ug8.0数控编程超级教程——金牌讲解

163l2UGS · 发表于 2015-9-24 16:39

本帖最后由 163l2UGS 于 2015-9-24 16:57 编辑

第二章面铣（FACE_MILLING）

我们在上一章已经学习了平面铣，虽然在平面铣中可以用于精加工零件中的每一个平面，即通过选取所需面、将边界抬升到所需高度以及在是平面的面中选择底面来创建边界几何体。如果要加工的平面位于不同的高度的一系列平面，则还需要执行一些操作才能够完成。虽然我们学习了一些较为简单的方法，但是又没有更加简单的方法呢？有，这就是本章所要探讨的东西──“面铣”。

第1节：面铣的加工方法──大大简化操作步骤和高效的面铣

“面铣”属于平面铣加工类型中的一个特例，在

类型下

中的

这三种都是，我们只需掌握第二个FACE_MILLING即可。但是面铣相对平面铣其操作步骤大大的更为简化，首先来看一下面铣的基本加工原理过程：

还是通过上一章的案例讲解：1，面铣的基本加工原理过程：第一步：点击图标

创建一个新的面铣操作，按（下图①所示）中设置

完成进入面铣对话框（下图②所示），点击

图标弹出

对话框，直接按默认的面模式点选图形中的所有要加工的平面（高亮显示为红色）（下图③所示），单击

完成回到面铣主对话框。

第二步：在

定义区修改一下参数：

、

，

点击图标

生成刀轨如图（下图④所示），看！直接生成了所有平面的精加工。

第三步：修改

后，单击菜单栏中的

，测量最高竖直面的长度为19.05mm(上图)，在

定义区中填写如下参数：

，

完成后，再次生成刀轨如（下图⑤所示）。看！直接生成了所有侧壁的轮廓精加工。但是刀路有一圈黄色线的进刀动作（上图放大图示，需定义切削进给率才能显示速度值）修改如下：点击在

对话框中

选项中

，单击

完成回到面铣主对话框再次生成刀轨（下图⑥所示）。
刀轨合格！

通过上面这个案例，感觉这个操作要比平面铣简单多了，这里不需要定义什么底平面、毛坯、部件边界等。更不用考虑边界平面、材料侧的问题。那我们就来看一下——

2，面铣是如何进行加工的以及它与平面铣的区别何在？
A,首先──面铣是怎样定义加工几何体的？在面铣对话框中我们看到只有四种几何体：

；

。

①，我们在这里应该知道其中检查体、检查边界不是要必须定义的几何体，是在有需要的时候才用到的。必须要定义的就是部件和面边界二项。而其中的部件几何体与平面铣完全不一样，它是3D的三维实体模型而不是2D边界线，所以当我们以WORKPIECE为几何体父级组时，面铣就自然继承了WORKPIECE的几何信息，所以在面铣对话框中变为不可选择的灰色。
②，当使用三维实体为部件时，系统就会将面所在的实体识别为部件几何体。在对面的加工时就会自动检查其它相邻几何体而不发生过切。这是区别于平面铣的另一个特点。在平面铣中，边界定义不正确或者材料侧定义错误就会发生过切零件。而在面铣中对于每个所选面，系统都会跟踪整个部件几何体，识别要加工的区域并在不干涉部件的情况下切削这些区域。

通过上面的案例过程以及概念介绍，我们应该知道：①对于面铣首先必须定义三维实体的部件─指定部件；②其次要定义要加工的区域─即指定面边界。只要满足这两个条件就会产生所选加工面的精加工刀轨。在之前的案例中，为什么只产生了一层刀轨呢?（虽然我们的确就只需要这一层刀轨作为精加工。）为什么我们在轮廓侧壁精加工时，首先是改变了一下切削方法为

的走刀方式，接着在

，

定义参数呢？这就是面铣计算刀轨的方法──

③，面铣”提供了一种这样的方法：需要从所选加工面的顶部去除的余量的快速简单方法。而这个余量是自面向顶而非自顶向下的方式进行指定的。所以只需选择所有要加工的面──即

