掌握Cimatron E9.0多轴加工技巧：航空铣加工介绍

时间：2023-06-17 理论教育版权反馈

【摘要】：航空铣是Cimatron E9.0多轴加工的主要加工方式之一。单击“刀具轨迹”后的“进入”按钮，弹出“5X航空铣控制面板”对话框，下面将主要介绍该对话框中最常用的选项参数的含义。图2-231 航空铣“NC Process Manager”对话框2.3.1.1 曲面路径“曲面路径”选项卡主要用于设置工艺类型、选择加工角度、导动曲面、区域、工艺、曲面质量等，如图2-232所示。图2-253 距离图2-254 步距2.3.1.2 刀轴控制刀轴控制用于设置刀具加工时的刀具轴线运动方式。

航空铣是Cimatron E9.0多轴加工的主要加工方式之一。它包括了丰富的切削加工方法：平行铣、沿曲线铣、两曲线之间仿形铣、平行于曲线铣、曲线投影铣、两曲面之间仿形铣和平行于曲面铣。

航空铣“NC Process Manager”对话框包括“刀路参数”、“刀具和卡头”、“机床参数”和“零件”等4个部分，如图2-231所示。

单击“刀具轨迹”后的“进入”按钮，弹出“5X航空铣控制面板”对话框，下面将主要介绍该对话框中最常用的选项参数的含义。

图2-231 航空铣“NC Process Manager”对话框

2.3.1.1 曲面路径

“曲面路径”选项卡主要用于设置工艺类型、选择加工角度、导动曲面、区域、工艺、曲面质量等，如图2-232所示。

图2-232 “曲面路径”选项卡

1.工艺类型

工艺类型用于设置切削加工方法，包括以下选项：

● 【平行铣】：通过改变XY和ZX两个基准平面内的角度定义刀轨切削方向，如图2-233所示。

● 【沿曲线铣】：通过指定一条曲线，引导刀具路径切削方向的加工方式，如图2-234所示。

图2-233 平行铣

图2-234 沿曲线铣

● 【两曲线之间仿形铣】：通过指定两条曲线控制刀具路径的起始与终止边界，生成的刀具路径在两条曲线之间过渡，如图2-235所示。

● 【平行于曲线铣】：通过指定一条曲线，产生与引导曲线外形相似的刀具路径的加工策略，如图2-236所示。

图2-235 两曲线之间仿形铣

图2-236 平行于曲线铣

● 【曲线投影铣】：通过选择生成的曲线投影到导动曲面上而产生刀具路径，常用于文字和雕刻加工，如图2-237所示。

● 【两曲面之间仿形铣】：通过指定两个曲面控制刀具轴的摆动，并在导动曲面上生成刀具路径，如图2-238所示。

● 【平行于曲面铣】：通过指定一组曲面限制刀具路径的加工范围和刀具轴的运动，在驱动曲面上生成刀具路径的加工方法，如图2-239所示。

图2-237 曲线投影铣

图2-238 两曲面之间仿形铣

图2-239 平行于曲面铣

2.加工角度

当工艺类型为平行切削时，可设置加工角度。当选择“等高铣”时是保证前视图为0角度的一种平行铣削。用户要进行等高铣，只需单击“等高铣”按钮即可，而无需设置任何角度。当选择“平行铣”时可设置如下角度：

● 【XY平面内的加工角度】：设置刀轨在XY平面投影的运动角度，如图2-240所示。

● 【ZX平面内的加工角度】：设置刀轨在ZX平面投影的运动角度，如图2-241所示。

图2-240 XY平面内的加工角度

图2-241 ZX平面内的加工角度

3.导动曲面

导动曲面用于设置需要加工的曲面。选择完成曲面后，可在“导动曲面余量”框中输入加工曲面余量大小。

4.区域

区域用于设置刀轨在边界的生成方式和输出区域，包括以下选项：

● 【类型】：用于控制刀轨与曲面边界的关系，包括“完全，避免边加工”、“完全，曲面起始边和最终加工”、“根据切削数量决定”和“以一点或两点限制切削”，如图2-242所示。

