第4章 型腔铣和深度加工轮廓
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。
《UG(部份题目练习)V1》-email
《UG（部份题目练习）V1》一、单选题，以下各题有多个选项，其中只有一个选项是正确的，请选择正确答案(本大题满分84分,每小题1分)1.[1分]当加工零件上的平面时，选择何种操作类型？A.区域铣操作B.平面铣操作C.型腔铣操作D.固定轴曲面轮廓铣操作【答案】B2.[1分]下面专业名词与图标对应的是（）。
A.重播刀轨B.确认刀轨C.生成刀轨D.列出刀轨【答案】A3.[1分]下面专业名词与图标对应的是（）。
A.指定检查边界B.指定修剪边界C.指定部件边界D.指定毛坏边界E.指定底面【答案】A4.[1分]下图采用的加工类型、顺序安排最合理的是（）。
A.型腔铣-精加工底面B.型腔铣-深度加工轮廓-面铣削区域C.型腔铣-面铣削区域D.型腔铣-深度加工轮廓-跟随轮廓粗加工【答案】B5.[1分]下面是关于加工工艺参数描述。
①刀具直径越大，转速越慢；同一类型的刀具，刀杆越长，吃刀量就要减小，否则容易弹刀而产生过切。
②白钢刀转速不可过快，进给速度不可过大。
③白钢刀容易磨损，开粗时少用白钢刀。
A.①②③描述均正确B.只有①描述错误C.只有②③描述正确D.只有①描述正确【答案】A6.[1分]下面专业名词与图标对应的是（）。
A.指定修剪边界B.指定底面C.指定部件边界D.指定检查边界E.指定毛坏边界【答案】E7.[1分]下图说明了使用（）时，"跟随周边"刀具运动的基本顺序。
A."顺铣"切削和"向外"腔体方向B."逆铣"切削和"向内"腔体方向C."逆铣"切削和"向外"腔体方向D."顺铣"切削和"向内"腔体方向【答案】A8.[1分]在UG CAM中一个操作可以生成（）个刀轨。
A.多B.2C.1D.3【答案】C9.[1分]下图中那个是基准坐标系是:A.B.C.【答案】C10.[1分]使操作导航器切换到几何视图的工具图标是: A.B.C.D.E.【答案】E11.[1分]下面专业名词与图标对应的是（）。
轮廓、型腔的铣削加工
实训项目四轮廓、型腔的铣削加工实训目的与要求：1.利用基本指令对轮廓、型腔进行编程、加工；2.掌握用半径补偿功能进行轮廓、型腔的编程、加工；3.合理安排工艺进行零件的加工。
课题一轮廓的铣削加工模块一不带半径补偿的轮廓加工一、编程实例编写如图4-1所示零件加工程序，毛坯尺寸120×800×20，工件材料45号钢。
图4-1 不带半径补偿的轮廓加工二、相关知识点（一）工艺部分1.夹具及刀具选用本例夹具可选规格136mm的机用平口虎钳。
加工外轮廓刀具可选用φ16mm的立铣刀；为提高内壁加工质量，不直接用φ12的键槽铣刀，而是采用φ10mm的键槽铣刀加工腰圆型槽。
刀具切削参数如表4-1所示。
表4–1 刀具与切削用量2.（1）加工路线的确定原则在数控加工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为加工路线。
加工路线的确定与工件的加工精度和表面粗糙度直接相关,其确定原则如下：①加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。
②使数值计算简便，以减少编程工作量。
③应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。
④加工路线还应根据工件的加工余量和机床、刀具的刚度等具体情况确定。
（2）切入、切出方法选择采用立铣刀铣削外轮廓侧面时，铣刀在切入和切出零件时，应沿与零件轮廓曲线相切的切线或切弧上切向切入、切向切出（图4-2中A-B-C-B-D）零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以避免加工表面产生刀痕，保证零件轮廓光滑。
铣削内轮廓侧面时，一般较难从轮廓曲线的切线方向切入、切出，这样应在区域相对较大的地方，用切弧切向切入和切向切出（图4-3中A-B-C-B-D）的方法进行。
图4-2 外轮廓切线（弧）切入切出图4-3 内轮廓切弧切入切出（3）凹槽切削方法选择加工凹槽切削方法有三种，即行切法（图4-4a）、环切法（图4-4b）和先行切最后环切法（图4-4c）。
三种方案中，a图方案最差（左、右侧面留有残料）；c图方案最好。
04-型腔铣操作子类型简介及应用教案
型腔铣操作子类型简介及应用教案2.1 型腔铣操作子类型简介及应用型腔铣主要用于创建零件的粗加工刀具路径，以及直壁或者斜度不大的侧壁精加工。
它根据型腔或型芯区域的形状，将要切除的部位分成多个切削层进行切削，每一切削层可以指定不同的深度，可以加工复杂的零件表面。
几乎可以加工任意形状的零件，因此型腔铣加工的应用非常广泛。
