常见固定轴铣驱动方法优化

时间：2023-07-01 理论教育 版权反馈

【摘要】：固定轴铣常见的驱动方法包括：“区域铣削”“边界”“表面积”“刀轨”“径向切削”“流线”“清根”和“文本”。技巧点拨在多种驱动方法中，“区域铣削”驱动、“清根”驱动和“文本”驱动仅适用于2.5轴或3轴的数控机床加工，其余的驱动方法则可以在任何铣床上加工。“区域铣削”驱动方法不需要驱动几何体，而且使用一种稳固的自动免碰撞空间范围计算，仅可用于固定轴曲面轮廓铣操作。

常见固定轴铣驱动方法优化

固定轴铣常见的驱动方法包括：“区域铣削”“边界”“表面积”“刀轨”“径向切削”“流线”“清根”和“文本”。

技巧点拨

在多种驱动方法中，“区域铣削”驱动、“清根”驱动和“文本”驱动仅适用于2.5轴或3轴的数控机床加工，其余的驱动方法则可以在任何铣床上加工。

1.“边界”驱动方法

“边界”驱动方法通过指定“边界”和“环”定义切削区域。当“环”必须与外部“部件表面”边缘相对应时，“边界”与“部件表面”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的方向投影到“部件表面”，就可以创建“刀轨”。如图5-6所示。

（1）“边界”驱动方法的范围边界可以超出“部件表面”的大小范围，也可以在“部件表面”内限制一个更小的区域，还可以与“部件表面”的边重合。超出“部件表面”的边界如图5-7所示。边界超出“部件表面”的大小范围时，如果超出的距离大于刀具直径，则将会发生“边缘追踪”。

与“曲面”驱动方法相同的是，“边界”驱动方法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。但是，使用“边界”驱动方法时，不能控制刀具轴或相对于驱动曲面的投影矢量。例如，平面边界不能通过缠绕复杂的部件表面均匀分布“驱动点”或控制刀具，如图5-8所示。

图5-6 “边界”驱动方法

图5-7 超出“部件表面”的边界

图5-8 将驱动点投影到部件表面

（2）【边界驱动方法】对话框在【驱动方法】选项区的【方法】下拉列表框中选择【边界】选项，将弹出图5-9所示的【边界驱动方法】对话框。该对话框各选项含义如下：

☑指定驱动几何体：定义和编辑用来定义“驱动几何体”的边界。

☑边界内、外公差：指定边界的内公差值和外公差值，如图5-10所示。

图5-9 【边界驱动方法】对话框

图5-10 边界内、外公差

☑边界偏置：通过指定偏置值来控制边界上遗留的材料的量。

☑部件空间余量：通过沿着所选部件表面和表面区域的外部边缘创建环来定义切削区域。

☑切削角：确定“平行线”切削模式的旋转角度。

☑切削模式：切削方式，定义刀轨的形状。“切削模式”下拉列表框中包括有多种切削模式，如图5-11所示。

☑切削方向：定义从一个切削刀路到下一个切削刀路的运动方式，如图5-12所示。

图5-11 切削模式

图5-12 切削方向

2.“区域铣削”驱动方法

“区域铣削”驱动方法能够定义固定轴曲面轮廓铣操作，在指定切削区域时，可在需要的情况下添加“陡峭空间范围”和“修剪边界”约束。“区域铣削”驱动方法不需要驱动几何体，而且使用一种稳固的自动免碰撞空间范围计算，仅可用于固定轴曲面轮廓铣操作。“区域铣削驱动方法”如图5-13所示。

在【驱动方法】选项区的“方法”下拉列表框中选择“区域切削”方法，将弹出图5-14所示的【区域铣削驱动方法】对话框。

图5-13 “区域铣削”驱动方法

图5-14 【区域铣削驱动方法】对话框

技巧点拨

“区域铣削”驱动方法使用“点同步”方法计算刀轨点，因此可以更均匀的模式对齐点，以提供更光顺的精加工。

【区域铣削驱动方法】对话框中各选项含义如下：

☑无：不在刀轨上施加陡峭度限制，而是加工整个切削区域。

☑非陡峭：只在部件表面角度小于陡角值的切削区域内加工。

☑定向陡峭：只在部件表面角度大于陡角值的切削区域内加工。

☑步距已应用：包括两个子选项，【在平面上】和【在部件上】。【在平面上】表示测量垂直于刀轴的平面上的步距，它最适合非陡峭区域；【在部件上】表示测量沿部件的步距，它最适合陡峭区域，如图5-15所示。

