第三章平面铣Planarmill2讲解.docx
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第三章平面铣Planarmill2讲解
第三讲平面铣（Planar_mill）
（2）
本节重点讲解【平面铣】操作的参数功能，使学者对平面铣进一点的了解，也方便往后讲其他加工操作打下良好的基础。
下面以开放式的模型讲解【平面铣】的加工功能。
打开模型（planar_mill_2.prt）如图3-1所示。
模型工件（黄色）缺口的位置是我们所要加工的，此模型的状态合适【平面铣】操作，侧壁与底平面都是平行和垂直于刀轴方向。
以下就讲述如何加工此模型，步骤如下：
图3-1planar_mill_2.prt
1．定义加工几何
打开文件（planar_mill_2.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。
在操作导航器“几何视图”中，双击节点MCS_MILL进行编辑，弹出【MillOrient】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【MillOrient】对话框（注：
机床坐标定义在模型四边分中的位置，即是工作坐标的位置）。
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〗＝30，连点击【确定】按钮完成“加工坐标”与“安全平面”的设置。
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，毛坯材料图形在图层2，需要在图层里打开才可以选择。
所定义的几何参数组如图3-2所示。
图3-2几何参数
2．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3-1所示设定加工方法参数。
表3-1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
0.05
MILL_SEMI_FINISH
0.15
0.03
0.03
MILL_FINISH
0
0.01
0.01
3．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3-2所示尺寸创建3把刀具。
在操作导航器视图，就可以看到所创建的刀具。
表3-2刀具参数表
序号
刀具名称
刀具直径
圆角半径
刀具号
长度补偿
1
JMSK_D20R4
20
4
1
1
2
JMSK_D12R0.8
12
0.8
2
2
3
JMSK_D10
10
0
3
3
4．创建平面铣粗加工操作
在加工创建工具条点击【创建操作】，弹出【创建操作】对话框，选项组的〖类型〗默认选择mill_planar，在选项组〖操作子类型〗中，选择“PLANAR_MILL”图标
，各个选项设置如下：
１．“程序”选择父级组“PROGRAM”。
２．“刀具”选择前面已创建好的刀具名称，即“JMSK_D20R4”。
３．“几何体”选择前面已创建好的几何体节点名称，即“WORKPIECE”。
４．“方法”选择前面已创建好的方法名称，即“MILL_ROUGH”。
５．“名称”将原来系统的名称改为“ROUGH_PLANAR”。
按上面所设，所有选项设置完毕，点击【确定】，即可进入【平面铣】操作对话框。
在平面铣里，每一步骤的参数设置，将在下面详细解说。
第一步：
定义此模型的最大加工范围。
由于此模型部件加工的区域是开放式的，所以我们要用毛坯边界去定义加工区域，如图3-3所示。
（注：
毛坯边界→材料侧→被切削部分）
图3-3定义毛坯边界
第二步：
指定底面。
要定义加工最深的位置，所以要指定底面，如图3-4所示.。
图3-4指定底面
第三步：
设定部件边界。