NX10.0版本的型腔铣操作主要包含三大类型：第一是用于开粗加工，有四种子类型；第二是用于半精或者精光加工，以深度加工为主有两种子类型；第三是固定轴铣削主要针对曲面加工，有十二种子类型。
也就是可以创建18种不同的操作工序。
全部子类型如图2.4 所示。
图2. 1 型腔铣操作全部子类型典型的型腔铣操作的创建过程一般步骤为：设置工作环境--创建型腔铣操作--设置父节点组--创建加工几何体--设置型腔铣工序相关参数--生成刀具路径--刀轨仿真--后置处理。
开粗的四种子类型分别为：基本型腔铣、插铣、拐角粗加工和剩余铣，还有用于半精或精加工的以等高方式针对轮廓加工的深度轮廓加工和深度加工拐角。
6种子类型的含义和说明如表3.2所示。
基本型腔铣：应用于大部分零件的粗加工；以及直壁或者斜度不大的侧壁的精加工。
通过限定高度值，型腔铣可用于平面的精加工，以及清角加工等。
插铣：它是一种特殊的铣削加工类型，刀具连续做上下运动，快速大量地去除材料。
对于具有较深的立壁腔体零件，插铣加工比型腔铣更加有效。
插铣对机床的刚性要求非常高，一般模具加工不适用这种类型。
拐角粗加工：它可使用参考刀具加工前一操作中因刀具尺寸太大而在拐角处留下的余量。
在切削参数空间范围栏还可以选用3D和基于层的IPW方式来指定拐角的余量范围。
剩余铣：它适用于加工本工序出现以前所有刀具切削后残留的材料。
NX10.0提供三种残料的范围定义方式。
深度加工的两种子类型分别为：深度轮廓加工和深度加工拐角。
深度轮廓加工：它是一种特殊的“型腔铣”工序，类似基本型腔铣中的轮廓铣削模式：通过层切方式加工零件实体表面轮廓。
项目4型腔铣削加工
主轴转速 r/min） /（r/min） 320
进给速度 mm/min） /（mm/min） 80
背吃刀量 /mm 5
1
粗铣型腔
T01
2
半精铣型腔
T02
500
80
20
3
精铣型腔
T02
500
80
20
模块一 数控铣床编程与加工技术
4.装夹方案 4.装夹方案 连杆零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。 连杆零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。 5.程序编制 5.程序编制 在毛坯中心建立工件坐标系， 轴原点设在顶面上。 在毛坯中心建立工件坐标系，Z轴原点设在顶面上。
模块一 数控铣床编程与加工技术
主程序： 主程序： O1000 N10 G54 G90 G01 Z40 F2000 N20 M03 S800 N30 G00 Z3 N40 G01 X 0 Y8.66 N50 M98 P20 N60 G90 G01 X30 Y8.66 N70 M98 P20 N80 G90 G01 X60 Y8.66 N90 M98 P20 N100 G90 G01 X 0 Y -21.34 N110 M98 P20 N120 G90 G01 X30 Y -21.34 N130 M98 P20 N140 G90 G01 X60 Y -21.34 N150 M98 P20 N160 G90 G01 Z40 F2000 N170 M05 N180 M30
进入工件加工坐标系 主轴启动 快进到工件表面上方 建立刀具半径补偿， 建立刀具半径补偿，到下刀点 下刀 圆弧切线方向切出
模块一 数控铣床编程与加工技术
（2）精加工程序
N110 G03 X-75 Y65 R10 N120 G01 X-75 Y-65 N130 G03 X-65 Y-75 R10 N140 G01 X0 Y-75 N150 G03 X10 Y-65 R10 N160 G40 G00 X0 Y0 N170 G00 Z50 N180 M05 N190 M30
UG NX 8.0数控加工基础教程第4章 型腔铣
行设置。
3.生成型腔铣操作刀具路径 在型腔铣操作对话框中指定了所有参数后，单击对话框底部的“生 成刀具路径”图标 ,即可生成刀具路径。单击“确定”按钮保存生成的 刀具路径，完成型腔铣操作的创建。
4.3.2创建型腔铣一般步骤 创建型腔铣操作时，需首先定义要加工的零件几何体，然后根据零件的形状
指定合适的切削方式，再设置必要的加工参数，最后生成刀具路径，并对生
样做的话），这样就可以省去先创建整个零件的刀具路径，然后使用修剪功能
对刀具路径进行进一步编辑的操作。
4.修剪边界
修剪边界可用于将刀具路径包含在特定的区域 内，通过把裁减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）， 可以定义要从操作中排除的切削区域的面积。在 修剪几何定义时，还可以在切削参数对话框中指
4.5型腔铣的工艺参数设置
