第4章 表面铣 表面铣是通过选择平面区域来指定加工范围的一种操作。主要用于要加工区域为平面，表面余量一致的零件。表面铣是平面铣削模板里的一种操作类型。与平面铣相比，它不需要指定底面，加工深度由设置的余量决定。因为设置深度余量是沿刀轴方向计算，所以加工面必须和刀轴垂直否则无法生成刀路，在加工中心上铣模板表面，如图4.1所示。

4.1 平面铣削模板概述 平面铣削（mill_planar）模板是在水平切削层上创建刀路轨迹的一种加工类型。它编制的程序用在3轴（或3轴以上）数控铣床，加工中心上面。其中程序的特点是数控机床的任意两轴联动，另外一轴做周期性的运动。

4.1.1 平面铣削对象 在UG NX6.0里面，加工零件的对象可以是实体、曲面或线条等数据，其加工区域为平面的零件均可以利用平面铣削来编程加工。 说明：如果零件数据类型为实体，软件会自动计算避让，干涉，能减少刀具与零件之间碰撞，过切等。如果是非实体数据最好转为实体数据后再编程加工。

4.1.2 子类型分类 在平面铣削（mill_planar）模板里面操作子类型一共是15个，如图4.2所示。当鼠标停留在某个子类型上时，就会出现相应的名称，每个子类型按照图4.2里面的顺序排列，对应的英文图标翻译成中文如表4.1所示。

4.2 表面铣实例 现在以图4.3所示零件箱盖为例，已知零件外形尺寸为200×100×18、材料为45﹟钢。毛坯由铸造方法得到，待加工表面余量为1。

4.2.1 加工工艺分析 箱盖毛坯切削材料的工步有：铣表面、钻孔、倒角，所有工步都可以在数控机床上一次装夹完成加工。其中本例的加工工步是铣表面。采用的操作是表面铣、切削方式为平行往复式。具体铣表面的加工工艺如下所示。 装夹：台虎钳。 刀具：直径35圆角半径为2的面铣刀。 量具：游标卡尺。 切削用量：主轴转速800r/min，进给量600mm/min，切削深度2mm。 说明：机械加工工艺过程是一个比较复杂的过程，依工厂具体情况而定。由于本书篇幅有限只能作简单分析，读者可以翻阅机械加工类书籍来参考。

4.2.2 CAM设置 箱盖加工采用的操作是表面铣，应该进入的加工环境为平面铣削（mill_planar）模板。具体的步骤如下： （1）启动NX6.0，打开箱盖零件（光盘\Example\ch4\4.2\xg.prt）。 （2）单击【开始】|【加工】按钮，进入加工环境，弹出【加工环境】对话框，如图4.4所示。 （3）单击【CAM会话配置】下拉列表框，选择cam_general；单击【要创建的CAM配置】下拉列表框，选择为mill_planar。 （4）单击【确定】按钮，进入加工环境界面。

4.2.3 创建几何体 进入加工环境，一般先创建几何体作为表面区域铣的父节点。本次操作需要设置的几何体有：机床坐标系（MCS_MILL）和切削几何体（MILL_GEOM）。 说明：平面铣削模板初始化后就带有一组几何体，一般情况下只是设置现有的几何体，如果有特殊要求比如多个零件，检查体或几何体误删等才需要创建。 箱盖忽略四个角上的螺丝槽就是长方体样式。那么箱盖采用四面分中，上表面对刀来找正机床坐标系比较容易。 1．切换几何视图 2．坐标系设置 箱盖的加工表面为矩形，坐标系最适合的位置为表面中心。 3．创建切削几何体 切削几何体包含：指定部件（零件）、指定毛坯（加工时的毛坯）和指定检查（使用的夹具）。

4.2.4 创建刀具 刀具是任何UG加工操作都必须要创建的父节点。在实际操作当中一把刀可以被一个操作使用，也可以被多个操作使用。本例需要创建一把直径为32圆角半径为2的面铣刀。

