05UGCAM教材模块五--固定轴曲面轮廓铣-区域铣削

模块五 固定轴曲面轮廓铣创建一、学习目标学习本项目后，掌握UG 软件加工模块Fixed_Contour （固定轴曲面轮廓铣）加工操作，利用区域铣削驱动完成小型腔曲面的半精加工，并合理定义各加工参数。

1、掌握固定轴曲面轮廓铣的特点 2、掌握刀轴与投影的概念 3、掌握区域铣削驱动的创建 4、掌握区域铣削的特点 5、掌握定向陡峭区域的概念 6、掌握主要切削参数的定义 二、工作任务 1、创建区域铣削驱动 2、定义主要切削参数 三、相关实践知识在实践操作中，利用区域铣削驱动完成小型腔曲面的半精加工，定义各项内容如表7-5-1所示。

表7-5-1 加工程序五：小型腔曲面的半精加工程序名 AREA_MILLING01定 义 项参 数作 用程序组 NC_PROGRAM 指定程序归属组使用几何体 MILL_GEOM001 指定MCS 、加工部件、毛坯 使用刀具 MILL_D10R5 指定直径10的球刀 使用方法 MILL_SEMI_FINISH 指定加工过程余量 驱动方式 区域铣削 定义切削范围 切削区域 小型腔底面 定义加工范围 裁剪 未定义 约束加工范围图样 “跟随周边”确定刀具切削方式 加 工 操 作步进恒定的，数值0.1确定刀具切削横跨距离切削部件余量0.1 指定加工过程保留余量转速S=2600rpm 确定刀轴转速进给率进刀速度F=400第一刀速度F=400步进速度F=800切削速度F=1000横越速度F=1200退刀速度F=2000定义加工中各过程速度（数值仅作参考，具体加工根据机床功率、部件材料、刀具类型及材料来指定。

）其他按默认值固定轴曲面轮廓铣加工的创建步骤如下：1、进入固定轴曲面轮廓铣加工选择“加工生成”工具条中“创建加工操作”命令，在类型中选择“mill_contour”。

子类型中选择第五项“Fixed_Contour”（固定轴曲面轮廓铣）。

“程序”选项里按默认；“使用几何体”选择“MILL_GEOM001”；“使用刀具”选择“MILL_D10R5”；“使用方法”选择“MILL_SEMI_FINISH”；名称命名为“AREA_MILLING01”。

确认后进入建立固定轴曲面轮廓铣对话框。

如图7-5-1所示。

图7-5-1 固定轴曲面轮廓铣对话框2、固定轴曲面轮廓铣参数定义固定轴曲面轮廓铣的创建过程并不复杂，但一定要充分理解其内在的含义，即“部件几何体”-“驱动方式”-“加工区域”-“部件余量”-“部件余量偏置”之间的关系。

下面以固定轴曲面轮廓铣中最为常用的驱动方式--区域铣削，对小型腔曲面进行半精加工。

选择驱动方式为区域铣削，其主要对话框选项如图7-5-2所示。

图7-5-2区域铣削对话框定义“图样”为“跟随周边”；方向为“向外”；“步进”为恒定值0.1。

点击“确定”后退出，在主界面中选择切削区域选项，选择图7-5-3所示面为切削区域。

其他项按表7-5-1所示定义。

切削区域图7-5-3切削区域选择“生成”轨迹后， 10的球刀在切削区域由内向外作步距为0.1的跟随周边切削运动。

四、相关理论知识1、固定轴曲面轮廓铣特点Fixed Contour（固定轴曲面轮廓铣）是用于半精加工和精加工复杂曲面的方法。

创建固定轴铣分为两个阶段：第一步：在指定的驱动几何体上（由曲面、曲线和点定义）形成驱动点。

第二步：按指定投射矢量投射驱动点到部件几何体上形成投射点。

如图7-5-4所示。

图7-5-4 驱动点的投影刀位点沿投射在曲面上的点运行，完成曲面的加工。

例如在实践中，在平面内定义刀具的走刀方式为“跟随周边”；方向为“向外”；“步进”为恒定值0.1。

然后将这些驱动点投影到所选择的切削区域，形成曲面上的驱动点来定义刀位点的移动。

注意：理解下面的两句话的含义，将会对固定轴曲面轮廓铣有个深入的理解。

驱动方式控制切削过程中刀具的运动范围。

部件几何体控制刀具的切削深度。

固定轴曲面轮廓铣通常用于半精加工和精加工，曲面上的余量在粗加工中已经基本去除。

余量是否均匀，在于粗加工操作中切削层的控制。

要在固定轴曲面轮廓铣中完成半精加工与精加工，则必须针对不同类型的曲面形式采用不同形式的驱动方式，即“驱动方式控制切削过程中刀具的运动范围”；而加工中的切削深度则由所选择的部件几何体配合部件余量来控制，即“部件几何体控制刀具的切削深度”。

