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masterCAM9[1][1].1教程(全)


第1章 基 础 知 识
1.1 MasterCAM V9.0 模块功能简介 1.2 MasterCAM V9.0 的铣削加工特点 1.3 MasterCAM V9.0 工作界面

Mastercam软件是美国CNC Software,

INC开发的CAD/CAM系统,是最经济有
效率的全方位的软件系统。在国内外

/>
CAD/CAM领域,它是微机平台上装机量
最多、应用最广泛的软件,成为

CAD/CAM系统的行业标准。

1.1 MasterCAM V9.0 模块功能简介
MasterCAM系统是一套CAD/CAM集 成软件,它包含以下主要功能: (1)三维设计系统(design) (2)铣削加工系统 (mill)

(3)车、铣复合加工系统(lathe) (4)线切割、激光加工系统 (wire)

其中,三维设计系统是CAD功能模块,
其它为CAM功能模块并包括三维设计系统。

1.2 MasterCAM V9.0 的铣削加工特点
1.2.1 任务管理 1.2.2 强大的零件造型功能 1.2.3 刀具路径的相关性 1.2.4 型腔铣、轮廓铣和点位加工 1.2.5 强劲的曲面粗加工功能 1.2.6 灵活的曲面精加工

1.2.7 曲面修整加工 1.2.8 多轴加工 1.2.9 提高加工过程中走刀速度的方法 1.2.10 加工参数管理及优化工具 1.2.11 文件管理及数据交换 1.2.12 易学易用 1.2.13 系统配置要求

1.3 MasterCAM V9.0 工作界面
图 1 - 1 是 . MasterCAM V9.0 的 Mill模块的窗口界面。分五大部分: 绘图区、主菜单区、辅助菜单区、工 具栏区、系统提示区,依Windows程 序风格,还有标题栏,帮助栏。

帮助栏 主菜单

标题栏

工具栏 绘图区

鼠标右键菜单

辅助菜单

坐标系

系统提示区

第2章 二维图形的构建
2.1 点 的 构 建 2.2 直 线 的 构 建 2.3 圆 弧 的 构 建 2.4 倒 圆 角 2.5 曲 线 的 构 建

2.1 点 的 构 建
点是最基本的图形元素,线条由无数 个点构成,一个完整图形则会包含若干个 线条。学会二维图形的绘制首先要会如何 确定点的位置。绘制点常常是为了定位图 素。如:两个端点定位一条直线,圆心点 可以定位一个圆(圆弧)的位置。

2.1.1 指定位置
选取“C绘图”→“P点”→“P指 定位置”弹出图2- 4抓点方式菜单。该菜单 的各项功能如表2-1所示。实例如图2-6 所示。 通过键盘直接输入坐标来绘制点,单 击键盘“-” 、“.” 、“X‖ 、―Y‖ 、―Z‖ 或任意一个数字健,在系统提示区会出现 输入对话框如图2- 5所示:

图2- 5输入对话框

例如:“X23Y33‖表示X坐标为23,

Y坐标为33。如果不输入X,Y,则坐标之
间要用“,”分隔,如“23,33,43” 。

注意:输入坐标时,刚才输入的坐标 是(20,30,40),现在要输入(5 0,30,40),则只要在输入对话框 中输入“50”就可以了,如果要输入的 是(20,50,40),则在输入对话 框中输入“,50”就可以了,同样如果 要输入的是(20,30,50),则在 输入对话框中输入“,50”就可以了, 在输入对话框中允许使用“+” , “-” ,“*” ,“/”与括号,如 (-50,3*4,66)。

2.1.2 等分绘点
可以在选取的线条(直线,曲线,圆 弧,样条曲线)上生成一系列等距离的点。 等距离不是指两点间的直线相等,而是两 点间的曲线长度一致。 选取“C绘图”→“P点”→“A等 分绘点”。选取要等分的线条,在提示区 输入点的数目,回车后,选取的线条上产 生一系列的点。实例如图2-7所示。

2.1.3 曲线节点
可以在参数型样条曲线的节点处生成 点。这些点不会随参数型样条曲线的修改 而改变点的位置,如果选取的线条不是参 数型样条曲线,则系统会提示重新选取参 数型样条曲线。