型腔铣应用非常广泛，如何确定型腔铣的加工工艺参数成为一
个很关键的问题。如果选择不当,不但会影响所加工零件的尺寸 精度,还会给数控机床带来不必要的损坏。
4.5.1型腔铣切削层设定型腔是水平切削操作，每一层刀轨都在同一平面上。 可以单独指定切削平面，切削平面决定刀具的背吃刀量。切 削层的参数包括总深度和每层深度间距。 在设置型腔铣参数时，切削层是为型腔铣操作指定型 腔铣平面，直接决定选项加工的成败和优劣。 在指定了部件几何体后，“切削层”按钮将被激活。 单击“型腔铣”对话框中的“刀轨设置”选项组的“切削层” 按钮 ，NX将弹出“切削层”对话框。
4.6.1 工艺分析及加工步骤 型腔铣分步完成倒圆角和凸台圆弧粗加工，加工出模型外形的大致轮
廓，然后进行等高轮廓铣加工8个凸台圆弧部分。
1.型腔铣 对模型进行开粗加工,选用D20R3的端铣刀，部件余量为1mm。 2.对模型进行粗加工 铣去上一次剩余的材料，型腔铣或剩余 铣。选用D10R1端铣刀，部件余量为 1mm。 3.对模型进行拐角粗加工 选用D4的球头铣刀，部件余量为1mm。 4.对模型的顶面和底面进行光底精加工 选用D15R0的端铣刀，壁余量为1mm， 部件余量为0。 5.等高轮廓铣 对模型型面进行精加工。选用D1.75的球铣刀，部件余量为0mm。
第4章 型腔铣
4.修剪边界
修剪边界可用于将刀具路径包含在特定的区域 内，通过把裁减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）， 可以定义要从操作中排除的切削区域的面积。在 修剪几何定义时，还可以在切削参数对话框中指 定一个修剪余量，控制刀具与修剪几何体的距离。 刀具在运动时总位于修剪几何上，也就是刀具中 心沿刀轴方向与修剪边界重合，不能指定刀具与 修建几何相切。在“型腔铣”对话框中单击“指 定修剪边界”图标 ，弹出 “修剪边界”对话框。 可以选择平面、曲线或通过点连成直线来定义修 剪区域。以下根据面边界，曲线和点方法分别加 以说明。
在设置型腔铣参数时，切削层是为型腔铣操作指定型腔 铣平面，直接决定选项加工的成败和优劣。
在指定了部件几何体后，“切削层”按钮将被激活。单 击“型腔铣”对话框中的“刀轨设置”选项组的“切削层” 按钮 ，NX将弹出“切削层”对话框。
4.5.2 设置型腔铣切削参数
与平面铣相比，型腔铣主要增加了延伸刀轨、空间范围、容错加工、防止底 切等等选项，这些选项分别位于 “策略”、“余量”和“更多”选项卡上面。
创建方法
设置粗加工参数
（6） 创建工序 单击“创建工序”按钮，弹出“创建工序”对话框。
创建工序对话框
在弹出的“型腔铣”对话框中，根据加工要求和零件特点，在“刀轨设置”、 “机床控制”等选项组进行工艺设置，然后单击“生成” 按钮，将生成刀具路径， 并单击“确认刀轨”按钮 ，，以实体方式进行加工切削仿真。经过验证如果刀具 路径没有问题，即可进行相应的后处理，生成加工代码。
型腔铣操作对话框中的创建几何体图标包括：指定部件，指定毛坯 ，指定 毛坯 ，指定切削区域和指定修剪边界 。可分别定义零件几何体、毛坯几何体、 检查几何体、切削区域和修剪几何体。选择这些几何体，可定义和修改型腔铣 操作的加工区域。零件几何体、毛坯几何体和检查几何体的定义方法与平面铣 相同。在这里只介绍前面没有叙述过的切削区域和修剪几何。
UG型腔铣削加工
型腔铣削加工
一、型腔铣削概述
1. 型腔铣
适用范围：通常粗加工和半精加工几乎都使用型腔铣，精加工也常用型腔铣。
涵盖模具型腔、型芯、电极的开粗，精光。
2.型腔铣削加工的子类型
二、型腔铣削的几何体
重要概念：
（1）切削区域：检查几何体、曲面区域、裁剪边界
（2）切削层
（3）IPW “切削参数”中对话框，对“包含”选项卡选择“使
用3D”在加工每一道工序后都会有一个残留毛坯，残留毛坯就是IPW（in process workpiece）
三、型腔铣削的切削参数
1、刀轨设置
2、切削参数设置
四、深度加工轮廓
五、型腔铣削加工和深度加工轮廓区别
1、等高外形轮廓铣用于精加工、半精加工，相对于型腔铣的“配置文件”方式，增加了一些参数，如陡斜角度、混合切削模式、层间过渡、层间剖切等。
层与层之间过渡方法，后三种能够有效地避免提刀；
（1）混合切削模式，提高加工效率，避免提刀；
（2）层间过渡，使得生成的刀路更加精简；
（3）层间剖切，在进行等高加工时，对非陡峭面进行均匀加工。
2、等高轮廓铣的下刀问题
（1）等高轮廓铣和型腔铣中的轮廓驱动方式所生成的刀轨相似，但是在很窄的槽，型腔铣会提示加工出现问题，而等高轮廓铣会出现“踩刀”现象，工件复杂用轮廓驱动方式的型腔铣操作；工件不是很复杂，用等高外形轮廓铣。
3、高速加工过程，防止过切，转角设置。
UG NX7.5型腔铣和等高轮廓铣[高级课件]