4.2.5 创建操作 当操作所需要的几何体、刀具都创建以后。创建表面区域铣操作，其主要任务是调用设置好的几何体，刀具等父节点和设置加工的参数。 （1）切换视图为几何视图。 （2）右击WORKPIECE按钮，弹出下拉选项框。单击【插入】｜【操作】按钮，弹出【创建操作】对话框，如图4.14所示。 （3）单击选择表面区域铣图标，操作名称默认。 （4）单击【刀具】按钮，弹出下拉选项框，切换成D35R2刀具。 （5）单击【确定】按钮，弹出【面区域铣】对话框，如图4.15所示。

4.2.6 设置几何体 操作创建好以后，接下来设置几何体。本操作需要指定切削区域。 4.2.6 设置几何体 操作创建好以后，接下来设置几何体。本操作需要指定切削区域。 （1）单击指定切削区域图标，弹出【切削区域】对话框，如图4.16所示。 （2）鼠标移到工作区，单击零件顶面完成选取。 （3）单击【确定】按钮，完成退出【切削区域】对话框。

4.2.7 刀轨设置 刀轨设置的主要作用是设置刀具的运动轨迹和速度，本操作的刀轨设置需要改变的参数有：切削模式和进给和速度。 4.2.7 刀轨设置 刀轨设置的主要作用是设置刀具的运动轨迹和速度，本操作的刀轨设置需要改变的参数有：切削模式和进给和速度。 （1）单击【刀轨设置】标签，弹出【刀轨设置】选项卡。 （2）单击【切削模式】按钮，弹出下拉选项框，切换为【往复】模式，如图4.17所示。 （3）单击【进给和速度】按钮，弹出【进给和速度】对话框。按照图4.18所示输入各参数。 （4）单击【确定】按钮，完成退出【进给和速度】对话框。

4.2.8 操作 操作标签主要是计算出刀具的运动轨迹和刀轨的仿真模拟，其中程序的仿真模拟可参考第13章前置仿真模拟。 4.2.8 操作 操作标签主要是计算出刀具的运动轨迹和刀轨的仿真模拟，其中程序的仿真模拟可参考第13章前置仿真模拟。 （1）单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡。 （2）单击生成图标，软件将计算出刀具的运动轨迹，如图4.19所示。 （3）单击【确定】按钮，完成退出【面区域铣】对话框。 注意：严格按步骤来就没有问题，如果没有做出图4.19所示的效果，请仔细对照实例里的各个步骤，逐步、仔细地检查调整。

4.3 表面铣共同选项 在平面铣或者其他类型模板里，子类型都有很多共同的选项，如图4.20所示。这些选项（刀轴、进给、速度等）的设置过程、参数在每个类型里几乎是一样的。为了方便学习，对比出子类型的区别，这里将集中讲解。

4.3.1 几何体 几何体是定义当前操作所需要加工的部件、被加工区域、使用的检查体等，打开几何体选项卡，如图4.21所示。 1．几何体 4.3.1 几何体 几何体是定义当前操作所需要加工的部件、被加工区域、使用的检查体等，打开几何体选项卡，如图4.21所示。 1．几何体 2．指定部件 3．指定检查体 4．指定切削区域 5．指定壁几何体

4.3.2 刀具 刀具是操作很重要的父节点，如果在【创建操作】对话框有指定刀具，就不需要再设置。在刀具选项卡可以选择、新建和编辑刀具。打开【刀具】标签，刀具的各按钮含义如下： 选择：单击方法图标，弹出下拉列表框，切换为合适的刀具类型。 新建：单击新建图标，进入创建对话框，新建方法参照第2章。 编辑：单击编辑图标，进入刀具参数对话框，修改需要改变的参数。