2.1.4 控制点
可以在NURBS样条曲线的控制点 处生成点。如果选取的线条不是NURB S样条曲线,则系统会提示重新选取NU RBS样条曲线。

2.1.5 动态绘点
可以沿选取的图素用鼠标的移动动态

的生成需要点。该图素可以是直线,曲线,
圆弧,样条曲线,实体。

2.1.6 指定长度
可以在选取的线条(直线,曲线,圆 弧,样条曲线)上生成一个与靠近选取点 的端点有一定距离的点。

2.1.7 剖切点
可以在选取的一条或多条线条(直线, 曲线,圆弧,样条曲线)上生成与指定平 面的交点。该平面称剖切平面。

2.1.8 投影至曲面
可以生成一个已有的点在一个或
多个平面、曲面、实体面上的投影点。

投影时可以选取投影于构图平面或沿曲
面的法线方向投影。

2.1.9垂直/距离
可以依指定距离生成一个垂直(法线) 方向的点。该点与选取的线条(直线,曲 线,圆弧,样条曲线)距离为指定长度, 该点与指定点的连线垂直于被选取的线条。

2.1.10网格点 2.1.11圆周点

2.1.12小弧

2.2 直 线 的 构 建
2.2.1 水平线
在当前构图面上生成和工作坐标系X 轴平行的线段。

2.2.2 垂直线
在当前构图面上生成和工作坐标系Y 轴平行的线段。

2.2.3 任意线段
由两个任意点生成一条直线。这两个 点可以用鼠标选取,也可以用键盘输入坐 标,可以生成一条三维直线。

2.2.4 连续线
连接多个任意点生成一条连续折线。 每个点可以用鼠标选取,也可以用键盘输 入,可以生成一条三维连续折线。

2.2.5 极坐标线
由极坐标的形式生成一条直线。

2.2.6切线
生成与一弧或多弧相切的切线。

(一)、角度方式。 (二)、两弧方式。 (三)、圆外点方式。

2.2.7 法线
生成一条与已知线条(直线,曲线, 圆弧,样条曲线)相垂直的线。

(一)、经过一点方式。 (二)、与圆相切方式。

2.2.8 平行线
生成与已知直线平行的直线。

(一)、方向/距离方式。 (二)、经过一点方式。

(三)、与圆相切方式。

2.2.9 分角线
生成两相交直线的角平分线,或在两

平行直线中间生成一条平行线。

2.2.10 连近距线
生成直线、曲线、圆弧、样条曲线与 点、直线、曲线、圆弧、样条曲线之间的 最近距离连线。选取的第一个图素可以为 直线、曲线、圆弧、样条曲线,选取的第 二个图素可以是点、直线、曲线、圆弧、 样条曲线。

2.3 圆 弧 的 构 建
共有9种绘圆弧模式。

2.3.1 极坐标
指定圆心点、半径、起始角度、终止 角度来生成一个圆弧或指定起始(终止) 点、半径、起始角度、终止角度来生成一 个圆弧。

(一)、圆心点方式 (二)、任意角度方式 (三)、起始点方式 (四)、终止点方式

2.3.2 两点画弧
指定圆周上的两个端点和圆弧半径来 生成一个圆弧。

2.3.3 三点画弧
指定不在同一条直线上的三个点来生 成一个圆弧。

2.3.4切弧
生成与已知的直线或圆弧相切的圆弧。

(一)、1切一物体 (二)、2切二物体 (三)、3切三物体 (四)、C中心线 (五)、P切圆外点 (六)、Y动态绘弧

2.3.5 两点画圆
选取或指定直径上的两个点生成一个圆。

2.3.6 三点画圆
选取或指定圆周上的三个点来生成一 个圆。

2.3.7 点半径圆
指定圆心与半径来生成一个圆。

2.3.8 点直径圆
指定圆心与半径来生成一个圆。

2.3.9 点边界圆
选取或指定圆心点及圆周上一点来生 成一个圆。

2.4 倒 圆 角
倒圆角的功能是使两条或多条相交直 线产生不同直径的圆角。

2.5 曲 线 的 构 建
直接生成曲线或利用已知点来生成曲 线 , 包 括 SPLINE 曲 线 或 NURBS 曲 线 。 SPLINE曲线可以视作一条有弹性的强力橡 皮,通过在其上各点加上重量使其经过指定 位置,点两侧的曲线有相同的斜率和曲率。



NURBS(Non-

Uniform

Rational

B-Spline)曲线可以视作比

SPLINE曲线更加光滑的曲线,可以通过移

动它的控制点来编辑NURBS曲线,适用于
设计模具模型的外形与复杂曲面的轮廓曲

线。如汽车表面轮廓曲线。

(一)、M手动输入方式构建曲 线
选取主菜单上的“C绘图”→“S曲 线”→“M手动输入”。选取曲线经过的 一系列点,选取完成后按ESC键退出。 实例如图所示。

(二)、A自动选取方式构建曲 线 (三)、E端点状态曲线 (四)、C转成曲线

2.6 矩形的构建 2.7 倒角的构建 2.8 文字的构建 2.9 插入图形 2.10 椭圆的构建 2.11 多边形的构建 2.12 边界盒的构建 2.13 螺旋线/螺旋