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– 刀路将以相切的方式在切削区域的所有外部边 缘上向外延伸
– 延伸长度限制为刀具直径的10倍 – 只能应用到外部边缘，且这种控制仅限于切削
区域和修剪区域的使用。针对的是面而不是体。
严选内容
12
型腔铣的切削层
• 与平面铣中切削层的区别：
• 毛坯余量：是作用于毛坯几何体的参数是指 毛坯向外或向内偏置一个定义的距离值，可以 是正值或负值从而放大或缩小毛坯几何体。对 毛坯距离、轮廓线、外部边定义的所谓毛坯不 起作用，仅对在workpiece中定义的毛坯几何体 （自动块或部件偏置）以及自己指定或建造的 实体毛坯有效
严选内容
9
有关切削区域的问题
• 切削层
切削层可以将一个 零件划分为若干个 范围，在每个范围 内使用相同的每刀 深度，而各个范围 则可以采用相同的 或不同的每刀深度。
严选内容
➢注：指定了加工几何体 （如部件几何体、毛坯几 何体或切削区域），切削 层选项才可用。
17
型腔铣的切削层参数
系统将自动判断部件上的水平面划分范围
对范围进行手工分割，可以对范围进行编 辑和修改，并对每个范围的切深进行设定
– 所以参考刀具法并不考虑：上个操作由于切削深度 留下的台阶状残料；刀路是否修剪过、是否忽略过 小区域的刀轨、抑制狭窄的刀轨以及检查区域。它 只考虑参考刀具无法进入的的区域。
严选内容
23
参考刀具法
• 参考刀具法的原则：
– 在开粗操作中：当刀路修剪过、忽略过小取悦的刀 路、抑制狭窄区域的刀轨以及在切削区域中指定某 些面为检查区域时，后续的使用参考参考刀具法是 及其危险的。使用是要考虑这些因素。
UG NX7.5型腔铣和等高轮廓铣[高级课件]
与零件表面该点处法向间的夹角来定义的
严选内容
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等高轮廓铣
• 在层之间切削——在层间补刀路
– 对比演示有无“在层之间切削”
• 与切削层最优化的区别：
– 在层间切削实现刀补功能，它能加工纯0°的平 面
– 而层的最优化只是刀间距均匀化，不能实现对纯 0°的平面的加工
严选内容
29
等高轮廓铣
• 与之相关参数：
– 版本：7.5 – 以宿舍为单位发：
严选内容
37
和之前的一样
当前范围的每刀深度
严选内容
21
型腔铣的二次粗加工
• 第一个方法：使用参考刀具——以前一把刀具为参考对象 来加工前一刀具未能加工的区域，这种方法在清理余量残 料方面，特别是在消除拐角残料方面有着广泛的应用
• 参考刀具：在文本框中选择或新建一把参考刀具，系统会 自动算出指定参考刀具剩下的材料。此时切削刀具只是去 切削参考刀具剩下的材料，会大大提高加工效率。
– 必须使用一把比参考刀具小的刀具进行加工
– 参考刀具最好要比实际运用的开粗的刀具大一些。 （防止扎刀太深）
– 使用参考刀具加工的操作余量一定不要比前一个操 作小，相反要设置大一些。(防止扎刀太深)
严选内容
24
第二个方法：使用过程中的毛坯IPW
➢处理中的工件(IPW)：又称为工序 模型，指操作完成后保留的材料。这 将避免再次切削已经切削过的材料。 此外不必考虑刀具原因未加工的区域
严选内容
30
等高轮廓铣
层到层：是深度加工轮廓铣特有的一个切削参数，用来 控制刀具从当前层到下层的移动方式，包括使用传递 方法、直接对部件进刀、沿部件斜进刀、沿部件交叉 斜进刀。
使用传递方法：该方法将继承在“进刀/退刀”对话框中 指定的操作，刀具每层切削完都返回到安全平面进行重新 下刀。
30第4章型腔铣和深度加工轮廓铣
显示 可重新显示范围以作为视觉参考。
插入范围 删除当前范围
图4-5 【切削层】对话框
图4-6 自动形成切削层图例
4.1.2 切削层
2.用户定义切削层 允许用户通过定义每个新范围的底 面来创建范围，通过选择面定义的范围 将保持与部件的关联性，但不会检测新 的水平表面。 3．单个切削层 根据部件和毛坯几何体设置一个切 削范围，如图4-7所示。在单个切削层中 只能修改顶层和底层。
部件几何体
毛坯几何体
图4-3 【型腔铣】对话框
图4-4 【型腔铣】的几何体
4.2.1 切削层
切削层为型腔铣操作指定切削平面。切削层由切削深度范围和每层深度来定义。一个范围有两个垂直于刀轨矢 量的小平面来定义，可以同时定义多个切削范围。每个切削范围可以根据部件几何体的形状确定切削层的切削深度， 各个切削范围都可以独立地设定各自的均匀深度。
第4章 型腔铣和深度加工轮廓铣
4.1 型腔铣的概述
型腔铣主要用于工件的粗加工，快速去除余量 ，可加工不同形状的模型，也可进行工件的半精加 工和部分精加工。型腔铣的操作原理是通过计算毛 坯除去工件后剩下的材料来产生刀轨，所以只需要 定义工件和毛坯即可计算刀轨轨迹，使用方便且智 能化程度高。
