第 8 章等高铣削

第8章等高铣削 • 等高铣削是刀具逐层切削材料的一种加工类型。它适用于大量切削材料的粗加工以及陡壁的精加工，比如腔体、凸台、角落的二轴半加工。因为切削区域的壁可以不垂直刀轴，所以等高铣削的对象包含曲面形状的零件，如图8.1所示。

8.1 曲面铣削模板 • 曲面铣削（mill_contour）模板是针对于模具制造，复杂零件加工推出的一系列加工方法。编制的程序可以是二轴半加工、三轴联动加工。特别是曲面铣削中使用过程毛坯（In Process Workpiece简称IPW）和参考刀具。可以有效地减少空刀数量，优化刀具运动轨迹。

8.1.1 曲面铣削子类型 • 在曲面铣削（mill_contour）模板里面操作子类型一共是21个，如图8.2所示。当鼠标停留在某个子类型上时，就会出现相应的名称，每个子类型按照图8.2里面的顺序排列，对应的英文图标翻译成中文如表8.1所示。

8.1.2 曲面铣削分类 • 每一个子类型都有它特定的加工对象和切削方法，但是在实际操作中有些子类型是相似的，操作步骤也基本相同。为了方便学习和工作，按照加工的对象的不同可以归为3大类，具体内容如下所示。 • 等高铣削：型腔铣到精铣角。 • 曲面加工：固定轮廓铣到区域轮廓铣陡峭。 • 清根加工：从单刀清根到3D轮廓铣。 • 其他：曲面文字到铣削控制。

8.1.3 等高铣削分类 • 常见的等高铣削包含的加工类型有型腔铣、粗铣角、精铣角和陡壁加工几种。具体介绍如下： • 1. 型腔铣 • 2．粗铣角 • 3．精铣角 • 4．陡壁加工

8.2 型腔铣实例 • 本节以型芯为实例讲解型腔铣，如图8.7所示。型芯外形为圆柱形，顶面为圆弧面，材料为718H。毛坯为圆柱体尺寸为148×62。本节对型芯做粗加工（不包含台阶脚）。

8.2.1 加工工艺分析 • 粗加工型芯考虑到中间的两个凹槽，需要采用较小刀具切削。为了提高加工效率，以大量切削材料为主，分别使用2把刀具加工。加工路线是先使用大刀开粗，再使用较小的刀具铣清理台阶残料。具体加工工艺如下所示。 • 1．开粗 • 开粗的具体工艺如下所示。 • 装夹：组合夹具（两个螺丝锁紧型芯底面固定于平板再固定于机床工作台）。 • 刀具：直径为16圆角半径为1铣刀。 • 切削用量：主轴转速1300r/min，进给量1000mm/min，切削深度2mm。 • 2．IPW清残料 • IPW清残料的具体工艺为： • 刀具：直径为8圆角半径为1铣刀。 • 切削用量：主轴转速1500r/min，进给量800mm/min，切削深度0.8mm。

8.2.2 CAM设置 • 本节模型加工时需要使用的CAM设置是曲面铣削模板，具体步骤如下所示。 • （1）启动NX6.0，打开型芯零件（光盘\Example\ch8\8.2\mjxx.prt）。 • （2）单击【开始】|【加工】按钮，进入加工环境，弹出【加工环境】对话框，如图8.8所示。 • （3）单击【CAM会话配置】下拉列表，选择cam_general（一般机床），单击【要创建的CAM设置】下拉列表，选择mill_ contour（曲面铣削）模板。 • （4）单击【确定】按钮，进入进入加工环境。

8.2.3 创建几何体 • 型芯粗加工操作需要设置的几何体有机床坐标系和切削几何体。型芯毛坯为圆柱体，机床坐标系以位置在毛坯上表面圆心。 • 1．坐标系设置 • 2．创建切削几何体

8.2.4 创建操作 • 本节需要创建的是型腔铣操作子类型，加工工序为开粗型腔，具体步骤如下所示。 • （1）右击WORKPIECE按钮，弹出下拉列表框。 • （2）单击【插入】｜【操作】按钮，弹出【创建操作】对话框，如图8.14所示。 • （3）单击选择型腔铣图标，操作名称默认。 • （4）单击【工具】按钮，弹出下拉列表框，切换成D16R1刀具。 • （5）单击【确定】按钮，弹出【型腔铣】对话框，如图8.15所示。

8.2.5 刀轨设置 • 本节的刀轨设置内容是：切削模式、切削层和切削参数，具体步骤如下所示。

8.2.6 操作 • 刀轨设置完毕，需要生成刀具轨迹，具体步骤如下所示。 • （1）单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡。 • （2）单击生成图标，软件计算出刀具的运动轨迹，如图8.21所示。 • （3）单击【确定】按钮，完成退出【型腔铣】对话框。

8.2.7 IPW残料加工 • IPW残料加工是建立在型腔开粗基础之上的操作。因此完全可以复制原来的操作创建出IPW残料加工操作。再来修改刀具，切削方式等参数，快速完加工操作。 • 1．创建操作 • 2．修改刀具 • 3．刀轨设置 • 4．操作

