第5章 平面铣•平面铣（planar milling）是用于平面轮廓、平面区域或平面孤岛的一种铣削方式它通过逐层切削工件来创建刀具路径，可用于零件的粗、精加工尤其适合于需大量切除材料的场合，如图5.1所示 5.1 平面铣基础•本节将要介绍平面铣类型、平面铣操作流程以及平面铣与表面铣的区别使读者能够通过介绍了解各平面铣的概念 5.1.1 平面铣分类•平面削系列在平面铣削模板（mill_planar）内，它是基于水平切削层上创建刀路轨迹的一种加工类型它的子类型比较多，分类请参照第4章按照加工的对象分类有：精铣底面、精铣壁、铣轮廓、挖槽等按照切削模式分类有：往复、单向、轮廓等•说明：平面铣是平面削系列最典型的子类型，一般情况下平面铣指的就是planar milling子类型其他的子类型是由它演变而来，通过设置一些参数用它完全可以达到其他的子类型的效果本章平面削只使用平面铣类型，其他类型的用法和它一样，不在详述 5.1.2 平面铣操作流程•平面铣操作和表面铣操作有很多类似之处，平面铣操作步骤如下•（1）创建几何体、刀具、方法等•（2）创建平面铣操作•（3）设置操作参数•（4）生成刀具轨迹。
5.1.3 平面铣与表面铣的区别•平面铣与表面铣的不同是：平面铣需要创建几何体比表面铣复杂，如图5.2、5.3所示它不再是选择一组要加工的面，而是指定部件边界（零件要加工的轮廓）、指定底面（加工的深度）、指定毛坯边界（加工时区域的毛坯）等 5.2 型腔类型加工•如图5.4所示，零件为注塑模具的模具动固定板已知零件毛坯尺寸为550×422×155、要加工的型腔尺寸330×290×59圆角为R20、材料为45﹟钢本例加工的工序为铣出型腔 5.2.1 加工工艺分析•铣出模板的型腔内容比较简单但是材料切削量大，精度要求也比较高型腔需要使用平面铣操作，工序为开粗、精加工两个操作具体加工工艺如下所示•1．开粗•开粗以切削材料为主没有精度要求，刀具直径要大，提高机床效率•2．精加工•精加工以零件精度为主，切削量小刀具精度要高，机床运转要平稳 5.2.2 CAM设置•本节模具动固定板的加工需要使用的CAM设置是平面铣模板具体步骤如下•（1）启动NX6.0，打开模具动固定板（光盘\Example\ch5\5.2\bb.prt）•（2）单击【开始】|【加工】按钮，弹出【加工环境】对话框，如图5.5所示。
•（3）单击【CAM会话配置】下拉列表框，选择cam_general（一般机床），单击【要创建的CAM配置】下拉列表框，选择为mill_planar（平面铣削）模板•（4）单击【确定】按钮，进入加工界面 5.2.3 创建几何体•模具动固定板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）•1．设置机床坐标系•箱盖的加工表面为矩形，坐标系最适合的位置为表面中心•2．创建铣削几何体•创建铣削几何体（WORKPICEC）需要指定的是：部件和毛坯 5.2.4 创建刀具•本节需要创建的是D30R1.5和D20两把刀具，具体步骤如下所示•（1）在【插入】工具条中，单击创建刀具图标，弹出创建刀具对话框•（2）在刀具子类型栏中，单击选择铣刀图标在名称栏下面输入D30R1.5，如图5.12所示•（3）单击【确定】按钮，弹出刀具参数对话框刀具的参数按照图5.13所示设置•（4）单击【确定】按钮，完成退出刀具参数对话框•（5）依照上面的步骤创建D25的刀具 5.2.5 创建开粗操作•本节需要创建平面铣操作来完成开粗加工，具体内容如下所示•1．创建操作：开粗加工使用的子类型为平面铣。
•2．创建几何体：创建几何体有部件边界和底面•3．刀轨设置：刀轨设置需要设置参数的有：刀轨设置、切削层、余量等•4．操作：•（1）单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡•（2）单击生成图标，软件计算出刀具的运动轨迹，如图5.23所示•（3）单击【确定】按钮，完成退出【平面铣】对话框 5.2.6 创建精加工操作•本节需要创建的是平面铣操作，加工工序为精加工•1．创建操作：本操作在原有KC操作基础上，复制完成，具体步骤如下所示•（1）进入操作导航器，切换为几何视图•（2）右击KC操作，弹出下拉列表框单击【复制】按钮如图5.24所示•（3）继续右击KC操作，弹出下拉列表框单击【粘贴】按钮，粘贴出KC_COPY操作•（4）右击KC_COPY操作，弹出下拉列表框单击【重命名】按钮，修改为JJG•2．修改操作参数：JJG操作需要修改的参数有刀具、刀轨设置等•3．操作：本操作分为生成刀具轨迹和刀轨模拟 5.3 平面铣边界•平面铣与表面铣有许多类似的地方，但是平面铣的边界比表面铣边界要复杂平面铣通过边界来定义任意切削区域和任意的切削深度，能完成较复杂的零件的加工 5.3.1 加工区域•在各种操作类型里面，刀具能切削零件而不能有过切的切削区域称为加工区域。
