2.2 刀轴

2.2

刀轴，一般情况下是指刀具相对于工件的位置状态（在加工过程中刀具倾斜或者方向固定）。根据刀轴矢量的不同，刀轴又可以分为固定刀轴和可变刀轴。两者的区别在于，固定刀轴的方向在加工过程中始终与刀轴矢量平行，而可变刀轴的方向在沿着刀具路径移动时可不断变化。

1.远离点

远离点可以通过指定一个聚焦点来定义可变刀轴矢量，它以指定的聚焦点为起点，并指向刀柄所形成的矢量，作为可变刀轴矢量。刀轴将始终通过此点，并且绕着此点旋转，如图2-12所示（聚焦点必须位于刀具与零件几何表面的另一侧）。

2.朝向点

朝向点可以通过指定一个聚焦点来定义可变刀轴矢量，它以指定的聚焦点为起点，并指向刀尖所形成的矢量，作为可变刀轴矢量。刀轴将始终通过此点，并且绕着此点旋转，如图2-13所示（聚焦点必须位于刀具与零件几何表面的同一侧）。

图2-12 刀轴控制-远离点

图2-13 刀轴控制-朝向点

3.远离直线

远离直线可以用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量，定义的可变刀轴矢量沿指定直线（聚焦线）移动，并垂直于该直线（聚焦线），且从刀尖指向指定直线（聚焦线），如图2-14所示（指定的直线必须位于刀具与零件几何表面的另外一侧）。

图2-14 刀轴控制-远离直线

4.朝向直线

朝向直线可以用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量，定义的可变刀轴矢量沿指定直线（聚焦线）移动，并垂直于该直线（聚焦线），且从刀柄指向指定直线（聚焦线），如图2-15所示（指定的直线必须位于刀具与零件几何表面的同一侧）。

图2-15 刀轴控制-朝向直线

5.相对于矢量

相对于矢量可以通过定义相对于矢量的前倾角和侧倾角确定刀轴方向，如图2-16所示。

图2-16刀 轴控制-相对于矢量

1）前/后倾角定义了刀具沿刀轨前倾或后倾的角度。它是刀轴与刀具路径切削方向的夹角，角度为正时称为前倾，角度为负时称为后倾，如图2-17a所示。

2）侧倾角定义了刀具从一侧到另一侧的角度。它是刀轴绕刀具路径切削方向侧偏的一个角度，角度为正时称为右倾，角度为负时称为左倾，如图2-17b所示。

图2-17 前倾角/侧倾角示意图

a）前倾角 b）侧倾角

6.垂直于部件

垂直于部件是指可变刀轴矢量在每一个接触点处垂直于零件几何表面，如图2-18所示。

图2-18 刀轴控制-垂直于部件

注意：选用刀轴因为垂直于部件，所以必须选择工件几何体，并且投影矢量不能是刀轴。

7.相对于部件

相对于部件可以通过指定前倾角和侧倾角，来定义相对于零件几何表面法向矢量，从而确定刀轴方向（在四轴垂直于部件的机床上增加了前倾角、侧倾角），如图2-19所示。

前倾角定义了刀具沿刀具运动方向朝前或朝后倾斜的角度。前倾角为正时，刀具基于刀具路径的方向朝前倾斜；前倾角度为负时，刀具基于刀具路径的方向朝后倾斜。

侧倾角定义了刀具相对于刀具路径往外倾斜的角度。沿刀具路径看，侧倾角度为正，使刀具往刀具路径右边倾斜；侧倾角度为负，使刀具往刀具路径左边倾斜。与前倾角度不同，侧倾角度总是固定在一个方向，并不依赖于刀具运动方向。

图2-19 刀轴控制-相对于部件

在相对于部件参数里面，还可以设置最大和最小倾斜角度。这些参数将定义刀具偏离指定的前倾角或侧倾角的程度。例如，如果将前倾角定义为20°，最小前倾角定义为15°，最大前倾角定义为25°，那么刀具轴可以偏离前倾角±5°。最小值必须小于或等于相应的前倾角或侧倾角的角度值。最大值必须大于或等于相应的前倾角或侧倾角的角度值，如图2-20所示。

图2-20 角度示意图

当设置为0°侧倾角时，刀具将垂直以避免过切。

注意：若选用刀轴为相对于部件，那么必须选择工件几何体，并且投影矢量不能是刀轴。

8.4轴，垂直于部件

刀轴矢量始终与指定的旋转轴（第四轴）垂直。其中的旋转角度是指刀具轴相对于部件表面的另一垂直轴向前或向后倾斜。与前倾角不同，4轴旋转角度始终向垂直轴的同一侧倾斜，与刀具运动方向无关，如图2-21所示。

图2-21 刀轴控制-4轴，垂直于部件

注意：若选用刀轴为“4轴，垂直于部件”，那么必须选择工件几何体，并且投影矢量不能是刀轴。

9.4轴，相对于部件

通过指定第四轴及其旋转角度、前倾角度与侧倾角度来定义刀轴矢量。其中的旋转角度是指刀具轴相对于部件表面的另一垂直轴向前或向后倾斜。“4轴，相对于部件”的工作方式与“4轴，垂直于部件”基本相同。此外，还可以定义一个前倾角和一个侧倾角，这两个值通常保留为其默认值0°，如图2-22所示。