第三章 几何图形的编辑和尺寸标注
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

删 除 修 整 转 换 二维绘图综合实例 图形尺寸标注

3.1 删 除
删除已经构建好的图素。

表 3-1 C 串连 W 窗选 E区域 O 仅某个图素 A 所有的 G 群组 R 结果 D 重复图素 U 回复删除

删除菜单功能描述 使用串连选择的方式选择需要删除的一组连续图素 使用视窗选择的方式选择需要删除的图素 使用区域选择(面积串连)的方式选择需要删除的 图素 指定删除某类别中的某个图素。 删除所有的图素或某类别中的所有的图素 删除指定群组图素 删除经过前一次转换后成为结果的图素 删除重复的图素 恢复被删除的图素

(一)串连选择
将相交的若干图素沿某种方向连成一 串。串连方式可以定义起点和终点,还可 以指定串连方向。

(二)窗选

表 3-2

窗选菜单功能描述 使用鼠标以两点式拖拉出矩形窗口选取图素 使用多边形窗口选择图素 完全在窗口内的图素将被选取 窗口内的图素及与窗口相交的图素将被选取 只要和窗口相交的图素都会被选取 窗口外的图素及窗口相交的图素都会被选取 完全在窗口外的图素都会被选取 限制选取的图素类型。 视窗选择参数设定

R矩形 P多边形 N视窗内 T范围内 I相交物 U范围外 O视窗外 M限定图素 S选项过滤

(三)区域 (四)仅某图素 (五)所有的 (六)群组 (七)结果 (八)重复图素 (九)回复删除

表 3-3 回复已删除菜单功能 单一图素 恢复前一个刚被删除的图素 指定图素 恢复前面指定数目被删除的图素 所有图素 最大可能恢复所有的被删除的图素

3.2 修 整
选取如图3-11主菜单上的“M修整” 或按功能键F7,弹出修整菜单,

表 3-4 F 倒圆角 T 修剪 B 打断 J 连接 N 曲面法向 NURUBS 控制 转成 NURUBS E 延伸 D 动态移位 A 曲线变弧

修整菜单功能描述 绘制圆角 修剪用延伸线条 将一条完整的线断开成两段或多段 连接断开的直线或圆弧 可以改变曲面法线的方向 可以修改 NURBS 曲线或曲面的控制点 把非 NURBS 图素转换为 NURBS 曲线 将图素(包括线、圆弧、曲线和曲面)延 伸一定的长度 动态地移动或者复制图素到指定的位置 将绘出的曲线转换成圆弧

3.2.1 倒圆角
选取主菜单上的“M修整”→“F倒 圆角”与选取主菜单上的“C绘 图”→“F倒圆角”,功能是一致的,请 参看第二章。

3.2.2 修剪
选取主菜单上的“M修整”→“T修 剪”弹出如图3-13修剪菜单。

表 3-5

修剪菜单功能描述

1单一物体 修剪一个图素。 (图 3-14) 2两个物体 同 时 修 剪 两 个 图 素 到 它 们 的 交 点 (图 3-15) 3三个物体 同时修剪三个图素到交点。 (图 3-16) T到某一点 修剪或延伸图素到某一点 (图 3-17) M多物修剪 同时修剪多个图素。 (图 3-18) C回复全圆 将圆弧变回整圆 D分割物体 剪掉两边界中间部分图素 (图 3-19) U修整曲面 对曲面进行修剪(将在后面的章节叙述)

图3-14 修剪一个图素实例

图3-15 修剪两个图素实例

图3-16 修剪三个图素实例

图3-17 修剪到某一点实例

图3-18 修剪多个图素实例

图3-19 分割物体实例

3.2.3 打断
选取主菜单上的“M修整”→“B打 断”弹出如图3-20打断菜单,打断菜单功 能描述如下表3-6所示。在MASTERCAM 中,圆默认在零度方向断开,并且在打断 时不会像AUTOCAD一样自动修剪图素。

3.2.4 连接
选取主菜单上的“M修整”→“J连 接”。该功能主要用于将打断的图素在断 点处重新连接,也可以将有相同属性的图 素相连。但要注意以下几点: 1)不能连接NURBS曲线。 2)一般只有共线的线段、同心和同半 径的圆弧、同一图素的曲线,才能很好地 连接在一起。否则会出现出错提示。

3.2.5 曲面法向
曲面法向功能可以改变曲面法线的方 向。取主菜单上的“M修整”→“N曲面 法向”弹出如图3-27曲面法向菜单,曲面 法向菜单功能描述如下表3-7所示。可以直 接选择曲面,根据参数选择循环方式,再 根据需要选择某个参数,以便达到修改效 果。

