NX CAM 5 axis_machining_training_projection_method_and_tool_axis

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Siemens PLM Software
多轴加工培训 Session 2
 Prepared by: Paul Ji

Lesson 3 投影的概念和 NX 的投影方法
1. 课程学习目的：
本节课程主要了解多轴加工的各
种投影方法。
2. 课程学习目标：
区分各种多轴加工中用到的各种
投影方法，如点投影，线投影，
平行光源投影等；能在创建操作
时恰当使用合适的投影方法。
要点：
1. 理解各种投影的概念
2. 学习使用 NX 提供的各种投影方
法

物理世界中存在的投影方法
物理世界中常见到三类光源，即点光源（如日光灯泡），线光源（日光灯
管）和平行光源（如太阳照射地球情况下，太阳光源）。
相应的在 NX 软件中，我们也将按照上述的概念来讲解这三类光源的投影
方法以及较特殊的一类环绕光源类。
点光源类： Away from point ， Towards point
线光源类： Away from line ， Towards line
平行光源类： Specify Vector ， Tool axis （很难定义属于那一类，暂时按定轴考虑将它归类在平行光源
类）
环绕光源类： Normal to drive, Towards drive （较特殊）

NX 刀轨投影原理
Projection vector
contact Point output Point
Points out of :
curves
Boundary
Surface
Tool
Projection vector
Tool Axis
Drive Point
Machining side
NX 通过指定的驱动方法创建内部驱动点（也可称之为驱动刀轨） . 然后再将驱动点沿着指
定的投影向量向零件投影直于刀具到达零件表面，进而产生最终刀具位置来输出刀尖座标点
（即是实际加工刀轨），如果没有零件被指定 , 将不会产生投影。
投影向量始终指向被加工的一侧
刀轴矢量始终与投影方向相反 ( 相对于零件面 )
刀轴矢量可被单独控制
刀尖中心始终位于投影矢量上

点光源类
Away from point Towards point
参看讲解 part ： ../demo/projection_point.prt
对于本例为了明显的讲解投影方法我们规定刀轴方向为 Normal to Part ，此时的刀轴方向就是投影方向的反方向。
光源
光源

线光源类
Away from line Towards line
参看讲解 part ： ../demo/projection_line.prt
对于本例为了明显的讲解投影方法我们规定刀轴方向为 Normal to Part ，此时的刀轴方向就是投影方向的反方向。
光源光源

平行光源类
Specify Vector & Tool Axis （按定轴考虑归类）
参看讲解 part ： ../demo/projection_vector.prt
对于本例为了使得平行光源投影效果明显，将在一个斜面上距离，行距的变化将反映投影刀轨和实际刀轨之间的因投
摄矢量造成的效果。
光源

环绕光源类：
Normal to drive Towards drive
参看讲解 part ： ../demo/projection_Normail_Drive.prt 和 ../demo/projection_Towards_Drive.prt
对于上述两种投射方法仅仅在 Surface area 驱动方法中存在，从客户角度我们不建议区分 Normal to Drive 和 Towards
Drive 方法，凡是在 Normal to Drive 不能生成合理刀轨时，即采用 Towards Drive ，因此对于一般客户推荐采用 Towards
Drive 方法。

补充内容投影原理的具体应用情形
驱动点投影到零件表面驱动路径沿与投影向量相同的方向投影
投影向量的方向决定零件的加工侧朝向线投影向量离开线投影向量

补充内容投影原理的具体应用情形
警告 :
当心 : 当使用从点发散或从线发散作为投影向量时 , 从工件表面沿投影向量到焦点或焦线的最短距离必须大于刀具半径 , 如
下图所示 . 刀具末端必须能够沿着投影向量定位到焦点或沿着焦线的任何地方而不过切零件
刀具不会过切零件面
当刀具沿着投影向量从焦线向零件表面定位时 , 刀具过切零件表面
投影选项
光源光源

投影选项
固定投影向量 , I,J,K 分量的值分别为 0,0,-1
固定投影向量 , 由一已存在直线定义
固定投影向量 , 由两点定义
固定投影向量 , 由相切于曲线定义
固定投影向量 , 由球座标定义由刀轴定义的投影向量

投影选项
从点向外发散投影向量聚向点投影向量
从线向外发散投影向量朝向线投影向量
正交于驱动面投影向量
Swarf Ruling 投影向量User Function 用户自定义投影功能
CAM Exit Name CAM 入口变量名

