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教程
第三章
形腔铣
本章主要内容：
?
型腔铣操作的特点
?
创建型腔铣操作
?
型腔铣操作的几何体设置
?
型腔铣操作的参数
?
型腔铣操作的加工示例
一、形腔铣操作的特点
1
．型腔铣加工的切削原理
形腔铣的加工特征是在刀具路径的同一高度内完成一层切削，遇到曲面时将绕过，再下
降一个高度进行下一层的切削。系统按照零件在不同深度的截面形状计算各层的刀路轨迹。
如图
3-1
所示的零件，
分四层切削，
如图
3-2
所示；
图
3-3
显示了
4
个不同层的刀路轨迹示意
图。
图
3-1
型腔铣加工零件
1
2
3
4
图
3-2
切削层
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(a)
(b)
(c)
(d)
图
3-3
切削层的刀具轨迹
2
．型腔铣与平面铣的区别
平面铣和型腔铣操作都是在水平切削层上创建的刀位轨迹，
用来去除工件
上的材料余量。
这两种操作的相同点有：
?
两者的刀具轴都垂直于切削层平面。
?
刀具路径的所有切削方法相同，都
包含切削区域和轮廓的铣削（注：型腔铣中没有
标准驱动铣）
。
?
切削区
域的开始点控制选项以及进刀
/
退刀选项相同。可以定义每层的
切削切削区域
开始点。提供多种方式的进刀
/
< br>退刀功能。
?
其他参数选项，如切削参数选项、拐角控制选项、避让几何体选项等基本相同。
这两种操作的不同点有：
?
平面铣用边界定义零件材料；边界
是一种几何实体，可用曲线
/
边界、面（平面的边
界）
、点定义临时边界以及选用永久边界。而型腔铣可用任何几何体以及曲面
区域和
小面模型来定义零件材料。
?
切削层深度的定义二者不相同。平
面铣通过所指定的边界和底面的高度差来定义总
的切削深度，并且有
5
种方式定义切削深度；而型腔铣通过毛坯几何体和零件几何
体来定义切削深度，通过切削层选项可以定义最多
10
个不同
切削深度的切削区间。
3
．型腔铣与平面铣的选用
正因为平面铣和型腔铣操作有一些相同点和不同点，故他们的用途也有许多不同之处。
平面铣用于直壁的、并且岛屿的顶面和槽腔的底面为平面零件的加工。而型腔铣适用于非直
壁的、岛屿的顶面和槽腔的底面为平面或曲面零件的加工。在很多情形下，特别是粗加工，
型腔铣可以替代平面铣。而对于模具的型腔或型芯以及其他带有复杂曲面的零件的粗加工，
多选用岛屿的顶平面和槽腔的底平面之间为切削层，在每一个切削层上，根据切削层平面与<
/p>
毛坯和零件几何体的交线来定义切削范围。因此，型腔铣在数控加工应用中最为广泛，可用
于大部分的粗加工以及直壁或者斜度不大的侧壁的精加工；
通过
限定高度值，
只做一层切削，
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型腔铣可用于平面的精加工，以及清角加工等。型腔铣加工在数控加工应用中要占到超过一
< br>半的比例。
二、创建型腔铣操作
1
．创建型腔铣操作
进入加工模块后，在创建工具条上单击创建操作按钮“
”
，系统打开创建操作对话框，
如图<
/p>
3-4
所示，在对话框中的“类型”选项的下拉列表中选择“
mill_contour
”
，在“子类型
”
中第
1
行图标选项是型腔铣的子类型
选项，如在“子类型”中选择型腔铣图标“
”
，单击
“确定”将进入型腔铣操作对话框。在创建操作时，默认的“
mill_c
ontour
”模板集中可使用
的型腔铣子类型选项如表
3-1
所示。
图
3-4
创建固定轴曲面轮廓铣操作
表
3-1
型腔铣的子类型选项
图标
英
文
CAVITY_MILL
中文含义
型腔铣
ZLEVEL_FOLLOW_CORE
ZLEVEL_ZIGZAG
ZLEVEL_PROFILE
Zig-
Zag
方式型腔铣
等高轮廓铣
跟随型芯型腔铣
ZLEVEL_FOLLOW_CAVITY
跟随型腔型腔铣
说明