由于最大的加工范围是用毛坯边界来定义的，所以会把模型的台阶也铣掉了，因此要用部件边界来保留出来，所以材料侧为内部。
如图3-5所示。
图3-5指定部件边界
第四步：
在〖刀轨设置〗选项里，定义“切削模式”设定为‘跟随周边’。
不同的切削模式在切削参数里有相应的选项。
所有的切削模式如图3-6所示。
下面将详细分析各切削模式。
1．跟随部件：
通过从整个指定的“部件几何体”中形成相等数量的偏置来创建切削模式。
在复杂的模型当中，常常会有开放式与封闭式的形状模型，对于不同形状的模型加工，跟随部件切削方式也将会不一样，如图3-7所示：
图3-6切削模式图3-7跟随部件的不同类型
2．跟随周边：
跟随周边创建的切削模式可生成一系列沿切削区域轮廓的同心刀路；通过偏置该区域的边缘环可以生成这种切削模式。
通过使刀具在步进过程中不断地进刀而使切削移动达到最大程度。
除了将切削方向指定为“顺铣”或“逆铣”外，还必须将“腔体方向”指定为“向内”或“向外”。
使用“向内”腔体方向时，离切削模式中心最近的刀具一侧将确定“顺铣”或“逆铣”。
使用“向外”腔体方向时，离切削区域边缘最近的刀具一侧将确定“顺铣”或“逆铣”。
如下图所示：
注：
每当步距非常大（步距大于刀具直径的50%但小于刀具直径的100%）时，在连续的刀路之间可能有些区域切削不到。
对于这些区域，处理器会生成其他的清理移动以移除材料。
3．轮廓：
轮廓铣创建一条或指定数量的切削刀路来对部件壁面进行精加工。
它可以加工开放区域，也可以加工封闭区域。
轮廓切削类型
注：
轮廓铣操作使用的边界不能自相交，否则将导致边界的材料侧不明确。
4．标准驱动：
标准驱动（仅限平面铣）是一种轮廓切削方法，它允许刀准确地沿指定边界运动，从而不需要再应用“轮廓铣”中使用的自动边界修剪功能。
通过使用自相交选项，您可以使用“标准驱动”来确定是否允许刀轨自相交。
“标准驱动”不检查过切，因此可能导致刀轨重叠。
使用“标准驱动”切削方法时，系统将忽略所有“检查”和“修剪”边界。
标准驱动与轮廓的比较
5．摆线：
此模式采用回环控制嵌入的刀具。
当需要限制过大的步距以防止刀具在完全嵌入切口时折断，且需要避免过量切削材料时，需使用此功能。
在进刀过程中的岛和部件之间、形成锐角的内拐角以及窄区域中，几乎总是会得到内嵌区域，摆线切削可消除这些区域。
刀以小的回环切削模式来加工材料；也就是说，刀在以回环切削模式移动的同时，也在旋转。
向外摆线切削是首选模式，它将圆形回环和流畅的跟随移动有效地组合在一起。
下面的示例对向外摆线切削进行了说明。
请注意回环切削模式。
将这种模式与常规切削方法进行比较，在后一种情况下，刀以直线刀轨向前移动，其各个侧面都被材料包围。
摆线切削模式
注：
最小摆线宽度值必须大于0。
向外摆线：
刀按圆形回环模式移动，同时圆心沿轨迹
（1）移动。
在外观上看起来就像伸长的弹簧。
光顺的跟随模式
（2）向内切削区域。
这是原有的模式，已很少使用，因为向外摆线切削有更多的优点。
摆线宽度
注：
对于向内摆线模式，步距必须小于刀轨宽度的三分之二。
6．单向：
可创建一系列沿一个方向切削的线性平行刀路。
单向将保持一致的“顺铣”或“逆铣”，并且在连续的刀路间不执行轮廓铣，除非指定的“进刀”方法要求刀具执行该操作。
刀具从切削刀路的起点处进刀，并切削至刀路的终点。
然后刀具退刀，移刀至下一刀路的起点，并以相同方向开始切削。
单向逆铣刀轨
7．往复：
往复创建一系列平行的线性刀路，彼此切削方向相反，但步进方向一致。
这种切削类型可以通过允许刀具在步距间保持连续的进刀来最大化切削运动。
在相反方向切削的结果是生成一系列的交替“顺铣”和“逆铣”。
往复
注：
使用“往复”切削模式时，应打开“清壁”。
这可确保系统不会将多余材料都留在部件的壁上，但这会在下一切削层中为刀具留下太多材料。
8．单向轮廓：
创建的单向切削模式将跟随两个连续单向刀路间的切削区域的轮廓。
