UG CAM的固定轴曲面轮廓铣.pdf

U G C A M的固定轴曲面轮廓铣 吴立军 周超 明 1浙江科技学院 浙江杭州3 1 0 0 1 2 2浙大旭 日科技 C A D C A M C A E培训中心 浙江杭 州3 1 0 0 1 2 摘 要 介绍固定轴曲面轮廓铣的概念 创建过程 常用驱动方法 关键词 固定轴曲面轮廓铣 驱动方法 前 言 U G C A M中的固定轴曲面轮廓铣用于精加工由 轮廓曲面形成的区域的加工方式 它允许通过精确控 制刀具轴和投影矢量 以使 刀具沿着非常复杂 的曲面 的复杂轮廓运动 固定轴曲面轮廓铣刀具路径是通过将驱动点投 影至零件几何体上来进行创建 驱动点从曲线 边界 面或曲面等驱动几何体生成的 并沿着指定的投影矢 量投影到零件几何体上 然后 刀具定位到部件几何 体以生成刀具路径 固定轴曲面轮廓铣的主要控制要素为驱动几何 D ri v e G e o m e tr y 系统首先在驱动几何上产生一系列 驱动点阵 并将这些驱动点沿着指定的方 向投影至零 件几何表面 刀具位于与零件表面接触的点上 从一 个点运动到下一个切削点 固定轴曲面轮廓铣刀具路 径生成分两个阶段 先在指定的驱动几何上产生驱动 点 然后将这些驱动点沿指 定的矢量方 向投影到零件 几何表面形成接触点 在固定轴曲面轮廓铣中 所有零件几何体都是作 为有界实体处理的 相应的 由于曲面轮廓铣实体是 有限的 因此刀具只能定位到零件几何体 包括实体 的边 上现有的位置 刀具不能定位到零件几何体的 延伸部分 但驱动几何体是可延伸的 作者简介 吴立军 男 汉族 浙江科技学院机电工程系任教 同时 在浙江大学旭 日 科技进行 c A I c A M C A E技术研究 参与多 项产品的逆向造型 在 浙江大学学报 压力容器 等刊物上 发表多篇技术文章与专著 I lg模具工程 2 0 0 6 N o 8总 6 5期 1创建固定轴曲面轮廓铣操作 打开要进行加工设置的 C A D数据后 在起始下拉 菜单中选择 加工 选项 进入加工模块 首次进入加 工模块时会弹出加工配置对话框 在加工配置对话框 中选择 通用 c a m g e n e r a 1 加工配置 并指定模板零 件为 轮廓铣 m i ll c o n t o u r 再初始化加工环境 进入加工模块后 首先定 义四个父节点组 然后 在 创建 工具栏中 单击创建 操作图 标 l 弹出 如图 I 所示创建操作对话框 在对话框 中 类 型 下拉列 表框中选择 轮廓铣 m i ll c o n t o u r 在 子类型 中 选择 固定轴 曲面轮廓铣 F I X E D C O N T O U R 图标 指定四个父节点组 输入操作名称 单击 确 定 按钮进入如图 2 所示操作对话框 在子类型区域 中可以选择不同的模板图标 以创 建不同类型的固定轴曲面轮廓铣操作 图 1 图 2 W W W mo u ld c n n e t 71 维普资讯 皇 一 一 一 一 一 一 2常用驱动方式 驱动方式定义创建刀具路径所需的驱动点 某些 驱动方式沿着一条曲线创建一串的驱动点 而其他驱 动方式在边界内或在所选曲面上创建驱动点阵列 驱 动点一旦定义就可用于创建刀具路径 如果没有选择 零件几何体 则刀具路径直接以驱动点创建 否则 刀 具路径从投影到零件表面的驱动点创建 选择合适 的驱 动方式应该 由希望加工 的表 面的 形状和复杂性以及刀具轴和投影矢量要求决定 所选 的驱动方式决定了可以选择的驱动几何体的类型 