3.2.6 NURBS控制点
可以修改NURBS曲线或曲面的控制 点,以便更加灵活地修改NURBS图素。

3.2.7 转成NURBS
转成NURBS功能可以把非NURBS图 素转换为NURBS曲线。

3.2.8 延伸
选取主菜单上的“M修整”→“E延 伸”弹出如图3-30延伸菜单,延伸菜单功 能描述如下表3-9所示。延伸功能是将图素 (包括线、圆弧、曲线和曲面)延伸一定的 长度。

表 3-9

延伸菜单功能描述 用指定的长度延伸图素。延伸曲线时应 L指定长度 确保靠近其端点延伸。 沿曲面的边界将曲面延伸一定距离。详 U曲面 见后面的章节叙述。

3.2.9 动态移位
动态移位功能是动态地移动或者复制 图素到指定的位置,让你在指令完成前就 能看见指令的结果。

表 3-11 动态移位对话框功能描述 操作 选择是移动还是复制图素 移位参数 在动态移位时按+/-键, 可旋转或平移相应数值。 平移 将图素平移 旋转 将图素旋转 拉伸 拉伸图素

3.2.10 曲线变弧

3.3 转 换
选取如图3-37主菜单上的“X转换” 弹出如图3-38转换菜单,转换菜单功能描 述如下表3-13所示。

转换指令是Master cam非常有用的编辑 功能,用来改变图素的位置、方向和大小。 转换功能共同的参数及概念:群组和结果。 我们使用了某个转换指令时,我们需要 选择一些图素,该图素被确认选择后会被系 统作为一个群组,当我们使用该转换指令后, 群组图素会被转换到新的位置,这时该群组 图素会被系统作为结果。

其中群组会被系统默认为红色,结果

会被系统默认为紫色。在绘图区只能有一
个群组和一个结果。

大家可以使用“S屏幕”→“I清除
颜色”的操作清除群组和结果的颜色,使

其返回原来的颜色。这样也同时清除了系
统指定的群组和结果。

3.3.1 镜像功能
该功能是在当前的构图面上以某一轴 线为镜子反射图素。
表 3-14 X轴 Y轴 L 任意线 2 两点 镜像功能菜单描述 以构图面的 x 轴作为镜射轴线 以构图面的 Y 轴作为镜射轴线 以所选取的任意直线作为镜射轴线 以所选取的两点的连线作为镜射轴线

3.3.2 旋转
该功能是在当前的构图面上以某一点
为中心,对选定的图素按给定角度进行旋转。

表 3-16

旋转对话框描述

移动 旋转后将原有图素删除 复制 旋转后将原有图素保留 处理方式 旋转后将原有图素保留并将相对应的图 连接 素用直线进行连接 确定新图素是否使用当前设置的图层、 使用构图属性 线型和颜色 次数 旋转后新生成的图形数目 旋转角度 相邻图形间的旋转角度

3.3.3 比例缩放
该功能对选定的图素按给定的比例进 行缩放。

3.3.4 投影(压扁)
该功能对选定的图素投影到指定的平面。

3.3.5 平移
该功能可以得到一个或多个与原图素 平行的相同图素。

表 3-17 平移菜单描述 R 直角坐标 用直角坐标(X、Y、Z)确定平移的 方向和距离 P 极坐标 用极坐标方法确定平移的方向和 距离 B 两点间 通过选取的两个点来确定平移的 方向和距离 V 两视角间 在两构图面之间转换图素

3.3.6 补偿(偏移)
该功能可以将线条向指定的方向 偏移给定的距离。

表 3-18

补偿(偏移)对话框描述
补偿(偏移)后将原有图素删除 补偿(偏移)后将原有图素保留 新图素是否使用当前设置的图层、线型和颜色 补偿(偏移)后新生成的图形数目 给定补偿(偏移)距离 控制曲线与理想状态的接近程度 决定拐角处曲线连接的精密程度 控制补偿(偏移)时的允许角度

处理方 移动 式 复制 使用构图属性 次数 补偿(偏移)距离 线段的容差 最大深度差 折角

3.3.6 串连补偿
该功能可以将多条首尾相接的线条组成的 封闭轮廓沿指定的方向偏移给定的距离。

表 3-19 串连补偿(偏移)对话框描述

转 角 设 定 补 偿

不走圆角 补偿时保留原有串联图素的转角 <135 度 串联图素转角处角度小于 135 度时, 补偿时进行圆弧过渡 全走圆角 补偿时对所有的转角进行圆弧过渡 左补偿 确定补偿方向为串联图素箭头的左边 右补偿 确定补偿方向为串联图素箭头的右边