下图说明了“顺铣”的“单向轮廓”刀具运动的基本顺序。
注：
单向轮廓在切削参数选项里是没有“清壁”选项的。
第五步：
步距。
两平行刀路之间的垂直距离称为步距。
可以直接通过输入一个常数值或刀具直径的百分比来指定该距离，也可以间接地通过输入残余高度并使系统计算切削刀路间的距离来指定该距离。
步距选项包括：
1、恒定2、残余高度3、刀具直径4、多个，四种方法，分别介绍各种步距方法的意思。
1．恒定：
允许您在连续的切削刀路间指定固定距离。
如果刀路之间的指定距离没有均匀分割为区域，系统会减小刀路之间的距离，以便保持恒定步距。
系统保持恒定步距
在上图中，用户指定的步距是0.750，但系统将其减小为0.583，以在宽度为3.50的切削区域中保持恒定步距。
2．残余高度：
允许您指定残余高度（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。
残余高度
3．刀具直径：
允许您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。
4．多个（可变）：
“可变”选项可以为往复、单向和“单向轮廓”创建步距，该步距能够调整以保证刀具始终与平行于单向和回转切削的边界相切。
对于“跟随周边”、“跟随部件”、“轮廓铣”和“标准驱动”模式，“可变”允许您指定多个步距大小以及每个步距大小所对应的。
多个（可变）
注：
“可变”选项实质上定义了“轮廓铣”或“标准驱动”中使用的附加刀路。
因此“附加刀路”选项将处于非活动状态。
使用“轮廓铣”或“标准驱动”时为“附加刀路”输入的值不会影响到处理器的工作。
第六步：
切削层→用户定义→最大值＝1
确定多深度操作的切削层。
只有在刀轴与底部面垂直或者部件边界与底部面平行的情况下，才会应用切削深度参数。
如果刀轴与底部面不垂直或部件边界与底部面不平行，则刀轨将仅在底部面上生成（与仅底部面相同）。
切削层有五种定义方法，分别为：
用户定义、仅底部面、底部面与岛的顶面、岛顶部的层、固定深度。
以下详细说明各种定义方法：
1．用户定义：
用户定义允许您通过只输入数值来指定切削深度。
用户定义
2．仅底部面：
在底平面上生成单个切削层，如下图所示。
仅底部面
3．底部面与岛顶部：
在底平面上生成单个切削层，接着在每个岛顶部生成一条清理刀轨。
清理刀路仅限于每个岛的顶面，且不会切削岛边界的外侧。
请注意，在下图中的俯视图中，刀轨没有在顶部互相叠加。
底部面与岛顶部
4．岛顶部的层：
在每个岛的顶部生成一个平面切削层，接着在底平面生成单个切削层。
与不会切削岛边界外侧的清理刀路不同的是，切削层生成的刀轨可完全移除每个平面层内的所有毛坯材料。
请注意，在下图中的俯视图中，刀轨在顶部是怎样互相叠加。
岛顶部的层
5．固定深度：
可在某一恒定深度生成多个切削层。
最大值指定切削深度。
固定深度
第七步：
切削参数，点击图标
进行编辑，将弹出图3-9所示。
图3-9切削参数对话框
由于〖切削模式〗设置为“跟随周边”，此模型加工区域部分为开放式，固将【切削参数】对话框里的“策略”选项卡→刀路方向设置为“向内”，使得进刀位置从外面进刀。
在“余量”选项卡里最终底部面余量设置为0.15，如图3-10所示。
图3-10余量设置
第八步：
非切削移动控制如何将多个刀轨段连接为一个操作中相连的完整刀轨；在切削运动之前、之后和之间定位刀具；可以简单到单个的进刀和退刀，或复杂到一系列定制的进刀、退刀和移刀（离开、移刀、逼近）运动，这些运动的设计目的是协调刀路之间的多个部件曲面、检查曲面和提升操作。
点击非切削移动图标
并弹出【非切削移动】对话框，如图3-11所示。
图3-11非切削移动对话框
在【非切削移动】对话框里，〖进刀〗选项卡中包括有封闭区域、开放区域、初始封闭区域和初始开放区域四大类型。
封闭区域是指刀具到达当前切削层之前必须切入材料中的区域。