以 及可用的投影矢量 刀具轴和切削模式 1 曲线 点驱动 曲线 点驱动方式 是通过指定点或选择曲线 来定义驱动几何体 指定点后 以连接指定点之间的 直线来形成驱动路径 指定曲线后 驱动点在选择的 曲线上生成 在这两种情况下 驱动点投影到零件表 面上 然后在此零件表面上生成刀具路径 曲线可以 是开放的或闭合的 连续的或非连续的以及平面的或 非平面的 当由点定义驱动几何体时 刀具沿着生成的刀具 路径按照指定点的顺序从一个点移至下一个点 同 一 个点可以使用多次 只要它在序列中没有被定义 为连续的 例如 可以通过将同一个点定义为序列 中的第一个点和最后一个点来定义闭合的驱动路 径 如图 3所示 曲 曲 图 3 图 4 当由曲线定义驱动几何体时 刀具沿着刀具路 径 按照所选曲线的顺序从一条曲线运动至下一条曲 线 所选的曲线可 以是连续的 也可以是不连续的 在 不连续时要注意曲线 间的抬刀设置 选定了曲线为驱 动几何体后 在曲线上会显示一个指向缺省切削方向 的矢量 对于开放曲线 所选的端点决定起点 对于闭 合曲线 起点和切削方向是由选择段时采取的顺序决 定的 如图 4 所示 在曲线和点驱动方式下还可以设置负余量来进 行加工 也就是在零件表面以下进行加工 生成一个 槽 如图 5 所示 主要可以用来加工热流道或雕刻 图 6 螺旋驱动方式 和其他驱动方式不同 其他驱 动方式需要在方向上有突变以步进至下一个切削路 径 而 螺旋驱动方式 是以一个光顺且恒定的速度 向外转移 如图 6 所示 所以此驱动方式保持一个恒 定的切削速度和光顺移动 它对于高速加工应用程序 非常有用 维普资讯 3 边界驱动 边界驱动方式 是通过指定边界和环来定义切 削区域 当环与外部零件表面边界相应时 边界与零 件表面的形状和大小无关 切削区域 由边界 环或二 者的组合定义 将已定义的切削区域的驱动点按照指 定的投影矢量投影到零件表面以生成刀具路径 如 图 7 所示 边界驱动方式 其实可以理解为使用指定边 界来裁剪整个零件路径所形成的刀具路径 边界驱 动方式 在加工零件表面时非常有用 图 7 轴 边界驱动方式 与平 面铣的工作方式大致上相 同 但是 与平面铣不同的是 边界驱动方式 可用 来创建刀具沿着复杂表面轮廓移动的精加工操作 边界驱动方式 与后面将要讲的 曲面区域驱 动方式 相同的是 边界驱动方式 可创建包含在某 一 区域 内的驱动点阵列 在边界内定义驱动点一般 比 选择驱动曲面更为快捷 和方便 所以 在固定轴铣时 我们一般用 边界 区动方式 代替后面 的 曲面 区域 驱动方式 但是 使用 边界驱动方式 时 不能控制 刀具轴或相对于驱动曲面的投影矢量 例如 平 面边 界不能缠绕复杂的零件表面 从而均匀分布驱动点或 控制刀具 如图 8所示 所 以如果需要刀具轴改变时 一 般使用 曲面区域驱动方式 未切削 罄 蔷 件 图 8 边 界可 以由一 系列存在 的曲线 现有 的永久边 界 点或面构成 它们可以定义切削区域外部 如岛和 模 具工 程 2 0 0 6 N o 8总 6 5期 腔体 可以为每个边界成员指定如下位置属性 在线 上面 相切于 或 接触 4 区域铣驱动 区域铣驱动方式 是指定一个切 削区域来生成 刀具路径 并且在需要 的情况下可以添加 陡峭包 含 和 裁剪边界 约束等 这种驱动方式类似于边界 驱动方式 但是区域铣驱动方式不需要指定驱动 几何 体 它使用一个稳 固的 自动免 冲突包 含计算方法 区 域铣驱动方法可 以看着是 以选择 的曲面 