型腔铣基本操作模板，
适用于加工平
面铣无法加工的包含曲面的任何形
状零件
用
Follow Part<
/p>
的切削方法，
是理想的
加工型腔类零件的
工序类型
用
Follow Part
的切削方法，
是理想的
加工型芯类零件
的工序类型
用
Zig
—
Zag
的切削方法
用
Profile
的切削方法，没有设置陡<
/p>
峭角度
ZLEVEL_ PROFILE_STEEP
陡峭区域等高轮廓铣
用
Profile
的切削方法，并且陡峭角
度预设为
65
度
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个人观点：各子类型选项只是设置了一些默认的参数
，
在创建操作时，对这些参数可以进行修改，但直接选择这种
方
式
有
利
于
提
高
编
程
效
率
。
在
粗
加
工
时
< br>选
用
型
腔
铣
（
CAVITY_MILL
）
,
而
精
加
工
时
可
以
选
用
等
高
< br>轮
廓
铣
（
ZLEVEL_PROFILE
）
。
2
．型腔铣操作对话框
如图
3-5
所示为型腔铣操作对话框，在该对话框中
可以
看到，型腔铣操作与平面铣操作在组编辑、机械参数、切削
方式、刀具路径操作等项目上是基本相同的。而另外有些选
项则有所区别，
如增加了一个选项卡
（更多）
。
另外在控制几
何体中有“切削层”参数。而在一些参数中，其选项也有所
区别。
3
．定义型腔铣操作的父组本
在操作对话框中单击“组”标签，进入组设置，包括方
法、几何体和刀
具，如图
3-6
所示。默认的组设置是创建操
< br>作时所选择的定义的选项。有关组的设置，型腔铣与平面铣
完全一样。
组设置可以在创建操作时选择已经存在的组。
图
3-6
组设置
图
3-5
型腔铣操作对话框
4
．更多选项
在操作对话框中单击“更多”标签，进入更多参数设置，如图
3-7
< br>所示。默认的更多设
置只有一个选项，即定义裁剪边界。型腔铣操作中有关裁剪边
界的选择与参数的定义与平面
铣操作中的裁剪边界的定义完全一致。单击“选择”时，将
弹出“边界几何体”对话框进行
边界的定义。
图
3-7
更多参数设置
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5
．等高轮廓铣
等高轮廓铣是一种特殊的型腔铣操作，通过切削多个切
削层来加工零件实体
轮廓与表面轮廓。等高轮廓铣与型腔铣
中指定为轮廓铣削方式加工有点类似。在等高轮廓
铣中除了
可以指定零件几何外，
还可以指定切削区域几何
作为零件
几何的子集，
以便限制切削的区域，
如果没有指定切削区域，
则整个零件几何就被作为切削区域。在
创建等高轮廓铣刀具
路径期间，系统将追踪零件几何、检测整个零件几何的陡峭
区域、定制追踪的的形状、识别可加工的切削区域，并在所
有切削层上不
过切零件的切削这些区域。
在创建
操作时，如选择创建的是等高轮廓铣“
者陡峭区域等高轮廓铣“
”
，或
”
，将弹出如图
3-8
所示的操作
对话框。
等
高轮廓铣的对话框中没有
“更多”
选项卡，
同时，
其“主界面”选项卡中的几何体选择部分和用户化参数部分
< br>也与型腔铣有所不同。
图
3-8
等高轮廓铣的操作对话框
三、型腔铣操作的几何体
在每一个切
削层中，刀具能切削零件而不产生过切的区域称为加工区域。型腔铣的加工
区域是由曲面
或者实体几何来定义的。
1
．加工几何体的类型
（
1
）零件几何体“
”定义
的是加工完成后的零件，即最终的零件形状。它控制刀具
的切削深度和活动范围，可以选
择特征、几何体（实体、面、曲线）和小面模型来定义零件
几何体。
（
2
）毛坯几何体“
定义毛坯几何体。
”是将要加工的原材料，可以
用特征、几何体（实体、面、曲线）
提示：在创建等高轮廓铣操作时没有毛坯几何选项。
（
3
）检查
几何体“
”是刀具在切削过程中要避让的几何体，如夹具和其他已加工过
的重要表面。在型腔铣中，零件几何体和毛坯几何体共同决定了加工刀轨的范围。