4.3.3 刀轴 刀轴即定义机床的主轴方向（刀具的轴心方向）。一般数控机床的主轴是固定的，默认为+ZM轴。在五轴数控机床里面，机床的主轴可以摆动。根据实际加工的需要来调整轴方向。 打开【刀轴】下拉选项框，如图4.22所示。共有两项：+ZM轴和指定的矢量。具体内容如下所示。 +ZM轴：默认不变。 指定的矢量：单击轴图标，弹出下来选项框切换为【指定的矢量】按钮。弹出矢量对话框，设置所需要的矢量。

4.3.4 刀轨设置 刀轨设置的主要作用是设置刀具的运动轨迹和进给，比如：进退刀的形式、切削参数、加工后的余量等。它是平面操作中参数最重要的一栏，打开【刀轨设置】选项卡，如图4.23所示。刀轨设置一共有10个选项，具体含义如下所示。

4.3.5 切削参数 切削参数主要是对刀具切削路线更精确的设置。单击【切削】按钮，弹出进下拉选项框，如图4.29所示。切削参数里面包含：策略、余量、连接、空间范围和更多。一般软件会自动设置好参数，编程人员可以默认不变节省时间和精力。

4.3.6 策略 策略指加工路线的大的设置，对加工结果的效果起主导作用。主要是切削角、壁清理和毛坯经常需要设置，其他一般可以默认不变。 4.3.6 策略 策略指加工路线的大的设置，对加工结果的效果起主导作用。主要是切削角、壁清理和毛坯经常需要设置，其他一般可以默认不变。 1．切削方向:设置进给方法和与刀具旋转方向，有顺铣方法还是逆铣方法两种，如图4.30所示。 2．切削角:切削角指切削时路线的角度。单击【切削角】按钮弹出下拉选项框，里面一共有3种：自动，用户定义和最长的线。 3．壁清理:加工区域完成之后，壁是否要精加工一次。做过清理之后的壁上就没有大量凸起的残料。单击【步进】按钮，弹出下拉选项框。一共有3种：无、在起点和在终点。

4.3.7 余量 余量主要用在公差配合里或是为达到某一精度时，要求在操作时留下的加工余量。在UG_CAM里面还有检查余量、毛坯余量等。余量选项卡，如图4.37所示，各按钮含义如下：

4.3.8 非切削运动 非切削运动主要是设置进刀退刀的方式、抬刀、避让等，它在切削过程起着辅助切削的作用。往往零件产生过切主要是因为它的设置不恰当造成。非切削运动对话框，如图4.44所示。

4.3.9 进刀 刀具切入工件时所走的轨迹样式。它对零件表面质量和选择刀具有很大的影响。特别是封闭的区域，选择刀具不当会造成刀具的损坏。进刀根据区域分为两类：封闭区域和开发区域。 单击【进刀类型】按钮弹出下拉选项框，可选择的进刀方法一共有4种：螺旋线、沿形状斜进刀、插铣和无。具体内容如下所示。 1．螺旋线进刀 2．沿形状斜进刀 3．插铣 4．无

4.3.10 开始/钻点 开始/钻点是对在进刀/退刀更详细的设置。如进退刀的重叠，切削的起点等。单击【开始/钻点】标签，弹出【开始/钻点】选项卡，如图4.48所示。开始/钻点里面有3种方式：重叠距离、区域起点和预钻孔点。

4.3.11 传递/快速 传递/快速用于有多个加工区域或者切削路线不连续的情况下，刀具的运动轨迹做相应的变化。如抬刀，避让等。单击【传递/快速】按钮，弹出下拉选项框如图4.54所示。共有3种：安全设置、区域内和区域之间。具体内容如下所示。

4.3.12 进给和速度 在零件加工的过程当中，需要提高效率又要保障加工质量。编程人员就要恰当设置机床的切削速度和进给率等。单击【进给和速度】按钮，进入【进给】对话框，如图4.63所示。设置有时候切削速度和进给率并不清楚，可以依靠软件自动计算。具体内容如下： 方法一：直接输入机床运动的主轴速度和进给率。 方法二：自动设置。以表面速度、每齿进给量等，软件自动计算出主轴转速，进给速度等。