图2-242 类型

● 【拐角过渡】：用于设置刀轨在转角处的圆角半径。勾选该复选框，单击“拐角过渡”按钮，弹出“拐角过渡”对话框，如图2-243所示。

图2-243 “拐角过渡”对话框

● 【延伸/裁减】：设置刀轨在边界处的延伸或缩短的长度。勾选该复选框，单击“延伸/裁减”按钮，弹出“延伸/裁减”对话框，如图2-244所示。

● 【角度范围】：用于将切削区域分拆成平坦和陡峭曲面，并可选择铣削哪部分曲面。勾选该复选框，单击“角度范围”按钮，弹出“角度范围”对话框，如图2-245所示。

图2-244 “延伸/裁减”对话框

图2-245 “角度范围”对话框

● 【2d包容盒】：利用2D曲线来限制加工区域。勾选该复选框，单击“2d包容盒”按钮，弹出“2d包容盒”对话框，如图2-246所示。

5.工艺

工艺用于设置刀具路径的走刀方式和加工起点，包括以下选项：

● 【切换步距方向】：切换刀轨起始点的方向，如图2-247所示。

● 【切削方式】：设置刀轨的走刀方式，包括以下选项：

〖双向铣〗：刀具运动到边界时横向进刀再反向运动，如图2-248所示。

〖单向加工〗：刀具运动到边界时抬刀返回起始方向再进入下一路径加工，如图2-248所示。

〖螺旋铣〗：刀具以螺旋方式进行铣削，如图2-248所示。

图2-246 “2d包容盒”对话框

图2-247 切换步距方向

图2-248 切削方式

● 【切削顺序】：设置刀轨的走刀顺序，包括以下选项：

〖标准〗：刀轨按默认方式走刀，如图2-249所示。

〖由内向外〗：由中心向外生成刀轨，如图2-249所示。

〖由外向内〗：由外向中心生成刀轨，如图2-249所示。

图2-249 切削顺序

● 【单向切削方向】：设置单向走刀切削方向，当“切削方式”为“单向加工”时有效，包括以下选项：

〖逆时针〗：采用单向逆时针方式，如图2-250所示。

〖顺时针〗：采用单向顺时针方式，如图2-250所示。

〖顺铣〗：采用单向顺铣方式，如图2-250所示。

〖逆铣〗：采用单向逆铣方式，如图2-250所示。

图2-250 单向切削方向

● 【进刀点】：设置刀具路径的加工起点，如图2-251所示。单击按钮，弹出“位置”对话框，然后再单击按钮，可在图形区选择一点作为刀具路径的起点。

图2-251 “进刀点参数”对话框

● 【加工由】：设置刀轨深度方向上的加工顺序，包括以下选项：

〖层〗：刀轨完成一层加工后再加工下一层材料，如图2-252所示。

〖区域〗：刀轨加工完成一个区域后再加工下一个区域，如图2-252所示。

图2-252 加工由

6.曲面质量

曲面质量用于设置刀轨插补点距离和切削步距，包括以下选项：

● 【距离】：设置刀轨每个插补点之间的距离，如图2-253所示。

● 【步距】：设置每条刀轨路径之间的距离，包括“最大步距”和“残留高度”两个选项，如图2-254所示。

图2-253 距离

图2-254 步距

2.3.1.2 刀轴控制

刀轴控制用于设置刀具加工时的刀具轴线运动方式。在Cimatron E9.0多轴加工中，刀轴不再是恒定的，而是可以调整的。下面介绍常用的刀轴控制方法，如图2-255所示。