（
4
）切削区域几何体“
”
，在等高轮廓铣操作中的切削区域，指定了零件几何被加工
的区域，它可以是零件几何的一部分，也可以是整个零件几何。
提示：只在创建等高轮廓铣操作时才有切削区域几何体选项。
（
5
）
修剪几
何体
“
剪。
”
，
用于进一步控制刀具的运动范围，
对生成的刀轨做进一步的修
提示：在型腔铣操作对话框中的“更多”选项卡中，可选的裁
剪几何选项与修剪几何体
选项具有同样的功能。
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2
．零件几何体
在型腔铣操作对话框中，
选择零件几何体图标
“<
/p>
”
，
再单击
“选
择”
或者
“重新选择”
、
“编辑”选项，将弹出如图
3-9
所示的工件几何体
（
“工价几何体”应该是“工件几何体”
，
是软件汉化错误所致）对话框。在对话框中部指定选择选项，并设置选择对象的过滤方法，
< br>然后在绘图区中选择对象定义零件几何。
在创建操作时
可以选择使用几何的父节点组，如果在组设置的几何体选择中已经包括了
零件几何体或者
毛坯几何体，在创建操作时就可以直接使用。而在操作对话框中相对应的选
项将不能进行
选择或者重新选择。
在对话框中，各选项的含义如下：
(a)
(b)
图
3-9
工件几何体对话框
（
1
）
名称：在文本框中输入对象的名称，可选择已命名的几何对象。
（
2
）拓扑：提供面分析的功能，用于
检查材料边的非连续面之间的间隙、丢失的面以及
重叠的面等。当编辑几何体时，此选项
有效。它可以帮助改正模型几何体的造型错误，这些
错误可能发生在模型是从其他
CAD
软件转换而来的，
或者发生在模型是使
用
UG
建模的过程中。
UG
处理器能检查模型中这些丢失、重叠或者是不相切的面，这些面可能产生多重运算和不正< p>
确的刀位轨迹。
个人观点：一般情况下，只有当
刀位轨迹产生失败时，才建议使用拓扑选项。
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（
3
）材料侧反向：用于改变某对象的材料边方向。改变材
料边方向时，先用鼠标选择要
改变材料边的对象，然后选择该选项即可。
（
4
）
动作模式：
在编辑零件几何体时，
动作模式设置工作状态是
编辑当前选择的几何对
象，还是向零件几何中添加新的几何对象。
（
5
）选择选项：选择选项指定选
择的实体类型，包括特征、几何体、小平面
3
种类型。
大部分情况下选择几何体类型。
（
6
）过滤方式：过滤方式限制了与选择实体类型对应的可选几何对象类型。
（
7
）
选择所有的：
选择在绘图区显示的满足过滤条件的所有对象。
注意在绘图区显示范
围以外的对象将不能被选择。
（
8
）删除：删除已选择的对象
。
（
9
）<
/p>
展开项目：
将实体分成单独的面，
只有在
编辑状态下并且当前对象是体对象时才能
使用。
（
10
）重新选择所有的：放弃所有已选的对象，然
后重新选择。
（
11
）用户数据：当在工件几何体对话框中选择“用户数据”选项时，工件几何体对话
框就会扩展成如图
3-9(b)
所示，可以指定零件几何体的
余量、公差。
提示：如果动作模式为“编辑”
，则定制的参数仅用于当前所选的几何对象；如动作模式
为“附加”
，则定制的参数仅用于下一个选择的几何对象。
3
．毛坯几何体与检查几何体
选择和编辑毛坯几何体时，在操作对话框中选择毛坯几何图标“
”
，再单击“选择”
或者“重新选择”
、
“编辑”选项，将弹出类似于如图
3-9
所
示的工件几何体对话框的毛坯几
何体对话框。选择和编辑检查几何体时，在操作对话框中
选择检查几何体图标“
”
，再单
击“选
择”或者“重新选择”
、
“编辑”选项，将弹出类似于如图
3-9
所示的工件几何体对话
框的检查几何
体对话框。毛坯几何、检查几何的选择方法与零件几何的选择相同。
4
．切削区域
切削区域是在等高轮廓铣中使用的几何体。在等高轮廓