并指定要从各个面的顶部去除的材料余量──

值，同样如果不指定

值就会只实现单层切削的刀轨，如果指定值就会实现多层切削刀轨。再次验证：把前面的案例中的切削模式改为

，把
值改为

，再次生成刀轨查看，就会发现在所选的加工面上生成了3层刀轨，而其中毛坯距离是按默认的3mm。这就是面铣基本的加工原理。

通过上面的学习我们就会得出结论：面铣加工最适合于切削实体上的平面（只做一层的精加工），通过选取面，系统会自动计算不过切部件的剩余部分（毛坯距离）。亦即：在创建铣削区域时，系统将面所在的实体识别为部件几何体，如果将实体选为部件，则可以使用过切检查来避免过切此部件。其相关的各参数要解──我想已通过前面案例的使用步骤，应该掌握相关参数的使用方法了，这里就不再做过多的赘述了。我们使用面铣可以快速的创建了零件中的各个平面的精加工，同样也快速的实现了零件的侧壁轮廓精加工，相对于平面铣的确方便和高效。那么面铣能否实现部件的粗加工呢？如果真的能实现，那真的要比平面铣强很多了。下面我们来试一下：继续前面的操作：

步骤如下：
①几何体我们还是使用

以继承部件信息→→

此时为不可选的仅能编辑的状态；

②为了做练习我们这里进行重新选择面边界，以体会上面所讲内容：点击

进入

对话框，点击按钮，

2次完成回到面铣对话框，再次点击

图标进入对话框，使用默认面模式选择图形中的所有要加工的平面（红色高亮显示）（下图⑦所示），按键完成。

③指定必要参数：在

定义区，指定

、

定义切削深度
为4是为了便于观察刀路，在实际加工中一般根据零件材料、刀具性能、机床刚性强度来决定。测量毛坯距离值为44.45（自己操作测量）,输入此值

，参数定义完成点击

生成刀轨如（下图⑧所示）。

怎么样？发现刀轨都是从每一个要加工的所选择的面之上45mm处开始铣削，它是严格按照其加工原理执行的，即去除每个加工面上的毛坯余量。看来这样做粗加工是不行的。那我们再来深化认识一下面铣加工的原理：面铣无非就是指定一个面边界以确定加工范围，再指定一个毛坯距离以确定要去除的材料量而已！由此我们是不是可以把最底面生成边界当做加工范围，同时指定一个最高面到最低面的距离来作为毛坯距离，系统自动检查整个零件而不发生过切零件内部的形状。这样是不是就可以加工出整个零件了呢？我们从道理上来推理应该是这样，那么实际上是否真的能如我们所愿呢？我们来试一下：

1，点击

进入

对话框，点击

按钮，

2次完成回到面铣对话框，再次点击图标进入对话框，使用默认面模式选择图形中的零件最低平面（红色高亮显示）（下图⑨所示），按键完成回到面铣对话框。什么也不要改变，因为最高面到最低面的距离就是44.45mm，我们这里仅是改变了面边界而已。

2，点击刀轨生成图表

生成刀轨如（上图⑩所示）。我们遗憾的发现刀轨竟然从工
件下面生成了。这是什么原因呢？这难道是系统发生了错误吗？按照前面的讲解，道理应该是正确的啊！怎么就会出现这种情况呢？
到此，我们不仅要问面铣到底能不能实现粗加工呢?又怎么会出现上面的那种情况呢？请看下一节的深入分析探讨和讲解。

163l2UGS · 发表于 2015-9-24 17:17

本帖最后由 163l2UGS 于 2015-9-24 17:18 编辑

第2节：面铣的双重特性：

在上一节我们探讨了面铣的加工方法，其中我们看到面铣对于平面的精加工是非常的方便和高效，在一般的教程中，对于面铣的介绍一般也是在这一部分，但是在上一节我们对于其加工的原理分析，得出的结论面铣应该能进行粗加工。其实在UG以前的版本中的确是能够粗加工的，版本升级到现在功能应该更加强大和简便，所以面铣的确是能够进行粗加工的。关于这方面的知识是一般教程所没有涉及到的。下面我们具体进行讲解：
1：面铣的粗加工：还是进行前面案例，打开面铣对话框，展开刀轴定义区（下图1所示），可以看到刀轴默认的是‘垂直于第一个面'。你再打开平面铣对话框、型腔铣对话框、固定轴曲面轮廓铣这些以后我们都要讲解的对话框（下图2、3、4所示），你会发现它们之间的区别──其它的操作类型都是：刀轴默认的方向都是+Z轴，在前面的基础知识中我们也讲到过，在三轴固定轴铣加工中，默认的刀轴方向都是+Z轴，这是三轴固定铣的主要特点。我们的教程所主要探讨的也是这方面的知识。而为什么面铣默认的刀轴方向不是+Z轴呢？而‘垂直于第一个面'又是什么意思呢？其实在UG以前的版本中，面铣默认的刀轴方向也是+Z轴，这里默认的‘垂直于第一个面'是它UG新版本新增功能。‘垂直于第一个面'是UG明显的告诉你，面铣就是加工平面的，加工垂直于刀轴的平面，这是面铣的特性和优势所在。这也是所有教程所倡导的。‘垂直于第一个面'还有一个主要功能就在应用于变轴加工中而且是广泛的。这就是在上一节中刀
路生成在零件的下方的原因（系统所认为的所选面的垂直方向──法线矢量）。（下图
①所示）。学习完下面的案例就明白了怎样操作是正确的！