图2-255 刀轴控制

1.输出格式

用于设置刀轴控制方式和代码输出方式，包括以下选项，如图2-256所示：

● 【3轴】：设置刀轴的控制方式为3轴。

● 【4轴】：设置刀轴的控制方式为4轴。

● 【5轴】：设置刀轴的控制方式为5轴。

图2-256 输出格式

2.刀轴将

用于设置刀轴控制方式，包括以下选项：

● 【没有倾斜，保持与曲面垂直】：刀轴沿着曲面法线方向，如图2-257所示。

● 【相对切削方向倾斜】：刀轴相对于切削方向成固定夹角，包括前倾角和侧倾角，如图2-258所示。

图2-257 没有倾斜，保持与曲面垂直

图2-258 相对切削方向倾斜

〖切削方向上的前倾角〗：前倾角为刀轴与刀具路径切削方向所成角度，它从加工方向的垂直线开始测量。前倾角的作用是使用球头刀具加工平面区域时，避免刀具切削点落在球刀中心尖点上，如图2-259所示。通常将前倾角设置为15°。

〖切削方向上的侧倾角〗：用于定义刀轴与刀具路径切削方向左侧向的夹角。侧倾角的作用是在切削陡峭部件时，避免刀柄与零件发生碰撞，如图2-260所示。

图2-259 前倾角

图2-260 侧倾角

● 【根据角度倾斜、以固定角度倾斜至轴、绕轴旋转】：通过设置一个基准轴和固定角度，限制刀轴方向，如图2-261所示。该3种方式的有关参数基本相同，下面集中加以介绍。

〖倾斜角〗：设置刀轴与固定基准轴的夹角。可以选择X轴、Y轴、Z轴和直线作为基准轴。

〖刀具交叉于倾斜轴〗：设置生成的刀轴指向基准轴，如图2-262所示。

〖反向刀具〗：设置改变刀轴的法向，如图2-263所示。

图2-261 根据角度倾斜、以固定角度倾斜至轴、绕轴旋转

图2-262 刀具交叉于倾斜轴

图2-263 反向刀具

● 【通过点倾斜、从点向外倾斜】：通过指定一点和输入倾斜角度限制刀轴，该两种方式的含义如下：

〖通过点倾斜〗：指刀具刀尖总是远离固定点，即刀具刀尖连续动作，而与铣床相连的刀具头部保持相对静止，如图2-264所示；适合于加工型腔等凹型面，特别是加工带有型腔、负角面的凹模零件。

〖从点向外倾斜〗：指刀具刀尖总是指向固定点，即与铣床相连的刀具头部连续动作，而刀具刀尖保持相对静止，如图2-265所示；适合于加工型芯等凸型面，特别是加工带有陡峭凸壁、负角面的零件。