区域边 界作 为驱动 的边界驱动 切削区域可 以通过选择曲面区域 片体或面来定 义切削区域 一般 以选择实体面居多 它与后面将要 讲到的 曲面区域驱动方式 不同 切削区域几何体 不需要按一定的行序或列序进行选择 如果不指定切 削区域 系统将自动使用整个零件几何体 刀具无法 切入的区域除外 作为切削区域 换言之 系统将使用 零件轮廓线作为切削区域 如果使用整个零件几何体 而没有定义切削区域 则不能删除边界跟踪 5 曲面区域驱动 曲面区域驱动方式 是在驱动曲面上创建网格 状 的驱动点阵列 驱动点沿指定的投影矢量投射到零 件几何表面上生成 刀具路径 这种驱动方法可 以对刀 具轴和投影矢量进行控制 所 以非常适合加工需要可 变刀具轴的复杂曲面 也就是变轴铣操作 将驱 动曲面上生成 的驱动点按指定的投影矢量 投影 这样可以在零件表面上生成刀具路径 如果没 有定义零件表面 则直接在驱动表面上生成 刀具路 径 驱动不必是平面 但必须按一定的行序或列序进 行排列 相邻的曲面必须共享一条共用边 且面与面 之间的距离不能超 出在 预设置 中定义的 距离公 差 如图 9所示 列 界 图 9 可以使用 裁减过具有 四个侧的曲面作为驱动 曲 面 曲面的每一侧可以是单个边界曲线 也可以由多 条相切 的边界 曲线组成 这些相切的边界曲线可以被 W W W m o u ld c n n e t 7 3 T 行 维普资讯 I 视为单条曲线 曲面区域驱动方式 可 以对刀具轴的最大控制 可变刀具轴选项变成可用状态 这允许客户根据驱动 曲面来定义刀具轴 在加工一些曲率变化较大的零件 表面时 需要利用附加刀具轴控制以防止过大的刀具 波动 如图 1 0所示 首选方式 图 1 0 6 刀具轨迹驱动 刀具轨迹驱动方式 是沿着存在的刀具位置源 文件 C L S F 中的一条刀具路径生成驱动点 在当前操 作中生成一个类似于曲面轮廓铣的刀具路径 该驱动 方式的驱动点是沿着存在刀具路径生成 然后投影到 零件表面上生成刀具路径 新的刀具路径是沿着零件 表面生成 的 如图 l 1 所示左边图是使用平面铣中的轮廓切削 方法生成的刀具路径 右图是使用刀具轨迹驱动方式 沿前面生成的平面铣刀具路径创建驱动点 将这些驱 动点投影到零件表面上形成的刀具路径 图 1 1 7 径 向切削驱动 径向切削驱动方式 可以使用指定的步进距离 带宽和切削模式生成沿着并垂直于给定边界的驱动路 径 如图 1 2所示 该驱动方式主要用于清理操作 74 w w w mo u ld c n n e t 图 1 2 8 清根切削驱动 清根切削驱动方式 是沿着零件表面形成的凹 角和凹谷生成刀具路径 系统根据加工最佳方法的一 些规则自动决定自 动清根的方向和顺序 生成的刀具 路径可以进行优化 方法是使刀具与零件尽可能保持 接触并最小化非切削移动 虽然在大多数情况下 自动 清根方法确定的切N J l 序能够满足要求 但为了方便 用户编辑 刀具路径 系统仍然提供 了手动组合功能 使用自动清根有如下一些优点 自动清根可 以在 加工往 复式 切削 图样之前减缓 角度 自动清根可以删除之前较大的球头刀具遗留下来 的未切削材料 自动清根刀具路径沿着 凹谷和角而不是固定的切 削角或 u V 方 向 使用 自动清根后 当刀具从一侧运动到另一侧时 刀具不会嵌入零件 自动清根可 以使刀具在步进间保持连续的进刀来 最大化切削移动 9 文字驱动 文字驱动 是直接在零件表面上加工制图文字 如零件号和模具型腔 I D号等 要