那怎么实现粗加工呢？看完并学习下面的案例：
第一步：打开文件X盘:\lizi\plan002.prt的文件，发现里面有一个平面铣的操作，这是我们刚开始学习的一个案例，发现这里面的平面铣的操作是错误的，我们借机来修正和练习一下：点击

进入

对话框，点击

按钮，

完成回到平面铣对话框，再次点击图标进入对话框，使用默认面模式选择图形中的零件所有加工的平面（不再图示说明自己操作），按
键完成会到平面铣对话框。点击

定义毛坯边界并把毛坯边界抬高到最高面（我想大家已经很熟了，不再附图示说明）。并同时定义如下参数

；

为2；点击

弹出

对话框，在策略选项卡中作如下设置

、

。生成刀轨完成后如下(上图②所示）。

第二步：点击图标

创建一个新的面铣操作，分别以PROGRAM、D16、WORKPIECE、MILL_ROUGH为父节点组，

键进入面铣对话框，首先改变刀轴的方向为+Z轴（下图③所示），然后在几何体定义区点击

图标，选择图形最底面（下图④所示）。测量图形最大垂直距离为45mm（下图⑤所示）。

第三步：指定某些参数：在刀轨设置定义区设定如下：

、

。点击

弹出

对话框，在策略选项卡中作如下设置

、

。确定完成生成刀轨如（下图⑥所示），看！同样生
成了粗加工的刀轨。这说明我们在前面对面铣加工原理的分析是正确的。但是一定要注意的是：必须把刀轴方向先改为+Z轴，才能进行下面一系列的操作。

163l2UGS · 发表于 2015-9-24 17:27

2:面铣和平面铣的区别所在：
①面铣和平面铣都能够生成工件的粗加工，二者有何区别呢？看上面的刀路好像差不多。但是我们经过下面的分析，你就会发现二者生成的刀路并不相同，这个就是面铣所存在的缺陷所在之处。来具体分析一下：

第一步：首先来分析平面铣PLANAR_MILL操作的刀路：在程序节点PLANAR_MILL上双击鼠标左键，打开PLANAR_MILL的平面铣对话框进入编辑状态，在操作定义区点击图标，出现

对话框，在图形中鼠标左键单击凸台上表面的刀轨，此时刀具显示在此位置，并同时在刀路数值列表中显示出该刀轨的坐标值：X=38.00、Y=13.00、Z=-7.00（上图⑦所示）。单击

选项，在图形中选择凸台上表面上的点，在信息栏中我们看到此点的坐标值。说明此凸台上表面的Z值为Z=-7。由此我们可以看到刀轨是正确的加工到位了（因为我们在操作中对于底面的余量设为0的）。同样的方法再次查看图形中底面的刀轨坐标值，以及其Z值（下图⑧所示），同样也按照我们的意愿准确的加工到位了。

第二步：再来分析FACE_MILLING面铣的刀路：在程序节点FACE_MILLING上双击鼠标左键，打开FACE_MILLING的面铣对话框进入编辑状态，在操作定义区点击图标

，出现

对话框，在图形中鼠标左键单击凸台上表面的刀轨，此时刀具显
示在此位置，并同时在刀路数值列表中显示出该刀轨的坐标值：X=27.461、Y=-22.00、Z=-5.870（上图⑨所示）。而我们知道此凸台上表面的Z值是Z=-7，我们同样的在参数设置中是按默认的底面余量为0的，而刀具仅加工到Z=-5.87，这就说明刀轨并没有加工到位。而是在此凸台上表面留有了余量。使用同样的方法再次查看图形中底面的刀轨坐标值，以及与其Z值比较，同样也发现没有准确的加工到位（刀轨Z坐标值为Z=-19.565），同样也留有了余量。通过分别模拟仿真比较加工后的实体图示也能看到这样的结果。（下图⑩所示：A平面铣加工后的结果、B是面铣加工后的结果）。