3.3.7 排样
该功能用于冲裁条料时,为了省料而 对冲裁件进行的合理放置方法。

3.3.8 移动(牵移)
该功能用于将一个框架形的图形拉伸 成其它形状。

3.3.8 缠绕
该功能可以将一根线条卷成圈,如同

工厂中加工弹簧一样。当然在卷好后也可
以重新展开成为线条。

3.4 二维绘图综合实例
R8 2
φ 20 0

R12

R40

R12

R6

24

75

φ4 5

3.5 图形尺寸标注
图形标注是机械工程制图中不可缺少 的。Master cam作为CAD/CAM 一体化软 件,同样也提供了标注的功能。本节将介 绍图形的标注,内容包括尺寸标注、注解 文字和尺寸标注的编辑等。用户进行尺寸 标注,可以采用系统的缺省设置,也可以 通过图1—74所示的对话框对标注参数设置。

3.5.1 标注尺寸
3.5.1.1 水平标注
用于标注两点间的水平距离,这两个点 可以是选取的两点,也可以是直线的两 个端点。

3.5.1.2 垂直标注
用于标注两点间的垂直距离,这两个点 可以是选取的两点,也可以是直线的两 个端点。

3.5.1.3 平行标注
用于标注两点间的距离,这两个点可 以是选取的两点,也可以是直线的两个端点。

3.5.1.4 基准标注
用于以已存在的线性标注为基准对一 系列点进行线性标注。

3.5.1.5 串连式标注
用于以已存在的线性标注为基准对一 系列点进行线性标注。

3.5.1.6 圆弧标注
用于标注圆或圆弧的半径、直径。

3.5.1.7 角度标注
用于标注两条不平行线间的夹角。

3.5.1.8 相切标注
用于创建一个或多个相切标注尺寸。

3.5.1.9 坐标标注
用于以选取的一个点为基准,标注一 系列点与基准点的相对距离。

3.5.1.10 点位标注
用于标注选取点的坐标。在图3-73标 注尺寸菜单中选择点位标注项,系统提示 区提示选择一点创建点标注尺寸,在图形 窗口输入一点;然后拖动鼠标至一个合适 的位置单击即可完成点标注。

3.5.2 注解文字
在完成的图形中,除了需要标注尺寸
外,有时还需要加入注解文字来对图形进行 说明。本小节将介绍加入注解文字的方法。

3.5.2.3 属性
用于重新设置注解文字各参数。 选择属性按钮,系统弹出全局标注对 话框,通过其可以进行注解文字参数的重新 设置。 注意:选择不同的注解文字类型,弹 出的全局对话框中包含的选项也会随之不同。

3.5.3 引出线
用于在图素与注解文字之间绘制直线。

3.5.4 引线
引线不同于引出线,引线是带箭头的, 而且可以是有转折的。如同注解文字中的 绘制引线。

3.5.5 多重编辑
用于对已标注的尺寸进行编辑,通过 改变图形标注的设置来更新选取的图形。

3.5.6 编辑文本
用于改变已存在尺寸标注、标签标注 和注解中的文字内容。

3.5.7 剖面线
剖面线是绘图中用到最多的图案。 MASTERCAM系统规定生成剖面线 的区域必须是由首尾相接的线条围成的封 闭区域,交叉的线条也可以产生封闭区域, 但MASTERCAM不能对这种封闭区域生 成剖面线,必须将各线条在交点处断开才 可以在封闭区域生成剖面线。

3.5.8 标注设置
用于全面修改已标注的内容,包括文 字、文字位置、箭头、公差等。
3.5.8.1 尺寸属性标签界面 3.5.8.2 尺寸文字标签界面 3.5.8.3 注解文字标签界面 3.5.8.4 尺寸线/尺寸界线/箭头标签界面 3.5.8.5 设定标签界面

第4章 曲 面 的 构 建
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

曲面构建环境 三维线框模型 构 建 曲 面 曲 面 编 辑 曲 面 曲 线 曲面构建综合实例

4.1 曲面构建环境
4.1.1 MasterCAM的坐标系统
MasterCAM的作图环境有两种坐标 系,即系统坐标系和工作坐标系。系统坐 标系是Mastercam中固定不变的的坐标系, 满足右手法则,如图4-1所示。工作坐标系 (Work Coordinate System)是用户在设 置构图平面时所建立的坐标系。