4.3.13 操作 操作的主要作用是生成、重播刀具的轨迹，以及模拟加工等任务。单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡，如图4.66所示。一共有4项：生成、重播、确定和列表。具体内容如下： 生成：计算出操作的刀具轨迹。 重播：重播已计算好的刀具轨迹。 确定：模拟加工。 列表：输出CLSF格式文件

4.4 NC助理 NC助理是UG_CAM推出的一个简单、实用的分析工具。它可以分析的数据类型有4种：级别、拐角、圆角和拔摸角。通过它对加工工艺分析（选择刀具、适合的操作类型、加工方法）有很大帮助。

4.4.1 分析类型 单击【开始菜单】|【分析】|【NC助理】按钮，弹出【NC助理】对话框，如图4.67所示。单击【分析类型】按钮，弹出下拉列表框。各项含义如下： 级别：分析零件的水平面和面的高度、确定刀具长度、是否需要加长杆等。 拐角：分析轴心在垂直面上的圆角，确定刀具最小直径。 圆角：分析轴心在水平面上的圆角，确定刀具圆角半径。 拔摸角：分析零件侧壁的倾斜角度，确定操作方法、刀具类型。

4.4.2 分析前设置 分析前设置是公差、设置参照、限制等准备工作。只有进行了分析前设置，才能准确无误的进行分析。根据零件的复杂程度，分析前的设置略有不同。具体内容如下所示。 参照矢量：用于分析功能所需要的垂直参照方向。 参照平面：用于分析的水平参照平面。 公差：分析时允许的误差大小。 限制：分析时数值的范围。

4.4.3 梅花盘分析实例 如图4.69所示为梅花盘零件。零件为圆柱体样式120×20，毛坯为半成品件所有上表面余量为0.5。现要求要加工对零件进行分析。 （1）启动NX6.0，打开梅花盘零件（光盘\Example\ch4\4.4\nczl.prt）。 （2）单击【开始】|【加工】选项，进入加工环境。 （3）单击【菜单栏】|【分析】|【NC助理】选项，进入【分析】对话框。

4.5 梅花盘实例 启动NX6.0打开梅花盘零件（光盘\Example\ch4\4.5\mhp.prt），如图4.72所示。在梅花盘实例中，将采用前一节NC助理分析过的数据作为参照，本实例重点是：创建检查体、混合切削模式。

4.5.1 工艺分析 零件为圆柱体样式尺寸为120×20，毛坯为半成品件上表面余量为0.5。现要求要加工的工序是精加工上表面。零件为圆柱体样式加工区域较多，夹具要尽量避开加工区域。铣表面的加工工艺如下： 装夹：专用夹具。 刀具：直径12的平铣刀。 量具：游标卡尺，刀口尺。 切削用量：主轴转速1500r/min，进给量800mm/min，切削深度0.5mm。 说明：专用夹具装夹比较复杂，在编程当中只需要考虑刀具和检查体的干涉，专用夹具装夹简化为一螺栓和螺母。

4.5.2 CAM设置 本例加工工序为铣表面，梅花盘零件需要设置的是平面铣削模板，具体步骤如下。 （1）单击【开始】|【加工】按钮，弹出【加工环境】对话框，如图4.73所示。 （2）单击【CAM会话配置】下拉列表框，选择cam_general，单击【要创建的CAM配置】下拉列表框，选择为mill_planar。 （3）单击【初始化】按钮，进入加工环境界面。

