2.2 刀軸

2.2

刀軸，一般情況下是指刀具相對于工件的位置狀態（在加工過程中刀具傾斜或者方向固定）。根據刀軸矢量的不同，刀軸又可以分為固定刀軸和可變刀軸。兩者的區別在于，固定刀軸的方向在加工過程中始終與刀軸矢量平行，而可變刀軸的方向在沿著刀具路徑移動時可不斷變化。

1.遠離點

遠離點可以通過指定一個聚焦點來定義可變刀軸矢量，它以指定的聚焦點為起點，并指向刀柄所形成的矢量，作為可變刀軸矢量。刀軸將始終通過此點，并且繞著此點旋轉，如圖2-12所示（聚焦點必須位于刀具與零件幾何表面的另一側）。

2.朝向點

朝向點可以通過指定一個聚焦點來定義可變刀軸矢量，它以指定的聚焦點為起點，并指向刀尖所形成的矢量，作為可變刀軸矢量。刀軸將始終通過此點，并且繞著此點旋轉，如圖2-13所示（聚焦點必須位于刀具與零件幾何表面的同一側）。

圖2-12 刀軸控制-遠離點

圖2-13 刀軸控制-朝向點

3.遠離直線

遠離直線可以用指定的一條直線來定義可變刀軸矢量，定義的可變刀軸矢量沿指定直線（聚焦線）移動，并垂直于該直線（聚焦線），且從刀尖指向指定直線（聚焦線），如圖2-14所示（指定的直線必須位于刀具與零件幾何表面的另外一側）。

圖2-14 刀軸控制-遠離直線

4.朝向直線

朝向直線可以用指定的一條直線來定義可變刀軸矢量，定義的可變刀軸矢量沿指定直線（聚焦線）移動，并垂直于該直線（聚焦線），且從刀柄指向指定直線（聚焦線），如圖2-15所示（指定的直線必須位于刀具與零件幾何表面的同一側）。

圖2-15 刀軸控制-朝向直線

5.相對于矢量

相對于矢量可以通過定義相對于矢量的前傾角和側傾角確定刀軸方向，如圖2-16所示。

圖2-16刀 軸控制-相對于矢量

1）前/后傾角定義了刀具沿刀軌前傾或后傾的角度。它是刀軸與刀具路徑切削方向的夾角，角度為正時稱為前傾，角度為負時稱為后傾，如圖2-17a所示。

2）側傾角定義了刀具從一側到另一側的角度。它是刀軸繞刀具路徑切削方向側偏的一個角度，角度為正時稱為右傾，角度為負時稱為左傾，如圖2-17b所示。

圖2-17 前傾角/側傾角示意圖

a）前傾角 b）側傾角

6.垂直于部件

垂直于部件是指可變刀軸矢量在每一個接觸點處垂直于零件幾何表面，如圖2-18所示。

圖2-18 刀軸控制-垂直于部件

注意：選用刀軸因為垂直于部件，所以必須選擇工件幾何體，并且投影矢量不能是刀軸。

7.相對于部件

相對于部件可以通過指定前傾角和側傾角，來定義相對于零件幾何表面法向矢量，從而確定刀軸方向（在四軸垂直于部件的機床上增加了前傾角、側傾角），如圖2-19所示。

前傾角定義了刀具沿刀具運動方向朝前或朝后傾斜的角度。前傾角為正時，刀具基于刀具路徑的方向朝前傾斜；前傾角度為負時，刀具基于刀具路徑的方向朝后傾斜。

側傾角定義了刀具相對于刀具路徑往外傾斜的角度。沿刀具路徑看，側傾角度為正，使刀具往刀具路徑右邊傾斜；側傾角度為負，使刀具往刀具路徑左邊傾斜。與前傾角度不同，側傾角度總是固定在一個方向，并不依賴于刀具運動方向。

圖2-19 刀軸控制-相對于部件

在相對于部件參數里面，還可以設置最大和最小傾斜角度。這些參數將定義刀具偏離指定的前傾角或側傾角的程度。例如，如果將前傾角定義為20°，最小前傾角定義為15°，最大前傾角定義為25°，那么刀具軸可以偏離前傾角±5°。最小值必須小于或等于相應的前傾角或側傾角的角度值。最大值必須大于或等于相應的前傾角或側傾角的角度值，如圖2-20所示。

圖2-20 角度示意圖

當設置為0°側傾角時，刀具將垂直以避免過切。

注意：若選用刀軸為相對于部件，那么必須選擇工件幾何體，并且投影矢量不能是刀軸。

8.4軸，垂直于部件

刀軸矢量始終與指定的旋轉軸（第四軸）垂直。其中的旋轉角度是指刀具軸相對于部件表面的另一垂直軸向前或向后傾斜。與前傾角不同，4軸旋轉角度始終向垂直軸的同一側傾斜，與刀具運動方向無關，如圖2-21所示。

圖2-21 刀軸控制-4軸，垂直于部件

注意：若選用刀軸為“4軸，垂直于部件”，那么必須選擇工件幾何體，并且投影矢量不能是刀軸。

9.4軸，相對于部件

通過指定第四軸及其旋轉角度、前傾角度與側傾角度來定義刀軸矢量。其中的旋轉角度是指刀具軸相對于部件表面的另一垂直軸向前或向后傾斜。“4軸，相對于部件”的工作方式與“4軸，垂直于部件”基本相同。此外，還可以定義一個前傾角和一個側傾角，這兩個值通常保留為其默認值0°，如圖2-22所示。