8.3 等高铣削共同选项 • 在等高铣削加工操作里，子类型都有很多共同的选项。这些选项（切削层、策略、包容等）的设置过程、参数在每个类型里几乎是一样的。能否加工出好的产品质量，主要取决于共同选项的合理适用，所以熟练地掌握共同选项能提高编程的质量和效率。

8.3.1 切削层 • 等高铣削的切削层定义方法和平面铣不同。它可以将总的切削深度划分为多个切削范围，同一范围内切削的深度相同，不同范围内的切削深度可以不一样。 • 如图8.27所示，模型被自定义为3个范围，每个范围内切削层深度不一样。软件默认零件毛坯的最高点和最低点之间确定总的切削深度。软件遇到平整表面则增加范围，自动把整个深度划分为N个范围。如果零件表面完全为曲面则只有一个范围。 • 单击切削层图标，打开【切削层】对话框，如图8.28所示。 • 说明：如果没有指定部件或毛坯之前切削层是灰色，处于没有激活的状态。

8.3.2 策略 • 等高铣切削参数和平面铣切削参数一样，有一些比较重要的参数需要设置才可能编出合理的程序。这些切削参数主要有策略、拐角、连接、包容。 • 单击切削层图标，打开【切削参数】对话框，如图8.36所示。 • 单击【策略】标签，弹出【策略】选项卡。

8.3.3 拐角 • 拐角的作用是刀具轨迹添加圆角和设置拐角的进给速度。进入【拐角】选项卡，如图8.43所示。 • 1．光顺 • 2．半径 • 3．步距限制 • 4．圆弧上进给调整

8.3.4 空间范围 • 空间范围主要是设置当前操作的毛坯，使用的刀具是否加刀柄、IPW干涉等。 • 单击【空间范围】标签，弹出【空间范围】选项卡，如图8.48所示。 • 1．修剪由 • 2．In Process Workpiece • 3．最小材料厚度

8.3.5 连接 • 连接是设置层到层之间刀具的过渡。比如：设置层到层可以减少进退刀所需要的时间，但是加工的质量没有使用传递方法加工的好。 • 单击【空间范围】标签，弹出【空间范围】选项卡，如图8.56所示。 • 1．层到层

8.4 清角实例 • 如图8.61所示模型，材料为45#钢材。使用圆柱形毛坯尺寸为100×36，如图8.62所示。本例中的孔和倒角不要求加工。

8.4.1 加工工艺分析 • 模型外形有4个筋，筋内侧圆角半径只有1.5。为了避免精加工时余量不均匀，粗加工之后做粗清角。精加工陡壁时切削面积比较大，选用的刀具不能太小，但是刀具越大残料越多。最后做精清角清除精加工陡壁后的残料。具体加工工艺如下： • 1．粗加工 • 2．粗清角 • 3．陡壁精加工 • 4．精清角 • 5．铣底面

8.4.2 粗加工 • 粗加工需要大量切削材料，铣出零件大致外形，其中间孔在加工时需要避开，以免机床走空刀浪费时间。 • 1．CAM设置 • 2．创建几何体 • 3．创建操作 • 4．指定修剪边界 • 5．刀轨设置 • 6．操作

8.4.3 粗清角 • 本节需要创建的是粗清角操作，清除开粗在角落留下的残料。具体的步骤如下所示。 • 1．创建操作 • 2．指定切削区域 • 3．参考刀具 • 4．刀轨设置 • 5．操作

8.4.4 陡壁精加工 • 本节需要创建的是深度加工轮廓操作，精加工模型的陡峭区域。具体的内容如下所示。 • 1．创建操作 • 2．指定切削区域 • 3．刀轨设置 • 4．操作

8.4.5 精清角 • 本节需要创建的是精清角操作，清除精加工无法加工的角落，具体内容如下。 • 1．创建操作 • 2．参考刀具 • 3．刀轨设置 • 4．操作

8.5 陡壁精加工 • 如图8.100所示模型，材料为铝锭。使用的毛坯尺寸为164×54×22。本例模型开粗已完成要求精铣表面。

8.5.1 创建操作 • 本节需要创建陡壁加工操作，一次完成精铣表面工序。具体步骤如下。

8.5.2 刀轨设置 • 本节的刀轨设置内容是陡峭空间范围、切削层和连接，具体步骤如下。

8.5.3 操作 • 刀轨设置完毕，需要生成刀具轨迹，具体步骤如下所示。

8.6 练习题 • 1．切削层是依据什么原则来划分范围，每一刀深度又是由什么决定的？ • 2．等高加工有哪些类型？分别适合于什么样的零件？ • 3．简述IPW的应用范围。 • 4．型腔铣练习题。 • 启动NX6.0打开型芯型腔（光盘\Example\ch8\8.6\xq-1.prt），如图8.110所示。已知毛坯尺寸为150×100×50，材料为S136。 • 要求创建开粗加工和半精加工操作（需使用IPW），使毛坯余量比较均匀，余量为0.3。 • 5．陡壁加工练习题。 • 启动NX6.0打开陡壁模型（光盘\Example\ch8\8.6\xx.prt），如图8.111所示。 • 要求创建开粗加工和陡壁精加工加工操作。仔细调整切削方向，切削参数内连接有无，掌握其含义。

第 8 章 等高铣削