4.5.3 创建几何体 本小节操作需要创建的几何体有：机床坐标系（MCS_MILL）和切削几何体（MILL_GEOM）。 4.5.3 创建几何体 本小节操作需要创建的几何体有：机床坐标系（MCS_MILL）和切削几何体（MILL_GEOM）。 1．机床坐标系位置设定 梅花盘整体为圆柱体样式。分中采用上表面圆心对刀，为机床坐标系位置，具体步骤如下。 （1）进入操作导航器切换几何视图，坐标系设置 （2）双击操作导航器内MCS_MILL按钮，打开Mill Orient对话框。 （3）单击CSYS对话框图标，弹出CSYS对话框。 （4）单击【类型】下拉列表框，切换为动态类型。移动坐标系的原点到零件上表面圆心，如图4.74所示。 2．创建切削几何体 梅花盘的切削几何体需要指定的有：指定部件、指定毛坯和指定检查。

4.5.4 创建刀具 本例需要创建一把直径为12的铣刀，具体步骤如下。 （1）按照前面切换成视图的方法，切换成机床视图。 4.5.4 创建刀具 本例需要创建一把直径为12的铣刀，具体步骤如下。 （1）按照前面切换成视图的方法，切换成机床视图。 （2）右击GENERIC_MACHINE按钮，弹出下拉选项框。单击【插入】｜【刀具】按钮，弹出刀具类型对话框。 （3）单击端铣刀图标，在名称栏输入d12，如图4.83示。 （4）单击【确定】按钮，弹出【铣刀-5参数】对话框，按照图4.84所示设置参数。 （5）单击【确定】按钮，完成退出【铣刀-5参数】对话框。

4.5.5 创建操作 本实例需要创建操作子类型为表面区域铣操作，具体步骤如下。 4.5.5 创建操作 本实例需要创建操作子类型为表面区域铣操作，具体步骤如下。 （1）切换视图为几何视图，右击WORKPIECE，弹出下拉列表框。 （2）单击【插入】｜【操作】按钮，弹出【创建操作】对话框。 （3）单击选择表面区域铣图标。如图4.85所示。 （4）切换刀具为D12，其他参数默认。 （5）单击【确定】按钮，进入【面区域铣】对话框，如图4.86所示。

4.5.6 设置参数 本操作需要设置的参数有创建加工区域、刀轨设置等，具体步骤如下。 1．创建加工区域 4.5.6 设置参数 本操作需要设置的参数有创建加工区域、刀轨设置等，具体步骤如下。 1．创建加工区域 创建加工区域按照分析创建，具体的步骤如下。 （1）单击切削面图标，弹出【切削区域】对话框，如图4.87所示。 （2）鼠标移动到工作区，单击选定要加工的面。 （3）单击【确定】按钮，完成退出【切削区域】对话框。 2．刀轨设置 刀轨设置需要设置的有切削模式、步进、余量等。

4.5.7 操作 本次操作需要生成刀具轨迹和加工模拟来观察加工的效果。 1．生成 2．刀轨模拟 4.5.7 操作 本次操作需要生成刀具轨迹和加工模拟来观察加工的效果。 1．生成 2．刀轨模拟 刀轨模拟在编辑工具条确认上完成，具体步骤如下。 （1）单击编辑工具条确认图标，弹出【刀轨可视化】（加工模拟）对话框，如图4.94所示。 （2）单击2D标签，切换成2D动态选项卡。设置速度滑块为3。 （3）单击播放图标，模拟开始，软件将显示出毛坯，刀具做较真实的切削毛坯运动。 （4）加工模拟完毕，单击【确定】按钮，完成退出【刀轨可视化】对话框。 （5）单击【确定】按钮，完成退出指定参数对话框。零件表面操作完成。

4.6 练习题 1．表面铣适用于什么形状的零件? 2．平面铣模板有哪些操作子类型?具体可以分为几类？ 3．自定义切削角的参照是什么? 4.6 练习题 1．表面铣适用于什么形状的零件? 2．平面铣模板有哪些操作子类型?具体可以分为几类？ 3．自定义切削角的参照是什么? 4．检查体练习实例