图5-15 步距已应用

a）在平面上 b）在部件上

☑区域连接：最小化发生在一个部件的不同切削区域之间的进刀、退刀和移刀运动数。

☑精加工刀路：在正常切削操作的末端添加精加工切削刀路，以便沿着边界进行追踪。

☑切削区域：定义切削区域起点，并指定如何以图形显示切削区域以供视觉参考。

3.“清根”驱动方法

“清根”驱动方法沿部件表面形成的凹角和凹部一次生成一层刀轨，如图5-16所示。“清根”驱动方法用于：

☑高速加工。

☑在“往复”切削模式加工之前，移除拐角剩余的材料。

☑移除之前较大的球刀遗留下来的未切削的材料。

“清根”驱动方法的特点如下：

☑当它从一侧移至另一侧时不会嵌入刀具。

☑计算切削的方向和顺序以优化刀具与部件的接触，并将非切削运动降至最少。

☑当处理器决定的切削顺序未完全优化时，为其提供选项。

☑为部件提供多个清根或RTO（参考刀具偏置）选项，以生成更稳定的切削载荷以及更少的非切削运动。

在【驱动方法】选项区的“方法”下拉列表框中选择“清根”方法，将弹出图5-17所示的【清根驱动方法】对话框。

图5-16 “清根”驱动方法

图5-17 【清根驱动方法】对话框

4.“文本”驱动方法

“文本”驱动方法可直接在轮廓表面雕刻制图文本，如零件号和模具型腔ID号，如图5-18所示。

在【驱动方法】选项区的“方法”下拉列表框中选择“文本”方法，将弹出图5-19所示的【文本驱动方法】对话框。

图5-18 “文本”驱动方法

图5-19 【文本驱动方法】对话框

5.投影矢量

驱动点沿投影矢量投影到部件表面上。有时，驱动点移动时以投影矢量的相反方向（但仍沿矢量轴）从驱动曲面投影到部件表面，投影矢量的方向决定了刀具要接触的部件表面侧。刀具总是从投影矢量逼近的一侧定位到部件表面上。驱动点投影到部件表面如图5-20所示，驱动点P1以投影矢量的相反方向投影到部件表面上以创建P2。

图5-20 驱动点投影到部件表面

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投影矢量是指曲面加工生成平面刀具轨迹后，投影到曲面上形成刀具轨迹所指定的刀轴矢量，即投影参照矢量。在3轴数控机床里投影矢量默认为机床Z轴；在5轴机床里主轴可以活动，因此投影矢量可以灵活地调整到最佳的效果。

（1）指定矢量“指定矢量”是指通过矢量构造器来定义的投影矢量。驱动轨迹以投影矢量的方向投影如图5-21所示，部件表面上的任意给定点的投影矢量与ZM轴平行，驱动点要投影到部件表面上，必须以投影矢量箭头所指的方向从边界平面进行投影。

图5-21 驱动轨迹以投影矢量的方向投影

（2）刀轴“刀轴”是根据现有的刀轴定义一个投影矢量。使用刀轴时，投影矢量总是指向“刀轴矢量”的相反方向。“刀轴”投影矢量如图5-22所示，投影矢量向下，使刀具从顶部开始接触部件表面，驱动点从边界平面投影到部件表面上。

（3）远离点“远离点”类型创建从指定的焦点向部件表面延伸的投影矢量。此选项可用于加工焦点在球面中心处的内侧球形（或类似球形）曲面。驱动点沿着偏离焦点的直线从驱动曲面投影到部件表面，“远离点”的投影矢量如图5-23所示。焦点与部件表面之间的最小距离必须大于刀具半径。

（4）朝向点“朝向点”类型创建从部件表面延伸至指定焦点的投影矢量。此类型可用于加工焦点在球中心处的外侧球形（或类似球形）曲面。“朝向点”的投影矢量如图5-24所示，球面同时用作驱动曲面和部件表面。因此，驱动点以零距离从驱动边界投影到部件表面。投影矢量的方向确定了部件表面的刀具侧，使刀具从外侧向焦点定位。