● 【通过曲线倾斜、从曲线向外倾斜】：通过指定曲线和设置倾斜角度控制刀轴，包括以下两种方式：

〖通过曲线倾斜〗：指刀具刀尖总是远离用户定义的曲线，如图2-266所示。

〖从曲线向外倾斜〗：指刀具刀尖总是指向用户定义的曲线，如图2-267

所示。

图2-264 通过点倾斜

图2-265 从点向外倾斜

图2-266 通过曲线倾斜

图2-267 从曲线向外倾斜

● 【通过直线倾斜】：通过定义边界直线确定刀轴方向，如图2-268所示。

图2-268 通过直线倾斜

3.运行刀具

用于设置刀具与零件曲面的接触方式，包括以下选项：

● 【自动】：根据零件表面形状自动确定刀具接触点，如图2-269所示。

● 【在刀心】：以刀具中心作为刀具与零件曲面的接触点，如图2-270所示。

图2-269 自动

图2-270 在刀心

● 【接触点】：刀具上任何位置均有可能成为刀具与零件的接触点，如图2-271所示。

● 【在端点】：以刀具的4个象限点作为刀具与零件曲面的接触点，如图2-272所示。

图2-271 接触点

图2-272 在端点

● 【用户自定义点】：通过设置距离值控制刀具与曲面的接触点，如图2-273所示。

图2-273 用户自定义点

4.限制

用于控制刀轴的摆动范围。勾选“限制”复选框，单击“限制”按钮，弹出“限制”对话框，如图2-274所示。

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图2-274 “限制”对话框

2.3.1.3 干涉检查

干涉检查用于检查刀具与夹头在运动过程中是否与工件存在碰撞，以及在碰撞的情况下采取的避让措施，如图2-275所示。

1）状态。用于设置刀具碰撞检查选项。勾选相应选项后，该级别的碰撞检查将设置为有效状态。

2）检查。设置碰撞检查的类型，包括切削刃、刀杆、刀柄和夹头等4个级别。

3）策略和参数。用于设置刀具与检查曲面发生干涉时采取的避让策略，包括以下选项：

图2-275 干涉检查

● 【沿刀轴方向退刀】：当刀具与检查面接触时，刀具沿刀轴方向退刀避让检查面。

● 【刀具向外移动】：当刀具与检查面接触时，刀具可以向外移动以避让检查面。

● 【以最大角度倾斜刀具】：当刀具与检查面接触时，刀具旋转轴在设置角度范围内避让检查面。

● 【忽略干涉点】：当刀具与检查面接触时，不产生干涉部分的刀具路径。刀具沿主轴方向抬刀，再移动到下一路径进行加工。

● 【停止刀路计算】：当刀具与检查面接触时，停止所有刀具路径的计算。

4）几何。选择检查曲面和设置刀具与检查曲面的最小距离参数。

● 【导动曲面】：设置刀具与检查曲面的安全区域。

● 【检查曲面】：单击“检查曲面”按钮，选择需要进行碰撞检查的曲面。

2.3.1.4 连刀

连刀用于设置每段刀具路径之间的过渡方式、连接距离等非切削参数，如图2-276所示。合理的连刀方式可以降低刀具路径的非切削时间，也有利于延长刀具的使用寿命。

图2-276 连刀

1.初始进刀

设置初始进刀方式，包括以下选项：

● 【安全区域进刀方式】：从设置的安全平面距离开始进刀，如图2-277所示。安全距离可单击窗口下部“安全区域”按钮进行设置。

● 【快速走刀距离进刀方式】：在已设置的快速安全区域最高点开始进刀，如图2-278所示。快速安全区域可单击窗口下部“安全距离”按钮进行设置。

图2-277 安全区域进刀方式

图2-278 快速走刀距离进刀方式

● 【进给距离进刀方式】：在已设置的进给距离的最高点开始进刀，如图2-279所示。进给距离可单击窗口下部“进给距离”按钮进行设置。

● 【直接】：在进刀点直接开始进刀，如图2-280所示。

图2-279 进给距离进刀方式

图2-280 直接

● 【使用进刀方式】：使用与加工曲面曲面相切的方式进入加工表面，如图2-281所示。

● 【不使用进刀方式】：使用与曲面法向重合的方式进入加工表面，如图2-282所示。

图2-281 使用进刀方式

图2-282 不使用进刀方式

2.安全退刀类型

设置退刀方式，包括以下选项：

● 【退刀至安全区域】：退刀至设置的安全平面，如图2-283所示。安全距离可单击窗口下部“安全区域”按钮进行设置。

● 【退刀至快速距离位置】：退刀至已设置的快速安全区域，如图2-284所示。快速安全区域可单击窗口下部“安全距离”按钮进行设置。

图2-283 退刀至安全区域