4.1.1 型腔铣与平面铣的比较
顶部：从第一个切削范围的顶部开始测量范围深度值。
范围顶部：从当前突出显示的范围的顶部开始测量范围深度值。
范围底部：从当前突出显示的范围的底部开始测量范围深度。也可
使用滑尺来修改范围底部的位置。
WCS原点：从工作坐标系原点处开始测量范围深度值。
信息
在单独的窗口中显示关于该范围的详细说明。
当前范围底面深度
图4-1 玩具支架的前模型腔
4_CAM型腔铣
34
使用3D IPW
3D IPW使用一个内部定义的3D模型来 表示余下的材料。所有的铣削操作都能够处 理一个3D IPW。如果换在使用其他类型的 操作以便从一块毛胚上切除多余的材料，那 么3D IPW将是一个合适的IPW选项。
35
参考刀具
使用参考刀具参数可以使操作自动加工上一个刀具未 加工到的拐角中剩余的材料。（该刀具直径要比参考刀具 小）。 “参考刀具”通常是指用来先对区域进行粗加工的刀 具。系统计算指定的参考刀具剩下的材料，然后将剩余材 料定义为当前操作的切削区域。 参考刀具下的重叠距离和其他参数中的重叠距离含义 相同，是指将待加工区域的宽度沿切面延伸指定的距离。 在实际应用时，重叠距离应该限制在刀具半径内。
45
在层之间切削
一个典型的等高轮廓铣程序的加工结果
46
在层之间切削
使用 ‘在层之间切削’ 的加工程序
47
切削参数
“切削参数”对话框包括以下选 项卡：
策略 定义最常用的或主要的参 数。 余量 定义余量（当前操作后剩 余的材料量）和公差参数。 拐角 定义拐角和步进的刀轨运 动。 连接 定义切削运动间的所有运 动。 未切削 定义未切削区域。 更多 定义不在先前类别内的附 加参数。
18
%刀具平直
%刀具平直：允许指定刀具直径的百分比，从而在连续切削刀 路之间建立起固定距离。如果刀路间距没有均匀分割为区域， 系统将减小这一刀路间距以保持恒定步距 * 对于球头铣刀，系统将其整个直径用作有效刀具直径。 对于其他刀，“有效刀具直径”按 D - 2CR 计算。
19
可变Ⅰ（往复，单向，单向带 轮廓）
17
残余波峰高度
残余高度：允许指定残余高度（两个刀路间剩余材料的高 度），从而在连续切削刀路间确定固定距离。系统将计算所需的 步距，从而使刀路间的残余高度为指定的高度。由于边界形状不 同，所计算出的每次切削的步距也不同。为保护刀具在移除材料 时负载不至于过重，最大步距被限制在刀具直径长度的三分之二 以内。
4轮廓铣削
➢注意：若没有定义毛坯几何体时， 如果修剪方式为无，将不能生成刀具 路径，此时系统将提示在没有岛的周 围定义要切削的材料；若设置为轮廓 线或者外部边，则可以生成刀具路径。
❖ 单步向上：指定控制切削层数的值。 ❖ 最大切削宽度：是刀具可切削的最大宽度
（俯视刀轴时）。如果比刀具半径小，则刀 具的底部中央位置有一个未切削部分。对于 对中切削刀具，将最大切削宽度设为50%或 更高，以使切削量达到最大。对非对中切削 刀具，设置为50%以下。
3.1 插铣刀轨设置
❖ 点：该选项用来设置预钻孔进刀点和切削区 域起点。
➢ 等高轮廓铣、清根加工、角落粗铣等操作是轮廓铣中常用的 铣削方式。
➢ 轮廓铣操作可移除平面层中的大量材料，由于在铣削后会残 留余料，因此轮廓铣最常用于在精加工操作之前对材料进行 粗铣。
轮廓成形铣概述
➢ 轮廓铣的加工过程与平面铣类似，都是用平面的切削层（垂 直于刀轴）去除大量材料。
➢ 二者不同的是定义几何体的方法，平面铣使用边界定义加工 几何体，而轮廓铣可以使用边界、面、曲线和实体，并且常 用实体来定义模具的型腔和型芯。
3.2 插铣粗加工设置
❖ 用于粗加工的插削几何体与型腔铣非常相似， 支持部件、毛坯、检查、切削区域和修剪几 何体；
❖ 使用指定的切削区域、切削区域之上的毛坯 量和切削区域延伸量，以便确定要切削的量；
❖ 使用插削层对话框确定插削层，与切削层 （单个范围）类似。
❖ 毛坯不是粗加工操作所必须的。如果型腔是 封闭的并且没有毛坯，则从假定的毛坯顶部 开始插入。
第四章-型腔铣加工
处理中的工件： 当希望在生成刀轨时考虑先前操作 剩余的材料时，可在操作中使用 IPW。 使用3D：用于在同一几何体组中 使用先前操作的3D IPW几何体。 使用基于层的：基于层的IPW使用 先前操作中的2D切削区域来确定 和加工剩余材料。基于层的IPW可 以高效地切削先前操作中留下的拐 角和阶梯面。当加工简单部件时， 刀轨处理时间较3D IPW显著减少； 加工大型的复杂部件时，所需时间 更是大大减少。
切削参数
在边上延伸 使用 “在边上延伸”来 加工部件周围多余的铸 件材料。还可以使用它 在刀轨刀路的起点和终 点添加切削运动，以确 保刀具平滑地进入和退 出部件。 刀路将以相切 的方式在切削区域的所 有外部边缘上向外延伸， 如图所示。
