第八章UG型腔銑削加工方法－CAVITYMILLING

型腔銑概述1）型腔銑特點

型腔銑操作與平面銑一樣是在與xy

平面平行的切削層上創建刀位軌跡，其操作有以下

特點。

a)刀軌為層狀，切削層垂直于刀具軸，即在切削過程中機床兩軸聯動。

b)切削效率高，但會在零件表面上留下層狀余料，因此主要用于粗加工，但某些操作也可用于精加工。

c)采用邊界、面、曲線或實體定義刀具切削運動的區域，在實際應用中多采用實體。

d）刀位軌跡創建容易，只要指定零件幾何體與毛坯幾何體，即可生成刀軌。

e)可適用于帶有傾斜側壁、陡峭曲面及底面為曲面的工件的粗加工與精加工，典型零件如模具動模、定模及各類型框等。2)型腔銑的幾個重要概念

a)零件、毛坯、檢查幾何體

在型腔銑中，零件幾何體必須定義，毛坯與檢查幾何體為可選。曲線、曲面、實體均可

定義為以上這3類幾何體；另外，零件與毛坯幾何還可以使用小平面幾何體（facetedbody)定義。在實際應用中，常使用實體或小平面體定義零件與毛坯幾何。

當零件與毛坯幾何均為實體或小平面體時，零件與毛坯幾何體之間的材料為被去除的材料，UG系統即通過計算被去除的材料產生刀軌。b)切削層、切削區間型腔銑刀軌為層狀，該層稱為切削層，切削層定義了切削平面的位置。切削層由切削區間與每層切削深度定義。

UG系統會自動根據零件和毛坯幾何產生一個切削區間，其深度為幾何體上的最高點到最低點。型腔銑必須有一個或一個以上的切削區域。在實際應用中，對于深型腔、高凸臺即曲面復雜的零件，需要定義多個切削區間，使用不同切削深度，以使型面上的殘留余料更為均勻，方便后續加工。c)IPW

IPW（InProcessWorkpiece）是指一道加工工序完成后剩余的材料，又叫中間毛坯。在型腔銑中，為了更加高效地生成粗加工、半粗加工程序就需要使用IPW作為毛坯幾何。IPW

小平面模型，在UGNX

以前的版本，如果需要使用IPW，則必須采用手動辦法創建小平面模型。從

UGNX開始，在型腔銑中可自動創建IPW，作為下一道工序的毛坯。

參考刀具也可起到類似效果

d)等高輪廓銑（Z-LevelMilling）

等高輪廓銑操作是用多個切削層銑削實體或曲面的輪廓。對于某些型面復雜的零件，其需加工的型面既有起伏較為平緩的曲面，也有陡峭，甚至是接近垂直的斜面或曲面，典型零件如模具的型腔與型芯。在加工具有這類特點的零件時，對于平緩曲面與陡峭曲面需要采用

不同的加工方式，等高輪廓銑就特別適合于陡峭曲面的精加工。一、型腔銑削加工方法選擇說明

CAVITY_MILLZLEVEL_FOLLOW_CAVITY：凹模加工ZLEVEL_FOLLOW_CORE：凸模加工CORNER_ROUGH；ZLEVEL_PROFILE；ZLEVEL_PROFILE_STEEP。二、型腔銑削對話框三、加工幾何定義CavityMilling從字面上看是型腔加工，實際通過工件和毛坯的定義可完成各種形狀零件的加工。

型腔銑操作可加工的形狀特點：平面銑無法加工的包含曲面的任何形狀的零件，適合平面銑的也可用型腔銑。不能加工存在“反扣”形狀的。

在定義零件幾何和毛坯幾何上，以及切屑深度上與平面銑有重大差別。通常其零件幾何、毛坯幾何可由SurfaceRegion,Facetedbody,Sheet,Solid,Face,Curve來定義。常用的是Solid,SurfaceRegion,Face.

檢查幾何可由Sheet,Solid,Face,Curve定義。修剪幾何只能由Boundary定義。四、主要參數設定

其大部分參數都和平面銑削相同，在此只介紹很重要的CutLevels（切削深度定義）。 在型腔內部形狀很復雜時，多加工層次、復合深度切削對加工質量提高是非常必要的。 選擇了工件后，CutLevels按鈕被激活，其界面如下圖所示。切削深度層次定義方法：自動生成，用戶自定義，固定深度切削深度層次定義：增加層次，編輯層次，刪除層次。可以拖動滑動條、鍵入數值、選擇圖形中的點等方式定義層。進退刀設置安全距離的含義自動進退刀五、刀具軌跡仿真及后置處理驗證刀軌：通過可視的方式檢查刀具切除材料的過程，已檢驗操作的刀軌：切屑結果是否正確，是否過切，是否欠切。1）過切(Gouge)：刀具與零件材料發生了干涉，原因：非切屑運動不合理，模型存在幾何錯誤。2）欠切（Excess)：工件上尚未切除的剩余材料。零件余量是正常的剩余材料。不正常的剩余材料是刀軌不合理的表現。過切與欠切的定義

刀具軌跡的仿真可以動態進行實體切削仿真，系統根據加工區域的形狀臨時生成毛坯（用戶可交互定義毛坯），然后進行仿真。在刀具軌跡生成后，系統生成CLSF（刀位文件，CutterLocationSourceFile）記錄刀具運動的速度、數據等信息。其語句格式與APT語言類似，必須經過后置處理才能得到被機床數控系統識別的G代碼。UG可以由用戶根據數控系統格式要求自己定義MDFG文件（*.mdf）,或者在菜單中調用UG/POST