开放区域是指刀具在当前切削层可以凌空进入的区域。
如图3-12所示：
图3-12区域1=开放，区域2=封闭
在〖封闭区域〗选项卡里，进刀类型分为：
①与开放区域相同、②螺旋线、③沿形状斜进刀、④插削、⑤无。
在此重点讲述螺旋线与沿形状斜进刀，螺旋线将在第一个切削运动中创建无碰撞的螺旋形进刀移动，如果在进刀时会过切部件，则不使用螺旋线；使用最小安全距离可避免使用部件/检查几何体；如果无法满足螺旋线移动的要求，则替换为具有相同参数的倾斜移动；螺旋线大小的范围是从所允许的最小值到所请求的大小。
沿形状斜进刀会创建一个倾斜进刀移动，该进刀会沿第一个切削运动的形状移动；如果最小安全距离大于0，则该形状可以按部件/检查偏置轮廓来修改。
当定义〖螺旋线〗进刀时，相应的“直径”参数是用来定义螺旋线的大小，一般情况我们默认为刀具直径的50～90%；“倾斜角度”是用来控制螺旋线进刀时的夹角，一般情况默认为3～5度；“高度”是螺旋线进刀时刀具的顶点与切削层的垂直距离；“最小安全距离”指定刀具远离部件非加工区域的距离，还可以指定后备退刀倾斜离部件多远。
“最小切削长度”指定进刀移动时刀具的总移动长度；主要是用来一些狭窄的区域；对于需要在前导和后置插入物间留有足够交迭部分进而防止未切削材料接触到刀具的非切削底部的插入式刀具，“最小倾斜长度”特别有用。
第九步：
进给率和速度。
主要是用来定义刀具切削时，主轴的转速和切削速度。
点击进给率和速度图标
，弹出【进给率和速度】对话框，如图3-13所示。
图3-13进给和速度的设定
注：
主轴转速与进给速度，没有绝对值，通常是靠经验值来设置。
第十步：
生成刀轨。
在〖操作〗选项卡里，点击生成图标
，直接系统计算完成，点击【确定】按钮将完成此操作。
最终生成的刀轨与作2D动态仿真如图3-14所示。
图3-14粗加工的刀轨与2D动态仿真图
5．创建半精加工操作
由于操作“ROUGH_PLANAR”使用的刀具比较，经过粗加工后所留下的残留余量还比较多，此时我们还有必要再创建一个半精加工操作，使模型所留的余量更加均匀，以保证精加工的质量。
那下面讲述半精加工操作的创建与参数设置。
步骤1创建半精加工操作
为了方便创建操作，我们可以直接在操作导航器〖程序视图〗里，点击操作“ROUGH_PLANAR”右键‘复制’，再点击右键‘粘贴’，然后重命名为“SEMI_FINISH_PLANAR”，在操作导航器窗口里，在空白的位置点击右键（MB3）切换到〖机床视图〗，用鼠标按住操作“SEMI_FINISH_PLANAR”并拖动到刀具“JMSK_D12R0.8”里再松开鼠标，此时操作将继承父级组。
最后在切换到〖加工方法视图〗，用鼠标按住操作“SEMI_FINISH_PLANAR”并拖动到“MILL_SEMI_FINISH”半精加工方法组再松开鼠标。
操作步骤如图3-15所示：
图3-15半精加工操作创建流程
步骤2设定参数选项
在操作导航器里，点击操作“SEMI_FINISH_PLANAR”右键编辑，弹出【平面铣】对话框，几何体选项卡里的内容是继承前一操作的，在此不再设置。
要设置的参数如下：
１．“切削模式”设置为轮廓。
２．“切削层”类型→用户定义→最大值＝0.5。
３．“切削参数”，进入到【切削参数】的对话框里，选项卡“拐角”里，将“凸角”设置为‘延伸’，点击【确定】返回。
4．“进给和转速”点击就弹出【进给】对话框，主轴转速设置为3000，进给率剪切设置为1000，其他默认。
步骤3生成刀轨与模拟
对于设置好了参数之后，在【操作】选项组点击“生成”图标计算刀轨，然后再点击【确定】完成此操作。
最后刀轨与2D动态模拟仿真的结果如图3-16所示。
图3-16半精加工模拟图
6．精加工底平面
由上面两条操作程序所加工完成之后，现在我们可以把模型精加工出来；按加工原则，一般先光平面后曲面。
在此先把模型的底平面先加工出来，再加工轮廓边界。