图2-284 退刀至快速距离位置

● 【退刀至进给距离位置】：退刀至已设置的进给距离的最高点，如图2-285

所示。进给距离可单击窗口下部“进给距离”按钮进行设置。

● 【直接】：直接在退刀点退刀，如图2-286所示。

图2-285 退刀至进给距离位置

图2-286 直接

● 【使用退刀方式】：使用与加工曲面相切的方式退出加工表面，如图2-287所示。

● 【不使用退刀方式】：使用与曲面法向重合的方式退出加工表面，如图2-288所示。

图2-287 使用退刀方式

图2-288 不使用退刀方式

3.切削间隙

用于设置刀具路径在零件间隙处的连接方式，包括以下连接方式。

● 【直接】：刀具以最短距离运动至下一段刀轨，如图2-289所示。

● 【沿曲面】：刀具沿引导曲面延伸再运动至下一段刀具路径，如图2-290所示。

图2-289 直接

图2-290 沿曲面

● 【混合样条线】：刀具以相切圆弧连接的方式运动到下一段刀具路径，如图2-291所示。

● 【退刀至进给距离位置】：刀具退刀至进给距离位置，再运动到下一段刀具路径，如图2-292所示。

图2-291 混合样条线

图2-292 退刀至进给距离位置

● 【退刀至快速距离位置】：刀具退刀至快速距离位置，再运动到下一段刀具路径，如图2-293所示。

● 【退刀至安全区域】：刀具退刀至安全平面位置，再运动到下一段刀具路径，如图2-294所示。

图2-293 退刀至快速距离位置

图2-294 退刀至安全区域

4.层间连刀

设置切削路径层间刀轨连接方式，包括以下选项：

● 【直接】：刀具以最短距离运动至下一行刀轨，如图2-295所示。

● 【沿曲面】：刀具沿引导曲面运动至下一行刀具路径，如图2-296所示。

图2-295 直接

图2-296 沿曲面

● 【混合样条线】：刀具以相切圆弧连接的方式，运动至下一行刀具路径，如图2-297所示。

● 【退刀至进给距离位置】：刀具退刀至进给距离位置，再运动至下一行刀具路径，如图2-298所示。

图2-297 混合样条线

图2-298 退刀至进给距离位置

● 【退刀至快速距离位置】：刀具退刀至快速距离位置，再运动到下一行刀具路径，如图2-299所示。

● 【退刀至安全区域】：刀具退刀到安全平面位置，再运动至下一行刀具路径，如图2-300所示。

图2-299 退刀至快速距离位置

图2-300 退刀至安全区域

5.安全区域

用于设置安全平面类型和数值。单击“安全区域”按钮，弹出“安全区域”对话框，如图2-301所示。

图2-301 “安全区域”对话框

● 【类型】：设置安全平面类型，包括“安全平面”、“圆柱面”和“球面”等，如图2-302所示。

图2-302 类型

6.默认进退刀方式

用于设置刀具接近工件表面时的进退刀方式，如图2-303所示。

图2-303 默认进退刀方式

● 【类型】：用于设置进退刀类型，包括“相切圆弧”、“反向相切圆弧”、“垂直相切圆弧”、“反向垂直相切圆弧”、“垂直圆弧”、“切线”、“反向切线”、“法向直线”和“反向垂直的螺旋轨迹”等。

● 【刀轴方向】：用于设置进退刀时的刀轴控制方式，包括“固定”、“相切”和“倾斜”等。

7.安全距离

安全距离用于设置快速距离、进给距离和空走刀安全距离，如图2-304所示。

● 【快速距离】：用于设置快速运动段的距离，如图2-305所示。

● 【进给距离】：用于设置进给运动段的距离，如图2-306所示。

● 【空走刀安全距离】：用于设置刀具空运行时与零件最高点的安全区域，如图2-307所示。

图2-304 安全距离

图2-305 快速距离

图2-306 进给距离

图2-307 空走刀安全距离

操作练习13：航空铣实例演练

1）启动Cimatron E9.0。启动Cimatron E9.0，选择下拉菜单“文件”→“新建文件”命令，弹出“新建文档”对话框，选择类型为“编程”，单位为“毫米”；单击“确定”按钮进入编程界面。

2）调入模型。单击窗口右侧“加工向导”工具栏上的“调入模型”按钮，选择“exercise13.elt”（“随书光盘：\Chapter02\exercise13\uncompleted\exercise13.elt”）文件；单击“选择”按钮，选择“使用参考的模型Model坐标”选项；然后单击“Feature Guide”对话框中的确定按钮，完成模型调入，如图2-308所示。