修剪由： 可以使系统在没有明 确定义毛坯几何体的 情况下识别出型芯部 件的毛坯几何体。
等高轮廓铣
等高轮廓铣加工的设计目的工只能切削部件的陡峭区域 或整个部件。除了部件几何体，还可以将切削区域几何体指 定为部件几何体的子集，以限制要切削的区域。如果没有定 义任何切削区域几何体，则系统将整个部件几何体当作切削 区域。在生成刀轨的过程中，系统将跟踪该几何体，需要时 检测部件几何体的陡峭区域，对跟踪形状进行排序，识别要 加工的切削区域，以及在所有切削层都不过切部件的情况下 对这些区域进行切削。 等高轮廓铣的一个重要功能就是能够指定陡角，以区分陡峭 与非陡峭区域。将陡角切换为“开”时，只有陡峭度大于指 定陡角的区域才执行轮廓铣。将陡角切换为“关”时，系统 将对整个部件执行轮廓铣。
设置加工环境
打开软件，调入需要加工的产品模型，然后 进入加工模块，如果该产品模型是第一次进 入加工模块，系统将会弹出“加工环境设置” 对话框，在“CAM会话设置”列表中选择 “cam_general”，在“要创建的CAM设置” 列表中选择“mill_contour”进入初始化。
第四章型腔铣(CavityMilling)
第四章型腔铣（Cavity Milling）本节重点讲解【型腔铣】操作的参数功能，让用户学会如何用型腔铣削对复杂的模型工件进行操作加工，进一步加深学者对NX编程的了解，也为后面讲固定轴曲面加工墓定基础。
为了让学者更容易的学好【型腔铣】，下面用插头面盖腔体例子（Cavity_Milling_1.prt）如图4-1所示，说明型腔铣加工方法，具体操作步骤如下：图4-1 Cavity_Milling_1.prt插头面盖一．定义加工几何打开文件（Cavity _mill_1.prt）并进入加工模块→加工环境（CAM设置为mill_planar）点击【确定】→进入加工界面。
⑴．设定加工坐标和安全平面在操作导航器“几何视图”中，双击节点MCS_MILL进行编辑，弹出【Mill Orient】对话框，设置〖机床坐标系〗选项卡中的“指定MCS”→点击CSYS会话图标并进入到【CSYS】对话框→设置参考CSYS 为“WCS”然后点击〖确定〗退回到【Mill Orient】对话框。
定义安全平面，〖间隙〗选项卡→安全设置选项为“平面”→指定平面点击图标进入【平面构造器】对话框，选择模型顶平面，设置〖偏置〗＝10，连点击【确定】按钮完成“加工坐标”与“安全平面”的设置。
如图4-2所示。
⑵．指定加工几何体在操作导航器几何视图中，双击节点进行编辑，弹出【铣削几何体】对话框，〖指定部件〗为模型工件，〖指定毛坯〗为毛坯材料，毛坯材料使用“自动块”，跟部件几何一样大小。
所定义的几何体如图4-3所示。
图4-2 加工坐标与安全平面图4-3指定部件和毛坯几何体二．设定加工方法在模型的编程NC程序时，很多情况都要编很多的加工操作才可以完成把模型加工出来，在此当中，会反复出现不同的加工方法。
为了方便，一般我们都要预先设定好加工方法参数。
按下表4-1所示设定加工方法参数。
表4-1 加工方法参数加工方法余量公差内公差外公差MILL_ROUGH 0.35 0.03 0.05MILL_SEMI_FINISH 0.15 0.03 0.03MILL_FINISH 0 0.01 0.01三．创建刀具从【加工创建】工具条点击【创建刀具】图标，弹出【创建刀具】创建对话，按表4-2所示尺寸创建3把刀具。
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。
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第4章型腔铣和深度加工轮廓学习提示：型腔铣主要用于工件的粗加工，快速去除毛坯余量，可加工平面铣无法加工的零件形状，一般包括带拔模角度的零件侧壁和带曲面的零件等。
本章介绍型腔铣的加工特点、型腔铣的适用范围，与深度加工轮廓铣的异同；重点介绍型腔铣和深度加工轮廓的参数设置，包括切削层、切削参数、处理中的工件（IPW）等。
最后通过实例来说明型腔铣和深度加工轮廓铣操作的运用。
技能目标：了解型腔铣和深度加工轮廓的应用范围，掌握设置切削层、切削参数的方法，掌握型腔铣和深度加工轮廓铣操作的设置方法。
4.1 型腔铣基础理论型腔铣主要用于工件的粗加工，快速去除毛坯余量，可加工平面铣无法加工的零件形状，一般包括带拔模角度的零件侧壁和带曲面的零件等。
型腔铣的操作原理是通过计算毛坯除去工件后剩下的材料来产生刀轨，所以只需要定义工件和毛坯即可计算刀位轨迹，使用方便且智能化程度高。
本章将先介绍型腔铣的基本设置，再通过实例说明型腔铣的应用思路。