铣操作中的切削区域，指定了零
件几何被加工的区域，它可
以是零件几何的一部分，也可以是整个零件几何。在操作对<
/p>
话框中选择切削区域图标“
”
，再选择“
选择”或者
“编
辑”选项，将弹出如
图
3-10
所示的切削区域对话框。
从该对话框中可以看到，可以选择表面区域、片体或者
面来定义
切削区域，其选择、编辑的方法与工件几何体基本
相同。但要主义以下几点：
（
1
）
在选择切削区域时，
可不必讲究区域各部分选择的
排列
顺序，但切削区域中的每个成员必须包含在已选择的零
件几何体中。例如，如果在切削区
域中选择了一个面，则这
个面应是在零件几何体中已经选择或者是零件实体的一个
面。
（
2
）
若不选择切削区域，
系统就把已定义的整个零
件几
何体（包括刀具不能进行切削的区域）作为切削区域。系统
就用零件几何体的轮廓表面作为切削区域。此时，实际上没
有切削区域被指定。
图
3-10
切削区域选择
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5
．修剪边界
修剪边界用于在等高轮廓铣中进一步控制刀具的运动范围，修剪边界的定义方法参阅平
面铣中相应的内容。
四、型腔铣操作的参数设置
1
．型腔铣参数与平面铣参数的异同
在型腔铣操作对话框中，有不少选项是与平面铣操作对话框完全一致的，如进退刀方法<
/p>
与自动进退刀选项，控制几何体中的点选项以及角、避让、进给率和机床选项。而另外一些
参数是基本相同的，如切削方法，在型腔铣中没有标准驱动方式，其余的切削方法都与平
面
铣一样；切削参数中大部分参数都是一样的，但增加了几个参数选项。
型腔铣与平面铣最大的不同在于多深度切削时的切削层控制，在平面铣中是以
底面作为
切削层的最低平面，
用切削深度选项来指定切削层；<
/p>
而在型腔铣中要用切削层选项进行设置。
2
．切削层
在型腔铣操作对话框中的切削层选项，为多层切削指定平行的切削平面。切削层由切削
深
度范围与每层深度定义，一个范围包含两个垂直于刀轴的平面，通过这两个平面来定义切
削的材料量。
一个操作可以定义多个范围，每个范围可由切削
深度均匀的等分。根据零件几何体与毛
坯几何体定义的切削量，系统基于其最高点与最低
点自动确定第一个范围。但系统自动确定
的范围仅是一近似结果，有时并不能完全满足切
削要求。此时，如果需要在某个要求的位置
定义范围，用户可以选择几何对象进行手动调
整。
在图形窗口中，切削层用较大的平面符号来高亮显示范围
，而用较小的平面符号来显示
范围内的切削深度，如图
3-11
所示。范围总是从顶到底，按数字顺序一个跟着一个，一个范
围
不可能在另一个范围之中。在同一时间，只有一个范围是当前激活范围，当前激活范围高
亮显示，并在状态行显示其数字序号，而且只能对当前激活范围进行修改或删除。
在型腔铣操作对话框中单击“切削层”选项，弹出如图
3-12
所示的切削层对话框，通过
该对话框可以在切削深度范围内分成多个
切削范围，并为每个切削指定每一刀的切削深度。
该对话框上部图标用来添加与修改范围
，中部选项用来定义切削范围深度、每刀切削深度以
及控制点等，下部图标用来删除范围
。
图
3-11
切削示例
图
3-12
切削层对话框
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提示：当没有选择零件几何体时，将不能打开切削层选项。
<
/p>
（
1
）添加范围
选择添加范围图标
“
”
，
可通过定义底平面来创建一个新范围。
为添加一个范
围，
必
须选择一个点，一个面，或在范围深度文本框中输入一个
数值，来定义新范围的底面。创建
的范围就在指定平面之上，并延伸到上一个范围的底部
，如图
3-13(a)
所示，若不存在上一
个范围，则延伸到切削量的顶部，如图
3-13(b)
所示
。
范围
1
范围
1
范围
1
指定高度
范围
2
指定高度
范围
2
(a)
范围
1
(b)
图
3-13
增加范围