刀具能进入加工区域内切削零件的余料•当切削区域里岛屿与零件壁的距离小于刀具直径，为了防止过切将阻止刀具通过软件将这些区域被分割成为小的区域，分别进行切削若刀具大于区域则不能进入这些区域加工，如图5.33所示 5.3.2 临时边界和永久边界•边界被用于定义刀具切削的区域，加工区域可以通过单个边界或组合的边界来定义完成其中边界分为零时边界和永久边界•1．临时边界：临时边界通过操作内在创建边界对话框创建它作为临时实体显示在屏幕上，当屏幕刷新以后随即消失当需要显示时，使用显示按钮，临时边界又会重新显示•临时边界与父几何体的相关性意味着父几何体的任何更改将导致临时边界的更新比如增加了一个实体面，边界也会增加；如果删除一个边界面，边界同样被删除•临时边界的优点在于选择方便，与父几何体有关联性、编辑方便•2．永久边界：永久边界只能通过曲线和边缘来创建虽然与创建它的父几何体有一定的关系，但是一旦创建就不能编辑，只能随父几何体变化而变化•永久边界的优点是边界使用速度快，可重复使用 5.3.3 边界的分类•在平面铣中几何体的边界分类包括：部件边界、毛坯边界、检查边界和修剪边界4种类型•1．部件边界:部件边界用来指定刀具运动的轨迹，它可以通过面、边、曲线和点来定义，在4种边界中它是必须要定义的边界。
部件边界有封闭和打开两种类型•2．毛坯边界:毛坯边界是用来指定要去除的多余材料，定义的方法和部件边界一样其中毛坯边界一定要封闭，材料侧刚好和部件材料侧相反•3．检查边界:检查边界是指定刀具不能进入的区域，比如夹具检查边界定义的方法和部件边界一样•4．修剪边界:修剪边界指定对部件边界进行修剪修剪的材料可以是内部、外部或是左侧右侧定义的方法和定义部件边界一样 5.3.4 边界的创建•封闭边界和开放边界创建的方法是一样的，在实际操作过程中，临时边界的使用最方便快捷本节以临时边界来讲解边界的创建•临时边界是在原有几何体上的曲线/边和平面上创建在平面铣操作当中一共有4种模式来定义几何体边界：曲线/边、边界(永久边界)、面和点在4种模式中，只有边界不是临时边界 5.4 打开边界类型加工•如图5.49所示，零件为塑料样品板已知零件外形尺寸为102×85×5、毛坯的尺寸为150×135×5、材料为有机玻璃其中塑料板样品的两组窄槽是本实例要加工的工序 5.4.1 加工工艺分析•塑料样品板要加工的区域比较多，且存在侧壁有圆角，可以先用NC助理分析得到圆角尺寸，再选用恰当的刀具加工根据刀具大小，本例对零件加工区域进行了划分，如图5.50所示。
切削区域一共需要5个操作来完成具体加工工艺如下所示 5.4.2 CAM设置•本节模型加工时需要使用的CAM设置是平面铣模板具体步骤如下•（1）启动NX6.0，打开塑料样品板（光盘\Example\ch5\5.4\yp.prt）•（2）单击【开始】|【加工】按钮，弹出【加工环境】对话框，如图5.51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，进入加工界面 5.4.3 创建几何体•塑料样品板加工需要设置的几何体是：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：塑料样品板的加工表面为矩形，坐标系最适合的位置为表面中心 •（1）打开操作导航器，切换视图为几何视图，如图5.52所示•（2）双击机床坐标系图标，弹出机Mill Orient对话框•（3）单击自动判断图标，弹出下拉列表框选择坐标系的方式为对象的坐标•（4）鼠标在工作区单击零件上表面，软件自动对零件四面分中•（5）单击【确定】按钮，完成退出床Mill Orient对话框，位置如图5.53所示。
