的预钻点，不能用于区域切削顺序选项中。（4）公差与余量内公差与外公差内公差（Intol）与外公差（0utto1）定义刀具偏离实际零件的允许范围。它们的值越小，切削越精确，产生的轮廓越光顺。但如果公差太小，会增加切削步骤，延长加工时间。内公差指定了刀具允许加工到零件内的最大值，外公差指定了刀具允许离开零件的最大值。注意：不能指定零件内公差与外公差均为0。加工余量加工余量（PartStock）指定平面粗铣操作后保留在零件壁上的预留材料量。该余量只用于平面铣操作中。毛坯余量毛坯余量(BlankStock)设置刀具定位在毛坯几何上的距离。只有在毛坯边界或毛坯几何的刀具位置属性设置为Tanto(相切)时，该选项才起作用。毛坯距离毛坯距离(BlankDistance)是根据零件边界或零件几何形成毛坯几何时的偏置距离。对平面铣，毛坯距离只应用于封闭的零件边界；对型腔铣，毛坯距离可应用于所有零件几何。检查余量检查余量(CheckStock)设置刀具偏离检查边界的距离。修剪余量修剪余量(TrimStock)设置刀具偏离修剪边界的距离。最终底部余量最终底部余量(FinalFloorStock)指定按刀具路径加工后，保留在型腔底面与孤岛顶面上的材料量。该余量只用于平面铣操作中。零件侧面余量与零件底部余量零件侧面余量