提示：如果选择了一个面，系统就用该面的最高点来确定底平面的位置，若该面以后被<
/p>
删除，则相应的范围就被调整或一起删除。
（
2
）修改范围
选择修改范围图标“
”
，输入一个新的深度值或者移动
深度范围滑块位置，或者选
择一个面或点，使存在的范围的底平面沿刀轴方向移动，以增
加或减少范围的切削深度。在
移动底平面到切削量的任一点时，有可能删除整个范围。在
修改范围的过程中，随着其底平
面的上下移动，
其下面的范围就
向上扩展或向下缩短，
以适应空间的变化。
如图
3-14
所示为
修改范围的示例。
（
3
）每一刀的深度
“每一刀的深度”文本框，用于在一个范围内指定各切削层的最大深度。
提示：
系统计算的实际切削层小于等
于指定的最大深度。
如图
3-15
所示
当范围总深度为
9
，设定每一刀的深度为
2.5
，实际产生的切削层间距离为
2.25
。
范围
1
范围
1
新的底部
图
3-14
修改范围
图
3-15
每一刀的深度
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当添加范围时，必须输入每刀切削深度值并回车或者单击“应用”按钮才能创建切削层
深度；当修改范围时，输入每刀深度值后，会立即生成新的切削层深度。通过为不同范围指
定不同的每刀切削深度，可创建多个切削层，使在一些区域中各切削层切除较多的材料，而
< br>在另一些区域中各切削层切削较少的材料。
提示：在型
腔铣操作对话框中，有“每一刀的深度”这一选项，如果使用默认的切削层
范围，则可以
直接进行设定。
（
4
）参考
“参考”选项，用于确定范围深度值的测量位置。包括顶层、顶部范围、底部范围与工<
/p>
作坐标系原点等
4
个选项，
如图
3-16
所示。
这些选
项仅影响范围深度值的测量位置，
并不影
响用点或面定义的范围
。
?
顶层
：指定范围深度值从第一个切削范围的顶部测
量。
?
顶部范围：指定范围深度值从当前范围的顶部测量。
?
底部范围：指定范围深度值从当前范围的底部测量。
?
工作坐标系原点：指定范围深度值
从工作坐标系原
点测量。
图
3-16
参考平面选项
（
5
）范围深度
“范围深度”文本
框用于输入距离值以定义一个新的范围的底部，或者编辑一个存在范
围的底部。其距离是
从指定的参考平面进行测量的，通过输入一个正的或负的距离值，可使
定义的范围在指定
参考平面的上部或下部。也可以用范围深度滑块来改变范围深度，当移动
滑块时，范围深
度文本框的深度值跟着变化。
（
6
）一般点
“一般点”选项通过点构造器构造一个点来添加或修改范围。当添加范围时，指定的点<
/p>
就确定了新范围的底部；当修改范围时，当前激活范围的底部会移动到指定点的位置。
（
7
）当前范围
“当前范围”通过单击“
”或“
”按钮，转换选择一个范围作为当前激活范围。当
前激活范围在图形
窗口中用深红色显示，并在“范围深度”与“每一刀的深度”文本框中显
示对应的范围深
度值与每刀切削深度值。
（
8
）删除当前范围
用于删除图形窗口中高亮显
示的当前激活范围。当删除一个范围时，则其下一个范围的
顶部会自动延伸，填充删除范
围的间隙，延伸的范围将添加切削层，并可能作相应的调整。
单击该图标可逐个的删除所
有存在的范围。
（
9
）恢复到默认范围
用于删除所有已定义的范围，并自
动创建一个默认范围，其范围深度从切削量的底部到
顶部距离，切每刀切削深度为
0
，单击该图标，将弹出一个警告窗口，提示所有存在的范围
都将被删除。
（
10
）恢复到原来状态
用于取消进入切削
层对话框后所作的所有的修改，恢复刚进入切削层对话框时的状态。
单击该图标，
将弹出一个警告窗口，
提示所有存在的范围都将被删除，
并恢复到原来的状态。
（
11
）信息与显示
信息选项用于列出
所有存在的范围的信息。
显示选项用于在绘图区显示所有存在的范围，
< br>即在图形上显示切削层。
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