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UG數(shù)控編程：型腔銑之二粗加工深度講解

一、什么是二粗？為什么需要二粗？

1. 核心定義：

一粗（初粗加工）：?使用較大的刀具快速移除零件的大部分毛坯余量，追求的是效率。通常會(huì)留下均勻的、較多的剩余余量（例如1-2mm）。
二粗（二次開(kāi)粗）：?在一粗之后，使用更小直徑的刀具去清除一粗刀具由于直徑過(guò)大而無(wú)法進(jìn)入的角落、狹窄區(qū)域和陡峭側(cè)壁根部剩余的材料。它追求的是安全性與完整性，確保后續(xù)的半精加工和精加工余量均勻，避免刀具過(guò)切或崩刃。

2. 為什么必須有二粗？
想象一下，你用一把Φ20的刀開(kāi)粗一個(gè)復(fù)雜的模具型腔。Φ20的刀無(wú)法進(jìn)入R5的角落，這些地方會(huì)留下大量未切削的材料（稱為“孤島”或“殘料”）。如果你直接用一把Φ6的精加工刀去清角，刀具瞬間就會(huì)因?yàn)榍邢髁窟^(guò)大而斷裂。
二粗的作用就是充當(dāng)“接力棒”和“清道夫”，用一把比一粗小、比精刀大的刀具（如Φ10R1或Φ6R0.5），安全高效地清除這些殘料，為后續(xù)工序創(chuàng)造一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

二、在UG-NX中實(shí)現(xiàn)二粗的幾種核心方法

UG提供了多種策略來(lái)完成二粗工作，最常用的是以下三種：

方法一：基于層的IPW（首選、最智能）

原理：?“IPW”意為“過(guò)程工件”。UG會(huì)計(jì)算上一把刀（一粗刀）加工后的毛坯形狀，并將這個(gè)計(jì)算出的三維模型作為本次二粗操作的毛坯，而不再是初始的方塊毛坯。
操作步驟：
1. 創(chuàng)建新的型腔銑操作（CAVITY_MILL）。
2. 幾何體：
  - 指定部件：選擇你的零件模型。
  - 指定毛坯：不要選擇任何東西！
  - 指定切削區(qū)域：（可選）可以限制只加工某些區(qū)域。
3. 刀軌設(shè)置 -> 切削參數(shù) -> 空間范圍：
  - 處理中的工件（IPW）：選擇?“使用基于層的”。
  - 最小材料移除：通常設(shè)為0.03-0.05mm，用于過(guò)濾掉微小的殘留材料，簡(jiǎn)化刀路，提高計(jì)算速度。
4. 刀軌設(shè)置 -> 切削參數(shù) -> 余量：
  - 確保?部件側(cè)面余量?比一粗的余量稍小（例如一粗留0.5mm，二粗留0.35mm），這樣刀具才能“感知”到需要切削的材料。

優(yōu)點(diǎn)：
- 極其安全可靠，刀路精準(zhǔn)，幾乎不會(huì)撞刀或過(guò)切。
- 計(jì)算速度快（相對(duì)于3D IPW）。
- 刀路整潔，抬刀少。
缺點(diǎn)：
- 必須存在之前的成功計(jì)算的刀路（一粗刀路），且刀具不能是“用戶定義”的。
- 主要適用于型腔銑、深度輪廓銑等操作。

方法二：使用3D IPW

原理：?與基于層的IPW類似，但它會(huì)生成一個(gè)輕量化的三維小面體來(lái)表示殘留毛坯，計(jì)算更復(fù)雜。
操作步驟：?與“基于層”的設(shè)置幾乎一樣，只是在處理中的工件（IPW）選項(xiàng)中選擇?“使用3D”。
優(yōu)點(diǎn)：
- 適用性更廣，可以繼承來(lái)自任何操作（如鉆孔、平面銑）的IPW。
缺點(diǎn)：
- 計(jì)算速度非常慢，尤其是對(duì)于復(fù)雜模型和大余量。
- 刀路可能不如“基于層”的整潔。
建議：?優(yōu)先使用“基于層的IPW”，只有當(dāng)它不可用時(shí)（如上一操作不是型腔銑）才考慮使用“3D IPW”。