•2．创建铣削几何体：创建铣削几何体（WORKPICEC）需要指定的是：部件和毛坯 5.4.4 创建刀具•本节需要创建的是D6R0.5、D4R0. 5、D6、D2、D1一共5把刀具创建D6R0.5的步骤如下所示•（1）在【插入】工具条中，单击创建刀具图标，弹出【创建刀具】对话框•（2）在刀具子类型栏，单击选择铣刀图标在名称栏下面输入d6R0.5，如图5.57所示•（3）单击【确定】按钮，弹出刀具参数对话框刀具的参数按照图5.58所示设置•（4）单击【确定】按钮，完成退出刀具参数对话框 5.4.5 铣型腔-1•本节需要创建的是平面铣操作，加工工序为铣型腔-1具体内容如下所示•1． 创建操作：创建操作为平面铣•2．创建几何体：部件边界和底面由于型腔和窄槽相通，先用两条直线把断开的位置连接起来，把加工区域隔开 •3． 刀轨设置：刀轨设置、切削层等， •4． 操作：操作的具体步骤如下所示•（1）单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡•（2）单击生成图标，软件计算出刀具的运动轨迹，如图5.69所示•（3）单击【确定】按钮，完成退出【平面铣】对话框 5.4.6 铣型腔-2•本节需要创建的是平面铣操作，加工工序为铣型腔-2。
型腔-2操作是在型腔-1操作的基础上复制完成，仅修改几个设置就可以完成加工具体内容如下所示•1．创建操作：本节创建操作的类型为平面铣，是在原有XQ-1操作的基础上复制粘贴完成•2．换刀：切换刀具为D4R0.5•3．创建几何体：只需要把部件边界替换为型腔2边界 •4．刀轨设置：只有切削层需要更改•5．操作•（1）单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡•（2）单击生成图标，软件计算出刀具的运动轨迹•（3）单击【确定】按钮，完成退出【操作参数】对话框 5.4.7 铣窄槽-1•本节需要创建的是平面铣操作，加工工序为铣窄槽-1具体内容如下•1．创建操作•2．创建几何体•3． 刀轨设置•4．操作•操作的具体步骤如下所示•（1）单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡•（2）单击生成图标，软件计算出刀具的运动轨迹，如图5.84所示•（3）单击【确定】按钮，完成退出【平面铣】对话框 5.4.8 铣窄槽-2•本节需要创建的是平面铣操作，加工工序为铣窄槽-2创建窄槽-2操作类似创建型腔-2，复制zc-1操作，参数按照前面的工艺分析修改，这里不再详述 5.4.9 轮廓切割•本节需要创建的是平面铣操作，加工工序为轮廓切割。
目的是从毛坯中切割出模型，如图5.85所示 5.4.10 干涉检验•完成塑料样品板加工编程后，现在对所有的操作做干涉检查，以减少在实际加工中出错的机会本小节对所有操作全部一次检查完成具体步骤如下：•（1）右击MCS_MILL 或者WORKPECE，弹出下拉列表框，如图5.92所示•（2）单击【刀轨】｜【过切检查】按钮，弹出【过切检查】对话框如图5.93所示•（3）软件对所有的操作一一检查，完毕后将弹出检查结果消息对话框，如图5.94所示 5.5 半开放类型加工•如图5.95所示，已知模型外形尺寸为100×100×30，毛坯的尺寸100×100×30本例要加工的位置为缺口区域 5.5.1 加工工艺分析•模型要加工的区域为半封闭样式区域内岛屿高度和上表面不等高，有两个级别之间为包含关系，则使用一个平面铣操作可以完成模型加工具体的工艺参数如下所示•装夹：台虎钳（装夹时保证加工区域底面高于台虎钳最高面）•刀具：直径为20mm铣刀•量具：游标卡尺•切削用量：主轴转速800r/min，进给量800mm/min，切削深度3mm 5.5.2 CAM设置•本节模型加工时需要使用的CAM设置是平面铣模板。
具体步骤如下所示•（1）启动NX6.0，打开模型（光盘\Example\ch5\5.5\bfb.prt）•（2）单击【开始】|【加工】按钮，弹出【加工环境】对话框，如图5.96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，进入加工界面 5.5.3 创建几何体•模型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）•1．机床坐标系位置设定：模型的加工表面为L形，但是它的毛坯依然为矩形，坐标系最适合的位置为表面中心 •2．创建铣削几何体有：部件和毛坯 5.5.4 创建刀具•本节需要创建的是D20刀具具体的步骤如下所示 5.5.5 创建操作•本节操作的是平面铣操作，对于半封闭类零件和封闭式铣槽只是部件边界与刀具位置的不同而已•1．创建操作•2．创建几何体•3．刀轨设置•4．操作•操作的具体步骤如下所示•（1）单击【操作】标签，弹出【操作】选项卡•（2）单击生成图标，软件计算出刀具的运动轨迹，如图5.115所示•（3）单击【确定】按钮，完成退出【平面铣】对话框。