通过上面的分析，我们就知道面铣的确存在上面的缺陷，所以为了达到准确的加工目的──我们还必须在每一个平面位置、在粗加工之后附加一个精加工的刀路才行（见上面的图示：附加精加工刀路）。而至于如何添加精加工的刀路，我想通过前面的讲解大家应该很容易的就做到了，在此不再赘述。所以面铣具有两重性：既有高效简单的特性又有加工不到位的特性。当然这个加工不到位只存在于粗加工中，而对于平面的精加工，面铣的确是不二之选。
②:前面我们分析了面铣和平面铣在粗加工方面的区别，下面我们继续来分析平面铣和面铣在对于零件的轮廓精加工的区别：我们继续使用前面的案例图形，先来做一个平面铣的轮廓精加工：

第一步：重新创建平面铣操作：点击

图标在创建对话框中选择平面铣图标

→分别设置一下父级组：

、

→

完成进入平面铣对话框，首先定义零件边界，点击图标

出现创建边界几何体对话框，
按照我们以前教的方法，直接选择图形中的所有要加工的平面→完成返回到平面铣对话框，来继续定义毛坯边界，点击图标

出现创建边界几何体对话框，也是按照我们以前教的方法，直接选择图形中的最低的零件底面（下图1红色高亮的部分），至此定义完零件和毛坯边界。下面来定义底平面，点击图标

指定零件的加工最深度位置（下图2高亮的部分），到此定义完成所有需要的几何体。

第二步：定义必要的切削参数：在

定义区，设置切削的方法为

、点击

定义每刀切削的深度：类型

、切深为

，参数设置完毕→

完成返回平面铣对话框→点击

生成刀具轨迹。如下面（图3A）所示。发现生成的刀轨有一部分在外部（这是什么原因呢？自己考虑一下，如果还不清楚说明你前面的东西没有完全理解和掌握），我们现在只需要内部的刀轨，使用修剪功能来实现：点击

进入对话框，使用

、我们要修剪掉外部

，选择零件最底面→完成后再次生成刀轨如下面（图3B）所示。至此正确的完成零件的轮廓精加工。

第三步：来做一下面铣的轮廓精加工：同样重新创建一个面铣操作：点击图标

在创建对话框中选择平面铣图标

→也同样分别设置一下父级组：

、

→完成进入面铣对话框，首先定义改变刀轴的方向为+Z轴后，点击图标

出现

对话框，按照我们以前教的方法，直接选择图形中的最低的平面（如上图1红色高亮的部分）→完成返回到平面铣对话框，在

定义区，定义毛坯距离为

，设置切削的方法为

、

，至此定义完加工的范围和加工的每刀深度。生成刀轨的结果如（下图3C）所示。可以看到二者生成的刀轨基本上没有什么区别，而且面铣其操作的步骤要简单很多。

163l2UGS · 发表于 2015-9-24 17:38

我们继续来做分析和验证：

第四步：我们这一步的目的就是只要零件的外轮廓的精加工的刀轨：首先来生成平面铣的外轮廓刀轨：在刚创建的平面铣操作

上双击进入编辑对话框，因为我们只要一个外轮廓的刀轨，所以我们只需要定义一个部件边界，同时指定其材料侧为内部就可以了。首先去掉毛坯边界：点击图标

后，选择

完成回到平面铣对话框即可去掉毛坯边界；再次需要去掉修剪边界：点击图标

后，也同样选择完成回到平面铣对话框即可去掉修剪边界。再次需要重新指定一下底平面的位置为零件的最低平面处，以保证可以加工到零件的最低位置：点击图标后，重新指定其位置为工件的最低位置即可；→修改部件边界单击图标

进入

对话框，

确定后，选择使用

模式，先指定材料侧为‘内部'后，再指定其边界平面位置为零件最高面，再依次按顺序选择零件底部边缘线（下图4）所示，

2次返回对话框，其它的参数不必再修改，直接生成刀轨如（下图5）所示。

第五步：来生成一下面铣的外轮廓精加工：首先我们来分析一下面铣能否能生成外轮廓的刀轨呢？根据前述的面铣加工原理，我们只能选择加工面并指定其要去除的材料量，即是说面铣只能去除加工面之上的毛坯材料，而不能去除加工面周围的材料，因为没有办法来定义其周围的材料，换句话说只能定义其上的材料。所以面铣不能够加工所选加工面的外轮廓，可是我们在前面的案例中（本章第一节中的图⑤⑥以及本例中的上图3C），是能够进行加工轮廓的，这是什么原因呢？面铣能够加工零件内部所选加工面的轮廓，但面铣不能够加工所选加工面的外轮廓。仔细理解这句话，因为面铣你只要给定其加工的大范围，那么面铣就会知道在零件内部的加工面的周围的材料量，因为其自动避免过切零件内部形状的原理，同时考虑使用轮廓的切削方法，所以就能够加工出零件内部所选加工面的轮廓。这在上面的案例中，都是加工零件内部的而非加工零件的外轮廓。