为使工作方便 ,MasterCAM中在不 同的场合使用了特定的坐标显示系统,而 这些坐标显示系统有什么不同,均必须有 一个基准的坐标系来描述,或者说供参照 用,这个坐标系就是工作坐标系(WCS)。 不同的情况,工作坐标系的显示不一样。 在顶面观察(俯视)时如图4-2,Z轴的正 方向垂直屏幕指向用户。

Z(中指)

Y(食指)

X(大拇指)
图 4–1 系统坐标系

Y

X
图 4–2 工作坐标系

点击“WCS坐标:T‖,会弹出 “视 角管理”对话框。对话框中目前所列出的 是系统已定义了的各个视角,序号是1、2 到8,以后你自己可以新建视角并命名,命 名的视角也可以在对话框中显示出来。

4.1.2 构图平面和图形视角
在MasterCAM中引入构图平面的概 念是为了将复杂的三维绘图简化为简单的 二维绘图。构图平面是用户当前要使用的 绘图平面,与工作坐标系平行。设置好构 图平面后,则所绘制的图形都在构图平面 上,如构图平面设置为俯视图,则所绘制 的图形就产生在平行于俯视图的构图面上。

图形视角的设置是用来观察三维图形 在某一视角的投影视图,图形视角表示的 是当前屏幕上图形的观察角度,但用户所 绘制的图形不受当前视角的影响,而是由 构图平面与工作深度来确定。

4.1.3 工作深度
工作深度是用户绘制出的图形所 处的三维深度,是用户设置的工作坐标 系中的Z轴坐标。通过工作深度的设置 可使用户在二维图形中绘制出具备三维 Z轴深度的图形。

设置方法:点击次功能表中“Z‖,直 接从键盘输入数值或从屏幕上选取已存在 的点来设定工作深度。 Z轴深度指的是第三轴的深度,如构 图面为前视图时,Z轴深度是指Y轴的深度。

4.2 三维线框模型
三维线框模型是以物体的边界来定义 物体, 其体现的是物体的轮廓特征或物体 的横断面特征。三维线框模型不能直接用 于产生三维曲面刀具路径。MasterCAM的 曲面造型通常需要事先绘制好三维线框模 型,然后在此模型的基础上构建出曲面。

三维线框模型是物体的抽象表示,它 的构建是MasterCAM进行曲面和实体造型 的基础,没有一个事先构建好的线框模型 就不能很好地进行曲面和实体的构建。 在三维线框模型的构建中要灵活地运 用构图平面、工作深度和图形视角的设置, 并且还要在三维空间中比较好的应用图形 的转换。下面通过几个实例进行说明。

一、直纹曲面三维线框模型的构建实例 二.昆氏曲面三维线框模型的构建实例

三.线框图形的三维空间转换

1.准备好图4–11所示三维线框模型 本例将对其进行镜像、旋转、平移等操作。

2.设置图层名字

图4–18 图层管理员对话框

3.镜像操作

图4–20 镜像后的结果

图4–21 前视图构图面中的X、Y轴的指向

图4–22 在前视图构图面中选取Y轴进行镜像的结果

4.旋转操作
图 4 旋 转 前 图 形

23



图4–24 旋转对话框

图4–25 旋转后的结果

图4–26 侧视图构图面以P2 点旋转后的结果

图4–27 前视图构图面以P1点 旋转后的结果

5.平移操作
图 4 平 移 设 置 对 话 框 – 28

图 4 平 移 后 结 果

– 29

4.3 构 建 曲 面
4.3.1 曲面的基本概念和分类
曲面是用数学方程式来定义物体表面 的 形 状表 现 , 一 个 曲面 包 含有 多 个段面 (sections)或缀面(patches),它们熔接 在一起而形成一个图素。使用曲面造型可 以很好地表达和描述物体的形状,曲面造 型已广泛地运用于汽车、轮船和飞机机身 以及各种模具和模型的设计和造型中。

曲面可分为三大类型,即几何图形曲 面、自由型式曲面和编辑过的曲面。 几何图形曲面具有固定的几何形状, 是用直线、圆弧、平滑曲线等图素所产生 的,例如:球体、圆锥、圆柱、以及牵引 曲面、旋转曲面和实体曲面等。

自由型式的曲面不是特定的几何图形, 通常根据直线和曲线来决定其形状。这些曲 面需要复杂而难度高的曲面技术,如昆氏曲 面、直纹曲面、举升曲面、扫描曲面等。 编辑过的曲面是由编辑已有的曲面而产 生的,如补正曲面、修整延伸曲面、曲面倒 圆角、曲面熔接等。 MasterCAM的曲面类型如表4-1所示。