图2-22 刀轴控制-4轴，相对于部件

注意：选用刀轴为“4轴，相对于部件”，必须选择工件几何体，并且投影矢量不能是刀轴。

10.双4轴，在部件上

“双4轴，在部件上”与“4轴，相对于部件”的工作方式基本相同，可以指定一个4轴旋转角、前倾角和侧倾角。4轴旋转角可以绕一个轴旋转部件，也可以增加一个回转轴旋转部件，如图2-23所示。在【双4轴，在部件上】对话框中，可以分别为Zig运动和Zag运动定义上述参数。

注意：若在Zig方向与Zag方向指定不同的旋转轴进行切削时，实际上就产生了五轴切削操作，如图2-24所示。

图2-23 刀轴控制-双4轴在部件上

图2-24 旋转轴示意图

11.插补矢量

插补矢量可以通过在指定点定义矢量来控制刀轴矢量。也可用来调整刀轴，以避免刀具悬空或避让障碍物。根据创建光顺刀轴运动的需要，可以从驱动曲面上的指定位置处，定义出任意数量的矢量，然后将按定义的矢量，在驱动几何体上的任意点处插补刀轴。指定的矢量越多，对刀轴的控制就越多，如图2-25所示。

图2-25 刀轴控制-插补矢量

12.优化后驱动

优化后驱动刀轴可使刀具前倾角与驱动几何体曲率匹配。在凸起部分，自动保持小的前倾角，以便移除更多材料。在下凹区域中，自动增加前倾角以防止刀跟过切驱动几何体，并使前倾角足够小以防止刀前端过切驱动几何体。

优化后驱动刀轴控制方法的优点包括：

1）确保刀轨不会过切，而且不会出现未切削的区域。

2）确保最大材料移除量，以缩短加工时间。

3）确保用刀尖切削，以延长刀具使用寿命。

如图2-26所示，【优化后驱动】对话框中选项说明如下：

1）【最小刀跟安全距离】：使刀跟清除驱动几何体保持的最小距离。

2）【最大前倾角】：出于过切避让之外的原因，可使用此选项指定允许的最大前倾角。NX自动执行过切避让（可选）。建议此选项处于关闭状态并允许NX自动确定最佳值。

3）【名义前倾角】：出于最佳材料移除量之外的原因，可使用该选项指定首选的前倾角，以便优化切削条件。优化后驱动刀轴控制方法可自动优化材料移除（可选）。建议此选项处于关闭状态并允许NX自动确定最佳值。

4）【侧倾角】：固定的侧倾角度值，默认值为“0”。

5）【应用光顺】：选择该选项可以进行更高质量的精加工。

13.垂直于驱动体

垂直于驱动体是指在每一个接触点处，创建垂直于驱动曲面的可变刀轴矢量。刀具永远垂直于驱动的曲面，直接在驱动曲面上生成刀具轨迹。

垂直于驱动体可用于在非常复杂的部件曲面上控制刀具轴的运动。驱动曲面可以是零件的面，也可以是与零件无关的面，如图2-27所示。

图2-26 刀轴控制-优化后驱动

图2-27 刀轴控制-垂直于驱动体一

当未定义部件曲面时，可以直接加工驱动曲面，即刀具轨迹直接在驱动曲面上生成，如图2-28所示。

图2-28 刀轴控制-垂直于驱动体二

14.侧刃驱动

侧刃驱动可以用驱动曲面的直纹线来定义刀轴矢量，通过指定侧刃方向，可以使刀具的侧刃加工驱动曲面，而刀尖加工零件几何表面。通过定义侧倾角可以使刀刃与被选取的驱动面形成一个角度，如图2-29所示。

图2-29 刀轴控制-侧刃驱动

【划线类型】的选项有“栅格或修剪”和“基础UV”，划线结果如图2-30所示。

图2-30 划线类型

a）栅格或修剪划线 b）基础UV划线

1）栅格或修剪划线：当驱动曲面由“曲面栅格”或“修剪曲面”组成时，便可生成“栅格或修剪”类型的划线。该类型的划线将尝试与所有栅格边界或修剪边界尽量自然对齐。

2）基础UV划线：指曲面被修剪或被放入栅格前，在曲面的自然底层划线，此类划线可能没有与栅格或修剪边界对齐。

15.相对于驱动体

通过指定引导角与倾斜角，来定义相对于驱动曲面法向矢量的可变刀轴矢量。

16.4轴，垂直于驱动体

通过指定旋转轴（即第四轴）及其旋转角度来定义刀轴矢量。即刀轴先从驱动曲面法向旋转到旋转轴的法向平面，然后基于刀具运动方向朝前或朝后倾斜一个旋转角度。

17.4轴，相对于驱动体

通过指定第四轴及其旋转角度、引导角度与倾斜角度来定义刀轴矢量。即先使刀轴从驱动曲面法向、基于刀具运动方向朝前或朝后倾斜引导角度与倾斜角度，然后投射到正确的第四轴运动平面，最后旋转一个旋转角度。

18.双4轴，在驱动体上

通过指定第四轴及其旋转角度、引导角度与倾斜角度来定义刀轴矢量。即分别在Zig方向与Zag方向，先使刀轴从驱动曲面法向、基于刀具运动方向朝前或朝后倾斜引导角度与倾斜角度，然后投射到正确的第四轴运动平面，最后旋转一个旋转角度。

注意：若在Zig方向与Zag方向指定不同的旋转轴进行切削时，实际上就产生了五轴切削操作。