③:我们继续来分析平面铣和面铣在对于零件的平面精加工的区别：
第一步：首先打开一个零件：X盘:\lizi\plan005.prt的文件如（下图①所示），并进入加工环境。我们要对此工件中的红色显示平面进行精加工。首先来进行创建平面铣的刀轨：定义加工坐标系并与工作坐标系重合，并定义到零件的最高中心位置—→在WORKPIECE中定义零件几何体与毛坯几何体；—→使用一把D=6的刀具（自己创建刀具）创建平面铣操作；—→定义部件边界：面模式选择、材料侧为外部（因为要加工内部）选择此加工面，指定底平面也为此面。设置如下参数：

、刀间距为

、

，生成刀轨如如（下图②所示）。

第二步：进行创建面铣的操作刀轨：使用同样的父级组设置（程序、刀具、几何体、方法），进入面铣对话框，
直接选择此加工面；—→也设置与平面铣一样的如下参数：

、刀间距为

、

，生成刀轨如上图（图③）所示。

第三步：验证分析：我们来观察这两个操作生成的刀路，几乎没什么区别。我们把它们都打到2D状态进行查看（开到2D状态的方法是：在操作对话框中单击

展开定义区——点击

图标弹出

对话框——

即可）。下图A、图AA是平面铣的刀轨；图B、图BB是面铣的刀轨。

仔细观察上图A与上图B的区别，黄色线圈就是2D状态的刀具显示；再仔细观察图AA与图BB的刀具位置的区别。我们就会发现平面铣的刀具位置正好与所选边界的轮廓线相切（图AA），而面铣的刀具位置则过切了轮廓线，说明刀具的确过切到曲面位置。这就是平面铣与面铣在精加工平面时的区别。为什么会出现这种情况呢？面铣不是自动检查整个零件不会发生过切吗？刀路过切了零件为什么系统也没有给出一个报警呢？面铣是不是真的不安全呢？
分析结论：①，面铣是安全的，它发生的过切是正常的，是在所设定的公差范围内的正常过切。所以系统就没有给出一个报警！

1，面铣它发生正常的过切是因为它的计算刀轨的方法与平面铣不同。平面铣就是严格的按照边界进行加工，它是以控制刀具运动为目的！。而面铣则是以加工干净材料为目的！所以对于一般的加工，面铣就足够了，如果加工的精度要求特别高，就可以采用平面铣进行加工。
讲解到这里，我们的平面铣和面铣课程就告一段落了，你会发现我们的课程与市场上的课程有着很大的不同，我们重点分析UG加工的本质及加工的思想，这是你真正明了UG的核心精髓，是以后真正灵活应用UG的基础。因为你知道：即使所有的参数命令都明白，对于实际的加工你也无从着手。UG对于你来讲只是一些知识的堆积罢了！同样即使你学习过很多的实际案例教程，你也只是知其然而不知所以然而已。如果你真正的明了UG的加工精髓，再加以命令参数的细化、实际案例经验的积累，一个UG使用高手必然是你！而UG这个核心精髓，正是本书所带给你的！希望你对于本教程多多练习几遍，直至完全明了为止！！我们期待下一篇章的更为精彩的讲解——

13488720615 · 发表于 2015-11-20 22:23

学习了谢谢了

tkchzqkm · 发表于 2016-1-16 14:18

谢谢分享

shock19852003 · 发表于 2016-5-7 17:08

l楼主说的这么好，怎么没有看到连接啊

cxug · 发表于 2016-6-19 04:31

对于我这样的新手来说，此帖清楚的指明了学习的方向。真诚感谢，楼主费心了！

凡夫俗子啊 · 发表于 2016-6-19 08:55

文库里有，只是不全，版主有型腔铣之后的章节吗？

lijiefang123 · 发表于 2016-9-18 00:56

学习学习！！！！

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