得到完全符合格式要求的加工代碼。1、刀具軌跡仿真過程

在UG中，每個加工工序完成以后，都有一個零件的中間過程，稱為IPW(IN—Processworkpiece)，IPW可以作為下一道工序毛坯，編程人員可以通過對IPW的觀察來確定加工情況。同時，為了確保程序的安全性，必須對生成的刀軌進行檢查校驗，檢查刀具路徑有無明顯過切或者加工不到位，同時檢查是否發生與工件及夾具的干涉。校驗的方式有：(1)直接查看。通過對視角的轉換、旋轉、放大、平移直接查看生成的刀具路徑，適于觀察其切削范圍有無越界，以及有無明顯異常的刀具軌跡。(2)手工檢查。對刀具路徑進行逐步觀察。(3)模擬實體切削，進行仿真加工。直接在計算機屏幕上觀察加工效果。2、刀軌的編輯

可可視化編輯操作的刀軌。在操作導航工具中選取一個操作，然后選此功能，可對要編輯的刀軌執行各種編輯。如：拷貝、移動、刪除、裁剪、延伸等3、刀具軌跡后置處理過程刀位文件輸出后置處理ShopDocumentation（工藝文件生成）

在用UG生成數控程序之后，必須對數控程序進行后處理，才能滿足不同機床，不同控制系統的特定要求。這是因為由UG生成的刀軌文件只是通用性文件，而每臺機床／控制系統對程序格式和指令都有不同要求，比如對同一行中不同G代碼的輸出順序有不同的要求在UG中，UG為用戶提供了一個后處理器——UG／Post，來幫助用戶完成后處理。通過建立跟機床／數控系統相匹配的兩個文件——事件處理文件(EventHandler后綴是.tcl)和定義文件Deftnitionfile后綴是．def)(這兩個文件由UG后處理編輯器一UG／PostBuilder生成)來完成后置后處理。

UG／Post可以完成從簡單到任意復雜機床／數控系統的后處理。最后，將后處理之后的程序傳入特定數控機床完成數控加工。UGPostBuilder界面六、IPW(中間毛坯/工序模型)“IPW（工序模型）”是一個“型腔銑”切削參數，它指定了操作完成后應保留的材料（剩余材料）。該參數既控制著當前操作由上一（參考）操作輸入的狀態，又控制著當前操作輸出的IPW的狀態。使用IPW的操作是余料銑操作。“工序模型”使用的選項如下：

?“No”，使用現有的毛坯幾何體（如果有），或切削整個型腔。

?“Use3D”，使用上一步“型腔銑”或Z層操作創建的小平面幾何體。

?“UseLevelBased”，使用上一步“型腔銑”或Z層操作中的刀軌。(NX3以后新增功能)使用工序模型后，加工幾何里無毛坯選項七、參考刀具

當需要在拐角處加工上一個刀具未達到的剩余材料時，可使用“參考刀具”。未使用參考刀具使用參考刀具“最小材料厚度”是特定于“型腔銑”的一切參數。該參數決定了在打開“工序模型”或使用“參考刀具”時，最少應切削掉的材料的厚度。當打開“最小材料厚度”時，刀軌中任何切削材料的厚度值小于此值的刀軌段都將被抑制。IPW與參考刀具的區別1）都是二次開粗（去殘料）的有效方法2）IPW是關聯的，參考刀具是非關聯的3）IPW比參考刀具要準確，會考慮前面操作的加工余量。4）參考刀具比IPW靈活，計算速度快5）IPW和參考刀具可以同時使用。八、型腔銑實例

型腔銑適合做粗加工。粗加工的主要目的是快速、高效地去除主要余料，因此通常采用較大直徑刀具和較大的切削負載，對刀位軌跡的具體要求就是跨距、切深較大，進退刀較少、少走空刀，順銑、逆銑混合使用，采用較低主軸轉速與進給率。型腔銑適于對型面復雜、起伏較大的零件做粗加工。型腔銑和平面銑的區別

型腔銑工序類似于平面銑，都是用平面的切屑層去除大量材料。但不同的是這兩種工序類型定義材料的方法不同，平面銑使用邊界定義零件材料，型腔銑可以使用邊界、面、曲線和實體。平面銑是專門為加工帶有直壁、平面的島頂和底平面的零件而設計，而且底平面垂直于刀軸，而型腔銑專門為加工有斜度的側壁和曲面的底面零件而設計。型腔銑會留下一些殘余材料，如殘留高度、臺階狀材料等，故型腔銑適用于粗加工工序。留下的材料可用固定軸曲面輪廓銑工序進行精加工。Nc2007_8.1.prtNc2007_8.2.prt，IPW和參考刀具九、等高銑（ZLevelprofilemill)

型腔銑中的等高輪廓銑是采用Profile的切削方法，分層加工。在加工較陡、較深的型面時，采用等高切削可以使刀具受力均勻、震動小，因此特別適合于陡峭曲面的精加工。“等高銑”是一個固定軸銑削模塊，其設計目的是對從多個切削層中的實體/面建模的部件進行輪廓銑。使用此模塊只能切削部件或整個部件的陡峭區域。除了“部件”幾何體，還可以將切削區域幾何體指定為“部件”幾何體的子集，以限制要切削的區域。如果沒有定義任何切削區域幾何體，則系統將整個“部件”幾何體當作切削區域。在生成刀軌的過程中，處理器將跟蹤該幾何體，