方法三：參考刀具（傳統(tǒng)方法）

原理：?手動(dòng)告訴UG：“上一把刀是D20R0.8，現(xiàn)在我這把刀是D10R1，請(qǐng)你去計(jì)算D20R0.8沒(méi)走到的地方。”
操作步驟：
1.創(chuàng)建新的型腔銑操作。

2.切削參數(shù) -> 空間范圍：
- 處理中的工件（IPW）：選擇?“無(wú)”。
- 參考刀具：選擇上一把粗加工刀具（如D20R0.8）。
- 重疊距離：可以適當(dāng)增加（如1-2mm），確保參考刀具路徑的邊緣也被清理到。
優(yōu)點(diǎn)：
- 不依賴之前的刀路，只要知道上一把刀多大就行，設(shè)置簡(jiǎn)單直觀。
缺點(diǎn)：
- 不夠安全！?這是最大的缺點(diǎn)。UG只是簡(jiǎn)單地偏移了參考刀具的形狀，它無(wú)法知道上一把刀實(shí)際切了多少（比如上一把刀可能因?yàn)閵A持等原因有些地方根本沒(méi)切）。可能導(dǎo)致刀具撞上“意外”的殘料。
- 計(jì)算殘留材料不精確，可能留下“臺(tái)階”狀的余量。
建議：?在現(xiàn)代編程中，不推薦作為首選。僅在簡(jiǎn)單模型、或者無(wú)法使用IPW方法時(shí)作為備用方案。

三、二粗加工的關(guān)鍵參數(shù)與技巧

刀具選擇：
- 直徑通常是一粗刀具的?40%~60%?（如一粗用Φ20，二粗用Φ10或Φ8）。
- 優(yōu)先選擇圓鼻刀（牛鼻刀），因?yàn)樗绕降椎稄?qiáng)度更高，更耐磨損，切削性能更好。
切削模式：
- 跟隨周邊：效率高，抬刀少，是二粗最常用的模式。
- 跟隨部件：更徹底，但刀路可能更復(fù)雜，計(jì)算稍慢。
步距（徑向切深）：
- 通常為刀具直徑的?50%~70%。刀具越小，百分比可以適當(dāng)降低以保證剛性。
全局每刀深度（軸向切深）：
- 可以比一粗稍小，但二粗本身追求效率，在刀具和機(jī)床允許的范圍內(nèi)，可以設(shè)置得相對(duì)大一些。
轉(zhuǎn)速和進(jìn)給：
- 小刀具通常需要更高的轉(zhuǎn)速（RPM）。
- 進(jìn)給率可以保持與一粗相似或稍低，因?yàn)樾〉毒叩娜菪疾坌。判际顷P(guān)鍵。
刀路優(yōu)化：
- 切削參數(shù) -> 連接：選擇“變換切削方向”，可以減少抬刀。
- 開(kāi)啟?島清根（在切削參數(shù) -> 策略中），確保每個(gè)孤島周圍都被清理干凈。

四、二粗流程總結(jié)與最佳實(shí)踐建議

規(guī)劃刀路序列：?一粗（Φ20R0.8）?->?二粗（Φ10R1）?-> （可選）三粗（Φ6R0.5）?->?半精加工?->?精加工。
首選“基于層的IPW”：這是最安全、最現(xiàn)代的方法。確保你的粗加工刀路已經(jīng)生成并無(wú)誤。
模擬驗(yàn)證！模擬驗(yàn)證！模擬驗(yàn)證！?這是編程員的責(zé)任。使用UG的“刀軌可視化”（重播、3D動(dòng)態(tài)）功能，慢速播放，仔細(xì)觀察刀具在狹窄區(qū)域的運(yùn)動(dòng)，確認(rèn)沒(méi)有踩刀、頂?shù)冬F(xiàn)象。
合理設(shè)置余量：確保二粗的側(cè)面余量略小于一粗，底面余量可以相同。
考慮夾持碰撞：二粗刀具更小，夾持器也更小，但仍需在非切削移動(dòng)中設(shè)置好碰撞檢查。