投影选项
朝向驱动 (Toward Drive)
Toward Drive Normal to Drive
•为型腔加工设计
•驱动面位于零件面的内侧
Use Toward Drive to mill the inside of a cavity
Defining the Material Side
T = Tool, D = Drive Surface, P =
Part,
PV = Projection Vector,
MS = Material Side normal
vector
Recommended Material Side
Tool Path Motion Opposite
to Drive Path
Drive Tool Interferes with Part
Tool Doesn't Fit Inside Drive Surface
Part Feature Inside of Drive Surface

正确设定投影矢量的建议
Part Feature Inside of Drive Surface
驱动刀轨本身并非刀轨 . 驱动刀轨必须沿投影向量投影至零件表面才能产生刀轨 . 投影向量的选择对于产
生高质量的刀轨是至关重要的 . 建议如下 :
• 在向量与目标曲面不会平行时的情况下 , 使用 Tool Axis or Specify Vector 选项
• 当有很多加工面的组合 , 使用单一向量无法产生足够的角度覆盖所有曲面时 , 使用 Away
from Point, Toward Point, and Away from Line, Toward Line 选项
• 确保你所选择的点或线的位置满足 : 当从或向所指定的点或线投影时 , 刀具能够到达整个加
工区域进行切削 . 当使用离开方式时 , 确保在刀尖位于指定的点或线时 , 刀具不会过切工件 .
当加工型腔时 , 使用 Away from Point 或 Away from Line . 当加工型芯时 , 使用 Toward
Point 或 Toward Line.
• 以上选项不依赖于驱动曲面的法线矢量 , 在刀具半径大于零件的上某些特征 ( 如拐角半径 ,
角落等 ) 的情况下 , 适于使用这些选项
• 当驱动曲面的法线矢量被很好的定义且变化非常光顺时 , 使用 Normal to Drive 及
Toward Drive 选项 . 使用加工 Toward Drive 型腔 , 使用 Normal to Drive 加工型芯 .
• 在刀具半径大于零件的上某些特征 ( 如拐角半径 , 角落等 ) 的情况下 , 不适于使用这些选项

关于公差
Part
surface
Drive Point 1
Drive Point 2
Additional Point
Additional Point
outtol
intol
当两个点被投影至零件表面之后 ,NXCAM 会测量在切削参数对话框内设定的公差是否被满足
. 如果不满足 , 则会在此两点之间插入新的点 , 直至内外加工公差被满足
 最好将驱动点的公差设定与切削公差匹配

残留高度的计算 (calculation of scallop height)
Scallop height
stepover
曲面残留高度取决于刀具加工步距
NX 依据设定的残留高度计算步进距

残留高度的计算基于切削样式而非于基于工件表面 !
NX 内基于残留高度的五轴刀轨将于驱动曲面上或其它驱动模式下 ( 多数为 2D) 进行计算 ,
然后投影至零件面
此种方式的结果将在最终零件表面产生不同的残留高度
残留高度控制 (Scallop height control)
fixed stepover
Variable scallop height

投影方法练习（ 1 ）
 使用点、线投影方法，建立恰当
的驱动表面，选择合适的操作类
型，加工工件的外表面
加工电影参看 core_point.avi
core_line.avi
..partcore.prt

 使用线投影方法，选择绿色驱动
表面，选择合适的操作类型，加
工工件的外表面
加工电影参看 cavity_mill.avi
..part cavity_mill.prt

 使用环绕投影方法，选择合适的
操作类型，加工叶轮叶面
加工电影参看 cam_complete_impeller.avi
..part cam_complete_impeller.prt

Lesson 4 NX 的驱动方法
1. 课程学习目的：
本节课程主要了解多轴加工的驱
动方法。
2. 课程学习目标：
清晰的区分各种多轴加工中用
到的各种驱动方法，如 Surface
Area ， Boundary ， Streamline
。
要点：
1. 理解各种驱动方法的原理
2. 学习使用 NX 提供的各种驱动方
法

 A new approach to the generation of
toolpaths
 Flowing like a fluid over the part topology,
irrespective of the way it was modeled
 Creates free flowing paths that naturally
follow the contours of the overall part.
 Driven by powerful, user guided automation
Streamline 驱动方法

作用及加工对象
通过指定 Flow curves 和 Cross curves 来创建一个放样曲面作为驱动曲面
去加工待加工的区域。在曲面 UV 网格不均匀时，其刀轨质量仍然可以保
持较好。 Streamline Surface Area
..demostreamline.prt

流线加工驱动几何
指定 Flow curves 和 Cross curves 驱动几何线，由上述曲线生成驱动面，
产生分布驱动点。

Streamline 驱动方法（续）
1. 在选择了 Cut Area 后， Automatic 时下，
系统会根据所选区域自动推断产生 Flow
和 Cross curves ；在推断产生的 Flow 和
Cross curves 不适合时，可手工指定。手
工指定时，每添加一条新的 Flow 或
Cross curve 前，需要单击 Add New
Set 。
2. Cut Direction 中提供了可供选择的 8 个切
削方向，只需选择相应的箭头，即可确保
走刀方向。
3. 使用百分比的形式设定加工区域。

