型腔铣和等高轮廓铣

4.1 型腔铣概述

4.1.1型腔铣和平面铣的比较

平面铣和型腔铣操作都是在水平切削层上创建的刀位轨迹，用来去除工件上的材料余量。

1.相同点

这两种的相同点

（1）而者的刀具轴都垂直于切削层平面。

（2）刀具路径的所用切削方法相同，都包含切削合乎轮廓的铣削（注：型腔铣中没有标准驱动铣）。

（3）切削区域的开始点控制选项以及进刀/退刀选项相同。可以定义每层的切削区域开始点。提供多种方式的进刀/退刀功能。

（4）其他参数选项，如切削参数选项、拐角控制选项、避让几何体选项等基本相同。

2.不同点

这两种操作的不同点：

（1）平面铣用边界定义零件材料。边界是一种几何实体，可用曲线/边界、面（平面的边界）、点定义临时边界以及选用永久边界。而型腔铣可用任何几何体以及曲面区域和小面模型来定义零件材料。

（2）切削层深度的定义二者不相同。平面铣通过所指定的边界和底面的高度差来定义总的切削深度，并且有5种方式定义切削深度；而型腔铣通过毛坯几何体和零件几何体来定义切削深度，通过切削层选项可以定义最多10个不同切削深度的切削区间。

4.1.2型腔铣的适用范围

在很多情况下，特别是粗加工，型腔铣可以替代平面铣。而对于模具的型腔或型芯以及其他带有复杂曲面的零件的粗加工，多选用岛屿的顶平面和槽腔底平面之间为切削层，在每一个切削层上，根据切削层平面与毛坯和零件几何体的交线来定义切削范围。因此，型腔铣在数控加工应用中最为广泛，可用于大部分的粗加工以及直壁或者斜度不大的侧壁的精加工；通过限定高度值，只作一层切削，型腔铣也可用于平面的精加工，以及清角加工等。型腔铣加工在数控加工应用中要占到超过一半的比例。

型腔铣用于加工非直壁的、并且岛屿的顶面和槽腔的底面为平面或曲面的零件，在许多情况下，特别是粗加工，型腔铣可以代替平面铣。型腔铣在数控加工应用中最为广泛，可用于大部分粗加工以及直壁或者斜度不大的侧壁的精加工；通过限定高度值，只作一层，型腔铣也可用于平面的精加工以及清角加工等。

4.1.3型腔铣的特点

型腔铣操作与平面铣一样是在与XY平面平行的切削层上创建刀位轨迹，其操作有以下特点：

●刀轨为层状，切削层垂直于刀具轴，一层一层的切削，如图4-1所示，即在加工过

程中机床两轴联动。

●采用边界、面、曲线或实体定义刀具切削运动区域（即定义部件几何体和毛坯几何

体），但是实际应用中大多数采用实体。

●切削效率高，但会在零件表面上留下层状余料，如图4-2所示，因此型腔铣主要用

于粗加工，但是某些型腔铣操作也可以用精加工。

●可以适用于带有倾斜侧壁、陡峭曲面及底面为曲面的工件的粗加工与精加工，典型

零件如模具的动模、顶模及各类型框等。

●刀位轨迹创建容易，只要指定零件几何体与毛坯集合体，即可生成刀轨。

图4-1 “型腔铣”的切削层

图4-2 “型腔铣”的余量

型腔铣的加工特征是在刀具路径的同一高度内完成一层切削，当遇到曲面时将会绕过，再下降一个高度进行下一层的切削，系统按照零件在不同深度的截面形状计算各层的道路轨迹。如图4-1所示的零件，分为4层切削；如图4-2所示的零件，在不同的层里，道路轨迹也有所不同。

4.1.4型腔铣操作模板介绍

单击“插入”工具条上的“创建操作”按钮，系统将弹出“创建操作”对话框，“类型”下拉式选项中选择为“mill_contour”，即选择了型腔铣加工操作建立模板。型腔铣的子类型共有20种，其中有一部分是固定轴曲面轮廓铣，固定轴曲面轮廓铣详细情况在第5章介绍，各种子类型的说明如表5-1所示。