2、区域铣削特点区域驱动是通过指定切削区域来定义一个固定轴铣操作。

它可以指定陡峭约束和修剪边界约束。

区域铣削驱动方式通常作为优先使用的驱动方式来创建刀位轨迹。

可以用区域铣削驱动方式代替边界驱动方式。

区域铣削驱动可以通过定义“陡角”及“切削角度”来定向约束切削区域。

无(None)：在刀具路径上不使用陡峭约束，允许加工整个工件表面。

如图7-5-5所示，定义“无”陡峭，走刀方式为往复式（Zig-Zag），切削角0°（沿XC轴）。

图7-5-5 无陡峭示例非陡峭的：切削非陡峭区域，用于切削平缓的区域，而不切削陡峭区域。

通常可作为等高轮廓铣的补充。

选择该项，需要输入“陡角”的值，如图7-5-6所示。

图7-5-6非陡峭示例定向陡峭：定向切削陡峭区域，切削方向由切削角度定义，所有满足该“陡角”的陡峭壁作为切削区域，如图7-5-7所示。

图7-5-7 定向陡峭示例3、切削参数：切削方向1）顺铣/逆铣一般来讲数控机床加工通常采用顺铣方式，有利于刀具切削条件改善及获得相对较好的表面加工质量，顺铣如图7-5-8所示。

图7-5-8 顺铣示例2）向外/向内在“图样”中选择“跟随周边”，须定义加工走刀方式是沿轮廓向外还是向内，如图7-5-9所示。

图7-5-9向外/向内示例3）切削角在“图样”中选择“平行线”，须定义切削角度数值。

数值是以XC轴逆时针方向为正值，如图7-5-10所示。

图7-5-10 切削角示例注意：在加工工艺上来讲，设置为45°可以改善机床切削条件。

同一曲面的两次切削可以分别采用45°与135°交叉走刀，有利于改进切削表面质量。

4、切削参数：在凸角上延伸该选项主要用于控制刀具路径，避免刀具切削内部突出边缘时停留在凸角处。

打开该选项，刀具切削到凸角端点高度时，直接移动到凸角另一侧，从而避免退刀、跨越、进刀等非切削运动，如图7-5-11所示。

图7-5-11在凸角上延伸示例凸角角度大于“最大顶角角度”时刀具路径不作延伸。

5、切削参数：安全距离工件安全间距：定义刀具自动进刀与退刀时离部件几何体的距离。

从部件几何体表面上的加工余量偏置处开始测量，主要是为了防止刀具或刀柄与部件几何体干涉。

检查安全距离：定义刀具与检查几何体的距离，主要是为了防止刀具或刀柄与检查几何体干涉。

安全距离的图示说明如图7-5-12所示。

图7-5-12 安全距离图示6、切削参数：使用刀柄与使用2D工件使用刀柄打开该选项使本次加工操作能够识别刀柄，以避免与部件几何体发生碰撞，如图7-5-13所示。

刀柄可以在定义刀具对话框中定义，在操作中刀柄并不显示。

当操作中检测到刀柄与部件几何体相碰撞，碰撞区域就与操作一起作为2D工件几何保存。

保存的2D工件可以在其后的切削操作中用作修剪几何体。

图7-5-13使用刀柄示例使用2D工件打开该选项，可以使软件在同一几何体父组内识别前面操作中保留的刀柄与部件几何体碰撞区域的二维几何体，并将其作为当前操作的裁剪几何体，可以避免刀具运行到该区域，或者采用合适的刀具单独加工该区域，如图7-5-14所示。

图7-5-14 使用2D工件示例7、切削参数：切削步长切削步长指部件几何体上相邻两个刀位点在切削方向上的直线距离。

切削步长距离越小，所产生的刀具路径越接近部件几何表面，加工表面的轮廓则越精确，加工计算时间也越长。

注意：切削步长数值应大于部件内、外公差。

如果步长值大于某些小特征尺寸时，则会使小特征产生过切，如图7-5-15所示，A中步长值较大，则小特征被切除，B中步长值合适，则小特征被跨越。

图7-5-15 切削步长示例8、切削参数：斜向上角度/斜向下角度指定刀具在向上和向下切削时的限制角度。

图7-5-16所示为向上斜角设置为30°时的刀具切削情况。

图7-5-16 斜向上角度示例注意：数值为90°时，则该功能无效，刀具运动不受限制。

指定适当的向下斜角可以避免刀具落入小的型腔中。

该型腔可以由后续工序来完成加工。

如图7-5-17所示。

图7-5-17斜向下角度示例应用于步距（步进）可以使斜向下角度应用于步进中。

如图7-5-18所示，在往复式（Zig-Zag）走刀过程中，斜向下角度45°在步进中被应用。

图7-5-18应用于步距示例优化轨迹当走刀方式为往复式或单向时，且斜向上角度90°，斜向下角度为0°至10°；或者斜向下角度90°，斜向上角度为0°至10°时，此选项可以使软件重新计算轨迹，使刀具轨迹间非切削运动最少。

延伸至边界为避免图7-5-19所示的刀具与工件过切情况，打开延伸至边界选项，创建仅向上（斜向下角度0°）切削，可以使切削轨迹末端延伸至工件边界。

图7-5-19延伸至边界示例9、切削参数：清理几何体该选项可以产生相应的边界、点，用以驱动后续针对残留在凹腔或陡峭壁上未加工材料的加工操作。

对话框如图7-5-20所示。

图7-5-20清理几何体对话框“清理设置”用于设置未切削区域的类型及对应参数。

“清理输出控制”用于设置所创建的清理几何体的类型及对应参数。

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