步骤1创建面铣操作
在加工创建工具条点击【创建操作】，弹出【创建操作】对话框，选项组的【类型】默认选择mill_planar，在选项组【操作子类型】中，选择“FACE_MILLING”图标
，各个选项设置如下：
１．“程序”位置选择节点“PROGRAM”。
２．“刀具”选择前面已创建好的刀具名称，即“JMSK_D10”。
３．“几何体”选择前面已创建好的几何体节点名称，即“WORKPIECE”。
４．“方法”选择前面已创建好的方法名称，即“MILL_FINISH”。
５．“名称”将原来系统的名称改为“FINISH_FACE”。
按上面所设，所有选项设置完毕，点击【应用】，即可进入【面铣削】操作对话框如图3-17所示。
图3-17面铣削对话框
步骤2定义操作参数设置
在【平面铣】对话框里几何体选项卡，点击“指定面边界”图标
，进入【指定面几何体】对话框，选择模型底平面1,2两个位置，再点击【确定】完成选择。
操作流程图如3-18所示：
图3-18定义面选择流程图
“刀轨设置”的参数设置如下：
1.“切削模式”选用“跟随部件”。
2.“步进”设置为刀具直径的50%。
3.“毛坯距离”设置为1。
4.“每刀的深度”使用默认值为0。
5.“最终底部面余量”使用默认值为0。
6.“切削参数”点击进入【切削参数】对话框，在选项卡“策略”的〖毛坯〗选项设置，在选项卡“余量”里，设置部件余量为0.5，其他余量都为0。
〖拐角〗选项卡里，设置“凸角”为延伸。
〖连接〗选项卡里，设置开放刀路为变换切削方向，如图
所示。
其他切削参数选项都为默认值。
（注：
由于侧壁还没精光，固侧壁要留余量，避免光平面时会碰到。
）
7.“非切削移动”参数组默认。
8.“进给和速度”设置主轴转速为3500；剪切设置为500，其他参数默认。
步骤3生成刀轨并模拟刀轨
在【平面铣】对话框里，在“操作”选项组点击“生成”图标，计算平面铣刀轨，如图3-19所示。
点击【确定】完成此操作。
图3-19精光平面刀轨
7．精加工侧壁
当底平面精加工出来后，就剩下侧壁的位置需要加工。
采用平面铣轮廓加工的方式，为了使用户简单快捷创建操作，直接从前面的半精加工操作“SEMI_FINISH_PLANAR”复制下来，再修改参数就OK了。
下面介绍操作的步骤：
步骤1创建精加工操作
在操作导航器〖程序视图〗里，点击操作“SEMI_FINISH_PLANAR”右键‘复制’，再点击右键‘粘贴’，然后重命名为“SEMI_FINISH_PLANAR”，在操作导航器窗口里，在空白的位置点击右键（MB3）切换到〖机床视图〗，用鼠标按住操作“FINISH_PROFILE”并拖动到刀具“JMSK_D10”里再松开鼠标，此时操作将继承父级组。
最后在切换到〖加工方法视图〗，选择操作“FINISH_PROFILE”并拖动到“MILL_FINISH”精加工方法组再松开鼠标。
步骤2设定参数选项
在操作导航器里，点击操作“FINISH_PROFILE”右键编辑，弹出【平面铣】对话框，由于此操作是复制而来的，是继承了前一操作的参数，好多参数不再设置。
要设置的参数如下：
1．“切削层”类型→用户定义→最大值＝1。
2．“切削参数”，进入到【切削参数】的对话框里，选项卡“余量”里，将“最终底部面余量”设置为0，点击【确定】返回。
3．“进给和转速”点击就弹出【进给】对话框，主轴转速设置为3500，进给率剪切设置为800，其他默认。
步骤3生成刀轨与模拟
对于设置好了参数之后，在【操作】选项组点击“生成”图标计算刀轨，然后再点击【确定】完成此操作。
最后刀轨的结果如图3-20所示。
图3-20精加工侧壁刀轨
〖小结〗：
本节重点介绍平面铣常用参数。
〖附练习文件〗planar_mill_2.prt
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