曲面型式 几 何 图 形 曲 面 牵引曲面 旋转曲面 实体曲面

昆氏曲面 自 由 型 式 曲 面

直纹曲面

说 明 断面形状沿着直线笔直地 拉升而形成的曲面,此直线 由长度和角度来定义 断面形状绕着轴或某一直 线旋转而形成的曲面 直接构建圆柱、圆锥、立 方体、圆球、圆环的曲面, 并且为封闭的曲面模型 将一些缀面熔接而形成的 曲面,此缀面是由四条相连 的曲线所形成的封闭区域 在两个或另个以上的直线 或曲线之间笔直地拉出相连 的直线而形成的曲面

应 用 用于构建圆锥、圆柱、 有拔模角度的模型等 用于构建回转体模型 直接构建基本曲面 用于当曲面是由一组缀 面形成的时候 用于曲面要添满两个或 两个以上的曲线的时候

当曲面通过两个及以上 通过一组横断面曲线形成 举升曲面 曲线,以抛物线的方式来 的曲面 熔接的时候 将断面外形沿着一个或两 用于通过曲面控制断面 个轨迹曲线移动,或是把两 的形状或用断面外形沿着 扫描曲面 个断面外形沿着一个轨迹曲 曲线平移或旋转的情况 线移动而得到的曲面

补正曲 面 编 辑 修剪延 过 伸曲面 的 曲 曲面倒 面 圆角 曲面熔 接

按指定的补正距离 把所选取的曲面沿着 曲面的法线方向偏距 而产生的另一张曲面 由修剪某一既有的 曲面之间与其相切的 横断面而产生的曲面 由构建在两个曲面 之间与其相切的横断 面而产生的曲面 熔接两个原始曲面 而形成一个相切于它 们的曲面

用于将原始曲面 偏 距 得 到 新的曲 面 的情况 用 于 重 新 定义边 界 曲面的时候 用于模型需要有 平滑的角落, 避免尖 角的时候 用 于 熔 接 两个曲 面 的情况

4.3.2 直纹、举升曲面
直纹、举升曲面是有两个或两个以上 的外形以熔接的方式而形成的一个曲面, 其中直纹曲面以直线的方式熔接,而举升 曲面以抛物线的方式熔接。 一、两个外形的直纹曲面构建实 例 二、三个及三个以上外形的举升 曲面的构建

1 1. 绘制线架模型

注意:

① 本例中如果构建三个外形的直纹曲 面其结果如图4-39所示,其与举升曲面的 区别是直纹曲面以直线形式连接各个外形, 而举升曲面以抛物线形式进行连接。
② 在构建曲面时请注意外形的选取次 序,如果选取圆1,再选圆3,最后是矩形2, 则举升曲面的构建结果如图4-40。

③ 为了保证曲面连接的正确,需要对 某些外形图素进行打断处理。图4-41所示 曲面产生了扭曲,是因为没有对矩形进行 打断处理。 ④ 外形要光滑,要避免尖角,否则会 出现曲线的锐角部分将被忽略,请按 【Enter】键继续。

图 4 39 构 建 出 的 直 纹 曲 面

-

图4-40 外形选取次序对曲面结果的影响

图4-41 曲面产生了扭曲

4.3.3 昆氏曲面
昆氏曲面是用四条边界曲线定义,由 许多缀面组合而形成的一张曲面。如图442所示。 昆氏曲面的构建有两种方法,即自动 选取和手动选取。自动选取可能因为分歧 点太多,以至于不能顺利地构建昆氏曲面, 故在实际操作中一般选择手动选取的方法。

边界1

边界4

边界3
图4-42 昆氏曲面

边界2

在建立昆氏曲面之前,首先要明确切 削方向、截断方向和缀面数的设置。 当设置好一个方向为切削方向后,则 另一 个方向为截断方向。在一个开放的 模式中,切削方向和截断方向可以任意替 换;但在一个闭合的模式中,切削方向只 能为闭合的环绕方向,于之相交的方向才 为截断方向。 一、开放模式昆氏曲面的构建 二、闭合模式昆氏曲面的构建

4.3.4 旋转曲面
旋转曲面是把几何图素绕着某一轴或 某一直线旋转而产生的曲面。 旋转曲面可用多个图素串联而进行旋 转,所得到的曲面数目就等于所有串联之 图素的数目。

旋转角度由用户选取旋转轴时的那一

端点来进行确定,不能使用负值,但能通
过选择旋转轴的另一端来确定相反的旋转 角度。旋转的方向永远是沿着选取旋转轴 的端点向另一端观看的顺时针方向,满足 右手螺旋法则。

4.3.5 扫描曲面
扫描曲面是将物体的断面外形沿着一 个或两个轨迹曲线移动,或是把两个断面 外形沿着一个轨迹曲线移动而得到的曲面。 MasterCAM提供了三种形式的扫描 曲面,以下分别以实例的形式加以说明。