圖2-22 刀軸控制-4軸，相對于部件

注意：選用刀軸為“4軸，相對于部件”，必須選擇工件幾何體，并且投影矢量不能是刀軸。

10.雙4軸，在部件上

“雙4軸，在部件上”與“4軸，相對于部件”的工作方式基本相同，可以指定一個4軸旋轉角、前傾角和側傾角。4軸旋轉角可以繞一個軸旋轉部件，也可以增加一個回轉軸旋轉部件，如圖2-23所示。在【雙4軸，在部件上】對話框中，可以分別為Zig運動和Zag運動定義上述參數。

注意：若在Zig方向與Zag方向指定不同的旋轉軸進行切削時，實際上就產生了五軸切削操作，如圖2-24所示。

圖2-23 刀軸控制-雙4軸在部件上

圖2-24 旋轉軸示意圖

11.插補矢量

插補矢量可以通過在指定點定義矢量來控制刀軸矢量。也可用來調整刀軸，以避免刀具懸空或避讓障礙物。根據創建光順刀軸運動的需要，可以從驅動曲面上的指定位置處，定義出任意數量的矢量，然后將按定義的矢量，在驅動幾何體上的任意點處插補刀軸。指定的矢量越多，對刀軸的控制就越多，如圖2-25所示。

圖2-25 刀軸控制-插補矢量

12.優化后驅動

優化后驅動刀軸可使刀具前傾角與驅動幾何體曲率匹配。在凸起部分，自動保持小的前傾角，以便移除更多材料。在下凹區域中，自動增加前傾角以防止刀跟過切驅動幾何體，并使前傾角足夠小以防止刀前端過切驅動幾何體。

優化后驅動刀軸控制方法的優點包括：

1）確保刀軌不會過切，而且不會出現未切削的區域。

2）確保最大材料移除量，以縮短加工時間。

3）確保用刀尖切削，以延長刀具使用壽命。

如圖2-26所示，【優化后驅動】對話框中選項說明如下：

1）【最小刀跟安全距離】：使刀跟清除驅動幾何體保持的最小距離。

2）【最大前傾角】：出于過切避讓之外的原因，可使用此選項指定允許的最大前傾角。NX自動執行過切避讓（可選）。建議此選項處于關閉狀態并允許NX自動確定最佳值。

3）【名義前傾角】：出于最佳材料移除量之外的原因，可使用該選項指定首選的前傾角，以便優化切削條件。優化后驅動刀軸控制方法可自動優化材料移除（可選）。建議此選項處于關閉狀態并允許NX自動確定最佳值。

4）【側傾角】：固定的側傾角度值，默認值為“0”。

5）【應用光順】：選擇該選項可以進行更高質量的精加工。

13.垂直于驅動體

垂直于驅動體是指在每一個接觸點處，創建垂直于驅動曲面的可變刀軸矢量。刀具永遠垂直于驅動的曲面，直接在驅動曲面上生成刀具軌跡。

垂直于驅動體可用于在非常復雜的部件曲面上控制刀具軸的運動。驅動曲面可以是零件的面，也可以是與零件無關的面，如圖2-27所示。

圖2-26 刀軸控制-優化后驅動

圖2-27 刀軸控制-垂直于驅動體一

當未定義部件曲面時，可以直接加工驅動曲面，即刀具軌跡直接在驅動曲面上生成，如圖2-28所示。

圖2-28 刀軸控制-垂直于驅動體二

14.側刃驅動

側刃驅動可以用驅動曲面的直紋線來定義刀軸矢量，通過指定側刃方向，可以使刀具的側刃加工驅動曲面，而刀尖加工零件幾何表面。通過定義側傾角可以使刀刃與被選取的驅動面形成一個角度，如圖2-29所示。

圖2-29 刀軸控制-側刃驅動

【劃線類型】的選項有“柵格或修剪”和“基礎UV”，劃線結果如圖2-30所示。

圖2-30 劃線類型

a）柵格或修剪劃線 b）基礎UV劃線

1）柵格或修剪劃線：當驅動曲面由“曲面柵格”或“修剪曲面”組成時，便可生成“柵格或修剪”類型的劃線。該類型的劃線將嘗試與所有柵格邊界或修剪邊界盡量自然對齊。

2）基礎UV劃線：指曲面被修剪或被放入柵格前，在曲面的自然底層劃線，此類劃線可能沒有與柵格或修剪邊界對齊。

15.相對于驅動體

通過指定引導角與傾斜角，來定義相對于驅動曲面法向矢量的可變刀軸矢量。

16.4軸，垂直于驅動體

通過指定旋轉軸（即第四軸）及其旋轉角度來定義刀軸矢量。即刀軸先從驅動曲面法向旋轉到旋轉軸的法向平面，然后基于刀具運動方向朝前或朝后傾斜一個旋轉角度。

17.4軸，相對于驅動體

通過指定第四軸及其旋轉角度、引導角度與傾斜角度來定義刀軸矢量。即先使刀軸從驅動曲面法向、基于刀具運動方向朝前或朝后傾斜引導角度與傾斜角度，然后投射到正確的第四軸運動平面，最后旋轉一個旋轉角度。

18.雙4軸，在驅動體上

通過指定第四軸及其旋轉角度、引導角度與傾斜角度來定義刀軸矢量。即分別在Zig方向與Zag方向，先使刀軸從驅動曲面法向、基于刀具運動方向朝前或朝后傾斜引導角度與傾斜角度，然后投射到正確的第四軸運動平面，最后旋轉一個旋轉角度。

注意：若在Zig方向與Zag方向指定不同的旋轉軸進行切削時，實際上就產生了五軸切削操作。