图4-3 “创建操作”对话框

表5-1型腔铣各子类型的说明

图标 英 文 中 文 说 明

CA VITY_MILL 型腔铣 刀具路径的同一高度内完成

一层切削，当遇到曲面时将会绕

过，再下降一个高度进行下一层的

切削

CORNER_ROUGH 角落粗加工 清根粗加工，主要对角落进行

粗加工

PLUNGE_MILLING 插铣加工 每一刀加工只有轴向进给。

REST_MILLING 余料型腔铣 型腔铣粗加工的补充加工

（NX5.0新增功能）

ZLEVEL_PROFILE 等高轮廓铣 等高轮廓铣是一种固定轴铣

操作，通过切削多个切削层来加工

零件实体轮廓和表面轮廓

ZLEVEL_CORNER 等高清角

角落等高轮廓铣，等高方式清

根加工 4.2 型腔铣加工的几何体

4.2.1 平面铣操作几何体的类型

型腔铣操作的几何体包括5种：部件几何体、毛坯几何体、检查几何体、切削区域和修剪边界。

1.部件几何体

部件几何体用于指定、编辑和显示加工完成后的零件，即最终的零件形状。它控制刀具 切削深度和活动范围，可以选择特征、几何体（实体、面、曲线）和小面模型来定义零件几何体。选择实体时有一些优点，改变处理时更容易，因为整个实体都保持了关联性，而独立

的平面除外，它们可随着实体的更新而改变。更容易选择实体而非独立的平面。如果希望只切削实体上一些平面，则可根据驱动方式使用切削区域、驱动几何体或其他包容，以将切削限制为小于整个部件。

2.毛坯几何体

毛坯几何体指定将代表要切削掉的原始材料的几何体或小平面体，毛坯几何体不表示最终部件并且可以直接切削或进刀，而是将要加工的原料，可以用特征、几何体（实体、面、曲线）定义毛坯几何体。如果起始工件尚未建模，则可以通过使用与 MCS 对齐的长方体，或通过对部件几何体应用三维偏置值，来方便地定义起始工件。系统将使用起始工件的这一定义从适用的几何体组中获取用于第一步操作的“工序模型”。

3.检查几何体

检查几何体是刀具在切削过程中要避让的几何体，如夹具、钳具和其他已加工过的重要表面。在型腔铣操作中，零件几何体和毛坯几何体共同决定了加工刀轨的范围。

4.切削区域

切削区域几何体用于创建局部的型腔铣操作，指定了零件几何被加工的区域，它可以是零件几何的一部分，也可以是整个零件几何。用户可以选择部件上特定的面来包含切削区域，而不需要选择整个实体，这样有助于省去裁剪边界这一操作。切削区域常用于模具和冲模加工，许多模具型腔都需要应用“分割加工”策略，这时型腔将被分割成独立的可管理的区域，随后可以针对不同区域（如较宽的开放区域或较深的复杂区域）应用不同的策略，这一点在进行高速硬铣削加工时显得尤其重要。当将切削区域限制在较大部件的较小区域中时，“切削区域”还可以减少处理时间。

5.修剪边界

修剪边界用于进一步控制刀具的运动范围，对生成的刀轨做进一步的修剪。裁剪边界可以指定将在各个切削层上进一步约束切削区域的边界。通过将“裁剪侧”指定为“内部”或“外部”（对于闭合边界），或指定为“左侧”或“右侧”（对于开放边界），用户可以定义要从操作中排除的切削区域的面积。

在某一特定的几何体类型中（部件、毛坯或检查），不应同时选择边界和实体几何体。例如，如果选择了实体作为部件几何体，则不应再选择部件边界。但是可选择一个检查边界。

4.2.2部件几何体

在型腔铣操作对话框中，单击“几何体”选项组下的“指定部件”后的按钮，系统弹出如图4-4所示的“部件几何体”对话框。在对话框中部指定选择选项，并设置选择对象的过滤方法，然后在绘图区中选择对象定义几何体零件，单击“确定”按钮即可定义部件几何体。

在“部件几何体”对话框中，各选项的含义如下：

（1）“名称”：在文本框中输入对象的名称，可选择已命名的几何对象。

（2）拓扑：提供面分析的功能，用于检查材料边的非连续面之间的间隙、丢失的面以及重叠的面等。当编辑几何体时，此选项有效。它可帮助改正模型几何体的造型错误，这些错误可能发生在模型是从其他CAD系统转换而来，或者发生在模型是使用UG建模的过程中。UG NX6处理器能检查模型中这些丢失、重叠或者是不相切的面，这些面可能产生多重运算和不正确的刀位轨迹。

提示：一般情况下，只有当刀位轨迹产生失败时，才建议使用拓扑选项。

（3）材料侧反向：用于改变某对象的材料边方向。改变材料边方向时，先用鼠标选择要改变材料的对象，然后选择该选项即可。