曲面流线刀轨示例（ 1 ）
..demostreamline1.prt
加工电影参看 streamline1.avi
..demostreamline2.prt
加工电影参看 streamline2.avi

曲面流线刀轨示例（ 2 ）
..demomold_cavity.prt
加工电影参看 mold_cavity.avi
..demo 20a_demo.prt
加工电影参看 20a_demo.avi

曲面流线刀轨练习（ 1 ）
五轴等高
Optimized
Cut Level
刀具 : BM20
可变轴轮廓
铣
曲面驱动 ,
向量插补
刀具 :
BM12
创建辅助曲
面
可变轴曲面
流线
向量插补
刀具 :
BM12
创建辅助曲
线
固定轴曲面
流线加工
投影方式 :
正交于驱动
刀具 : BM12
 使用 Streamline 驱动方法，完成上述流线加工。
加工电影参看 streamline_hood_1.avi & streamline_hood_2.avi
..partstreamline_hood.prt

曲面流线刀轨练习（ 2 ）
 使用 Streamline 驱动方法，完成上述流线加工。
加工电影参看 auto_mould.avi
..partauto_mould.prt

Surface Area 驱动方法
作用及加工对象
在驱动曲面的网格上建立一组点的阵列，用这些驱动点沿着指定投影方向
投影到指定的待加工零件表面生成刀轨，若不指定加工表面则直接在驱动
面生成刀轨。它常可用于可变轴铣削加工形状复杂的表面，也可用于固定
轴加工复杂零件表面。零件表
面
驱动表
面
刀轴垂直于驱动
表面

曲面区域驱动几何
为了使驱动曲面上生成的驱动点均匀，通常要求驱动面光顺，形状不要太
复杂，以便产生整齐的行列网格。

1.初次选择曲面时，应按照
先后顺序选取，选完一列
，单击“ Select New
Row” 选择新的列。
2.在选择网格面时可能由于
Tolerance 过小，弹出提示
信息，此时只需要在
Preference  Selection 中
修改 Tolerance 即可。

曲面区域驱动参数
表面余量 Surface Stock ：用于定义加工后表面上留下材料层的厚度。
刀具位置 Tool Position ：用于定义刀具与零件表面的接触点位置。
切削方向 Cut Direction ：用于指定切削方向和开始第一刀切削的位置。
材料侧 Flip Material ：用于将材料侧的方向反向。
切削区域 Cut Area ：用于确定驱动表面中的多大范围用于产生操作刀轨
。

曲面区域驱动参数
切削步长 Cut Step ：用于确定沿切线方向上相邻两驱动点之间的距离，
以确定加工精确程度。
切削步距 Stepover ：用于定义相邻两刀之间的距离。

1. 可使用百分比或对角线形式设定加工区
域
2. 指定的切削方向
3. 指定材料侧
4. 步距的指定可以是残留高度也可以是步
距数
5. More 折叠菜单里，可以通过 Number
或者 Tolerance 设定每个 cut step 中的
投影点数量
6. 对于在驱动刀轨发生过切时，采用的避
让方式

Surface Area 刀轨练习（ 1 ）
..partsrf_area_9.prt
 使用 Surf Area 操作类型，加工
工件外表面
加工电影参看 srf_area_9.avi

 使用 Surf Area 类型，加工叶轮
叶面
加工电影参看 cam_complete_impeller.avi
..part cam_complete_impeller.prt

 使用 Surf Area 类型，加工叶轮
叶面
加工电影参看 r1.avi
..partr1.prt

Boundary 驱动方法可以是使用 boundary 或者 loops 来定义切削加工区域。
Boundary 不依赖于零件表面的形状和尺寸，但 loops 却只能是零件表面的
外边界环，切削区域可以由 bounday 、 loops 或两者来进行定
义。 Boundary 定义范围内的切削区域将产生驱动刀轨，驱动刀轨沿投影方
向投影到零件加工表面生成加工刀轨。
Boundary 驱动方法

Boundary 驱动方法中刀具的几种位置。

驱动刀
轨
边界
加工区
域
加工刀
轨
..demovx_4.prt

Boundary 刀轨练习（ 1 ）
 使用 boundary 驱动类型，加工
工件上表面
加工电影参看 jdb_vx_0.avi
..partjdb_vx_0.prt

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Notas do Editor