4.1.1 型腔铣与平面铣的比较型腔铣与平面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。
大部分情况下，特别是粗加工，型腔铣可以替代平面铣，但平面铣也有它独特的优势。
下面对型腔铣和平面铣进行比较。
1. 相同点（1）型腔铣与平面铣刀具轴都垂直于切削层平面。
（2）型腔铣与平面铣的大部分参数基本相同，如切削方式、进刀和退刀、控制点、切削参数选项，拐角控制选项等。
2. 不同点（1）定义工件和毛坯的几何体类型不同，平面铣使用边界，型腔铣大部分使用实体，也可使用小平面和边界。
（2）切削深度的定义不同，平面铣通过指定的边界和底面的高度差来定义总的切削深度。
型腔铣是通过毛坯几何体和零件几何体来定义切削深度。
4.1.2 型腔铣的适用范围型腔铣的适用范围很广泛，可加工的工件侧壁可垂直或不垂直，底面或顶面可为平面或曲面如模具的型芯和型腔等。
可用于大部分的粗加工，直壁或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。
适用于型腔铣的工件类型有如图4-1和图4-2所示。
图4-1打印机盖板的后模型腔图4-2 塑料前模型芯4.1.3 型腔铣的参数设置型腔铣创建操作的主界面如图4-3所示，型腔铣最关键的参数是切削层、切削区域，以及IPW（残留毛坯）的应用。
本节先介绍型腔铣的加工原理，然后对型腔铣的参数设置作讲解。
图4-3 【型腔铣】对话框型腔铣的加工原理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4-4所示的零件，分4层切削，在不同的层里，道路轨迹也有所不同。
1. 切削层切削层是为型腔铣操作指定切削平面。
切削层由切削深度范围和每层深度来定义。
一个范围由两个垂直于刀轴矢量的小平面来定义，同时可以定义多个切削范围。
每个切削范围可以根据部件几何体的形状确定切削层的切削深度，各个切削范围都可以独立地设定各自的均匀深度。
图4-4 【型腔铣】的切削层在【型腔铣】对话框下【刀轨设置】选项中单击【切削层】按钮，打开【切削层】对话框，如图4-5所示。
在【切削层】对话框中，型腔铣操作提供了全面、灵活的方法对切削范围、切削深度进行调整。
下面讲解切削层中的各个选项的理解和用法。
图4-5【切削层】对话框（1）自动生成切削层自动生成将范围设置为与任何水平平面对齐，这些是部件的关键深度。
只要没有添加或修改局部范围，切削层将保持与部件的关联性，系统将检测部件上的新的水平表面，并添加关键层与之匹配。
选择这种方式时系统会自动寻找部件中垂直于刀轴矢量的平面。
在两平面之间定义一个切削范围，并且在两个平面上生成一种较大的三角形平面之间表示一个切削层，每两个小三角形平面之间表示范围内的切削深度，如图4-6所示。
图4-6 自动生成切削层图例◆仅在底部范围在【切削层】对话框中选择“仅在底部范围”复选框时，则在绘图区只保留关键切削层，如图4-7所示，该参数设定只加工关键切削层的深度，即只加工工件存在平面区域的深度，该参数常用于精加工。
◆切削深度切削深度可分为总的切削深度和每一刀的深度，每一刀的深度可以定义为全局切削深度和某个切削范围内的局部削深度。
如图4-8所示。
图4-7 仅在底部切削的切削层图4-8 切削深度◆当前范围信息向上和向下箭头：使用向上和向下箭头从各个范围中进行选择。
图形区域中突出显示的范围（以选择颜色显示）是当前的活动范围。
其他范围将以部件颜色显示。
当突出显示每个范围时，该范围的编号和层将显示在上/下箭头的上方，【范围深度】文本框中将显示该范围当前的深度值。
◆插入范围使用【插入范围】可在当前的范围下添加一个新范围。
◆编辑当前范围使用“编辑当前范围”可修改当前范围。
◆删除当前范围使用【删除当前范围】可删除当前的范围。
当删除一个范围时，所删除范围之下的一个范围将会进行扩展以自顶向下填充缝隙。
如果删除仅有的一个范围时，系统将恢复默认的切削范围，该范围将从整个切削体积的顶部延伸至底部。
◆测量开始位置顶层：从第一个切削范围的顶部开始测量范围深度值。
范围顶部：从当前突出显示的范围的顶部开始测量范围深度值。
范围底部：从当前突出显示的范围的底部开始测量范围深度值。
也可使用滑尺来修改范围底部的位置。
WCS原点：从工作坐标系原点处开始测量范围深度值。
◆信息在单独的窗口中显示关于该范围的详细说明。
◆显示可重新显示范围以作为视觉参考。
（2）用户定义切削层允许用户通过定义每个新范围的底面来创建范围，通过选择面定义的范围将保持与部件的关联性。
但不会检测新的水平表面。
（3）单个切削层根据部件和毛坯几何体设置一个切削范围，如图4-9所示。
在单个切削层中只能修改顶层和底层。
图4-9 单个切削层图例2. 切削区域型腔铣操作提供了多种方式来控制切削区域。