5.5.6 检验分析•本节操作的步骤和封闭式铣槽没有什么区别，首先对操作检验分析，看其半封闭零件加工是否正常，检验手段有：目测，加工模拟和干涉检查•1．检验•2．分析•3．解决方法•解决方法有两种：刀具和边界依然相切，刀具与边界位置为对中 5.5.7 修改操作•按照上节的检验分析，采取后种方案，即刀具与边界位置为对中来进行修改操作 5.6 岛屿类型加工•如图5.128所示，已知灰色实体的是加工模型，绿色实体为模型毛坯本例要加工内容为铣出模型的岛，公差为0.3，其中中间的通槽已加工 5.6.1 加工工艺分析•本例加工内容为铣出模型的岛，切削量比较大，但是精度低刀具直径以模型岛上最小的圆角为参照创建操作使用平面铣和封闭类型零件加工相比，需要指定毛坯边界以定义有限的加工范围具体的加工工艺如下所示•装夹：台虎钳•刀具：直径20铣刀•切削用量：主轴转速800 r/min、进给量1000 mm/min、切削深度3mm 5.6.2 CAM设置•本节模型加工使用的是CAM设置的平面铣模板具体步骤如下所示•（1）启动NX6.0，打开模型（光盘\Example\ch5\5.6\mx.prt）。
•（2）单击【开始】|【加工】按钮，弹出【加工环境】对话框，如图5.129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，进入加工界面 5.6.3 创建操作•本节需要创建的是平面铣操作，加工内容为铣岛周围材料，具体步骤如下所示•（1）在【插入】工具条中，单击创建操作图标，弹出【创建操作】对话框•（2）单击平面铣图标，各操作父节点的位置参照图5.130所示设置•（3）单击【确定】按钮，进入【平面铣】对话框，如图5.131所示 5.6.4 创建几何体•本例和铣型腔不同，一定要设置毛坯边界才可以完成加工需要创建的几何体有部件边界、毛坯边界和底面•1.部件边界：创建步骤如下所示•（1）单击指定部件边界图标，弹出【边界几何体】对话框，如图5.132所示•（2）单击【忽略孔】单选按钮，鼠标移动到工作区零件，单击模型岛顶面•（3）单击【确定】按钮，完成退出【边界几何体】对话框 •2.毛坯边界：创建的步骤如下所示•（1）单击指定毛坯边界图标，弹出【边界几何体】对话框，如图5.132所示。
•（2）单击【忽略孔】单选按钮，鼠标移动到工作区零件，单击毛坯顶面•（3）单击【确定】按钮，完成退出【边界几何体】对话框 •3.指定底面：指定底面具体的步骤如下所示•（1）单击指定底面图标，弹出【平面构造器】对话框，如图5.133所示•（2）单击岛底面，软件计算出型腔的深度为部件边界平面到岛底面 5.6.5 刀轨设置•本节的刀轨设置内容是：设置切削层、设置连接和进给与速度具体步骤如下： 5.6.6 操作•刀轨设置完毕，需要生成刀具轨迹，具体步骤如下所示 5.7 练习题•1．平面铣适合于什么样式的零件？•2．分类简述边界的定义和类型•3．在自动进刀和退刀中，倾斜有那些类型？各适用于什么样的场合？•4．固定板实例，如图5.139所示（光盘\Example\ch5\5.7\slb.prt），已知零件外形尺寸为105×80×10，毛坯的尺寸为155×130×10，材料为45＃钢要加工除孔以外的所有区域，表面粗糙度3.2•5．垫套实例，如图5.140所示垫套（光盘\Example\ch5\5.7\dt.prt），已知毛坯为圆柱体样式尺寸为225×68，材料为45＃钢要加工除孔以外的所有区域，正反两面都要在数控机床上完成。
表面粗糙度要达到6.4•6．塑料盒模具实例，如图5.141所示塑料盒模具（光盘\Example\ch5\5.7\slh.prt），已知零件尺寸为300×180×30，毛坯为样式尺寸为300×180×31，材料为P20型腔表面粗糙度0.8，定位槽粗糙度6.4。