下面对5种切削区域定义方式分别进行介绍。
◆检查几何体与平面铣类似，型腔铣的检查几何体用于指定不允许刀具切削的部位，如压板、虎钳等，不同之处是腔铣可用实体等几何对象定义任何形状的检查几何体。
可以用片体、实体、表面、曲线定义检查几何体。
◆修剪边界修剪边界用于修剪刀位轨迹，去除修剪边界内侧或外侧的刀轨，必须是封闭边界。
◆切削区域切削区域用于创建局部刀具路径。
可以选择部件表面的某个面或面域作为切削区域，而不选择整个部件，这样就可以省去先创建整个部件的刀具路径，然后使用修剪功能对刀路径进行进一步编辑的操作。
当切削区域限制在较大部件的较小区域中时，切削区域还可以减小系统计算路径的时间。
◆轮廓线裁剪在【切削参数】对话框中，当打开容错加工时，可以在【空间范围】选项卡中将【修剪由】设定为“轮廓线”，则系统利用工件几何体最大轮廓线决定切削范围，刀具可以定位到从这个范围偏置一个刀具半径的位置，如图4-10所示。
图4-10 【切削参数】对话框◆参考刀具在【切削参数】对话框的【空间范围】选项卡中，可以设定参考刀具，如图4-11所示，设定此参数常来创建清角刀轨，在对话框右边有产生的刀轨示意。
还可设【重叠距离】，对刀轨进行进一步的控制。
图4-11 【空间范围】对话框3. 处理中的工件（IPW）IPW就是In Process Workpiece，是指工序件的意思。
该选项主要用于二次开粗，是型腔铣中非常重要的一个选项。
处理中的工件（IPW）也就是操作完成后保留的材料，该选项可用的当前输出操作（IPW）的状态，包括3个选项。
“无”、“使用3D”和“使用基于层的”如图4-12所示。
图4-12处理中的工件选项图4-13“无”处理中的工件◆无：该选项是指在操作中不使用处理中的工件。
也就是直接使用几何体父节点组中指的毛坯几何体作为毛坯来进行切削，不能使用当前操作加工后的剩余材料作为当前操作的毛坯几何体，如图4-13所示。
◆使用3D：该选项是使用小平面几何体来表示剩余材料。
选择该选项，可以将前一操作加工后剩余的材料作为当前操作的毛坯几何体，避免再次切削已经切削过的区域，如图4-14所示。
图4-14使用3D处中的工件图4-15使用基于层的选项工程提示：在使用3D选项时，必须在选择的父节点中已经指定了毛坯几何体，否则在创建刀具路径时弹出警告对话框。
提示几何体绷带没有定义毛坯几何体，不能生成刀具路径。
使用基于层：该选项和“使用3D”类似，也是使用先前操作后的剩余材料作为当前操作的毛坯几何体并且使用先前操作的刀轴矢量，操作都必须位于同一几何父节点组内。
使用该选项可以高效地切削先前操作中留下的弯角和阶梯面，如图4-15所示。
工程提示：在二次开粗时：如果当前操作使用的刀具和先前操作的刀具不一样，建议“使用3D”选项；如果当前操作使用的刀具和先前刀具一样，只是改变了步进距离或切削浓度，建议选择“使用基于层”选项。
在定义IPW时，【空间范围】对话框会出现【最小移除材料】文本框，最小移除材料厚度值是在部件余量上附加的余量，使生成的处理中的工件比实际加大后的工序件稍大一点。
如图4-16所示。
比如当前操作指定的部件余量是0.5mm，而最小移除材料厚度值是0.2mm，生成的处理中的工件的余量是0.7mm。
可以理解为，前一个IPW的余量在0.7以上的区域才能被本操作加工到。
内图4-16 最小移除材料IPW可以成功执行的条件是，在使用之前的所有操作都必须有同一个几何体组之下，且全部操作已生成。
工程提示：IPW常用于半精加工，清除前一把刀具铣不到的角落和无法下刀的区域。
优先使用“跟随工件”的切削方式，生成的刀轨安全高效，智能化程度高。
4.1.4 深度加工轮廓操作深度加工轮廓铣操作是型腔铣的特例，经常应用到陡峭曲面的精加工和半精加工，相对于型腔铣的“配置文件”方式，增加了一些特定的参数，如陡峭角度、混合切削模式、层间过渡、层间剖切等，其主界面如图4-17所示：图4-17 深度加工轮廓（ZLEVEL-PROFILE）主界面现对深度加工轮廓操作与型腔铣操作的区别，分别介绍如下。
（1）陡峭角度此参数限定被加工区域的陡峭程度，而非陡峭面采用另外的加工方式，两者结合，达到对工件完整光顺精加工的目的。
参数设定如图4-18所示。
（2）混合切削模式当每层的刀轨没有封闭时，单向切削模式会产生许多提刀，采用混合切削模式避免提刀，可以提高加工效率，使刀轨更为美观。
参数设定如图4-19所示。
图4-18“陡峭角度”参数图4-19“混合”切削参数（3）层间过渡提供了2种层到层之间的过渡方法，其中“直接对部件进刀”避免了提刀，使得产生的刀轨更为精简。
参数设定如图4-20所示。
图4-20 【层到层】参数（4）层间剖切设定层间切削的步距和最大移动距离，可以实现在进行深度轮廓加工时，对非陡峭面进行均匀加工。
参数设定如图4-21所示。