一、一个截断方向外形和一个切 削方向外形 说明: 1) 如果选取R平移/旋转为T

(平移方式),则扫描曲面构建如图4-56
所示。

2) 扫描曲线的外形要求光滑,不 能有尖角。假如图4-53所示外形没有倒圆角, 则在构建扫描曲面时,需要确定“曲面的锐 角部分将被忽略,请按【Enter】键继续”, 扫描出的效果端部放大如图4-57所示。 二、一个截断方向外形和两个切削方向 外形 三、两个截断方向外形和一个切削方向 外形

4.3.6 牵引曲面
牵引曲面是将物体的断面外形或基本 曲线笔直地沿着一特定的方位拉伸而形成 的曲面。牵引曲面受牵引方向、牵引长度 和牵引角度的影响。

牵引曲面可以串联多个图素来产生, 其曲面的数目等于所串联图素的数目。

4.4 曲 面 编 辑
4.4.1 曲面倒圆角
曲面倒圆角可以把所选取的两组曲面 通过圆角进行过渡,其主要用于将两组相交 曲面平滑过渡及把物体的端部倒圆角处理的 情况。曲面倒圆角有平面/曲面倒圆角、曲 线/曲面倒圆角、曲面/曲面倒圆角三种方式, 其中曲面/曲面倒圆角是使用最多的一种。

一、平面/曲面倒圆角 二、曲线/曲面倒圆角

等角视图

俯视图

图4-75 原始曲面和曲线

图4-77 曲面倒圆角结果

三、曲面/曲面倒圆角
C2

C1

图4-78 曲面/曲面倒圆角原始曲面

图4-79 设置曲面的方向

图4-80 曲面/曲面倒圆角后结果

注意:① 曲面和曲面倒圆角时要注意 检查两组曲面的法线方向,要求两组曲面 的法线方向都要指向倒圆角曲面的圆心。 如图4-82a所示两张曲面,当曲面法线如图 4-82b所示时,倒圆角后如4-82b图所示; 当曲面法向如图4-82c所示时,倒圆角后如 图4-82c所示。② 两曲面倒圆角时,要考虑 圆角半径不要设置得太大,以至于在两曲 面中容纳不下倒圆角曲面。

图 4 81 曲 面 对 曲 面 倒 圆 角 对 话 框

-

a

b
图4-82 曲面法向对倒圆角的影响

c

四、变化半径倒圆角

4.4.2 曲面偏移
曲面偏移可以按指定的偏移距离把所 选取的曲面沿着曲面的法线方向偏距而产 生另一张曲面。偏移距离如果为负值则偏 距的方向为曲面法线的相反方向,可以更 改曲面的法线方向来改变曲面的偏移方向。 编辑过的曲面不可用于曲面的偏移。

4.4.3 曲面修剪延伸
曲面的修剪、延伸可以把已有的曲面 修剪或延伸为修剪后的曲面。要使用修剪 功能必须有一个已存在的曲面和至少一个 作为修剪的边界,可以使用曲线、曲面、 平面作为边界来操作。其修剪、延伸方法 见下面的实例。

一、修剪至曲线实例 二、修剪至平面 三、修剪至曲面 四、平面修整
平面修整是指通过指定的边界构建一个平 的曲面

五、曲面分割
曲面分割操作可以把原始曲面在指定 的方向分割成两个曲面

六、曲面延伸
曲面延伸操作可以将一个曲面沿其某 一边界延伸。延伸出的曲面在边界处与原 始曲面相切,并且曲面的种类、精度与原 始曲面相同。

4.4.4 曲面熔接
曲面熔接是指把两个已存在的曲面通 过光滑曲面连接,并且所熔接的曲面与两 个已存在曲面相切。 熔接曲面的构建方式有三种:两曲面 熔接、三曲面熔接、三圆角曲面等。

一、两曲面熔接 二、三曲面熔接、圆角熔接

4.5 曲 面 曲 线
曲面曲线是指通过已有的曲面或 平面来绘制曲线。一般都可以既生成曲 线又生成曲面曲线,而曲面曲线只用于 曲面休整的情况。

有以下几种方法构建曲面曲线:

4.5.1 指定位置
用于在曲面的指定位置上生成曲线或 曲面曲线。

4.5.2 缀面边线
缀面边线可以在参数式曲面上构建出 网格状曲线。

4.5.3 曲面流线
准备原始曲面(可以是参数式,也可 以是NURBS曲面);

4.5.4 动态绘线
动态绘线是指用鼠标在曲面上任意取 点,而绘制出曲线或曲面曲线。

4.5.5 剖切线
剖切线是指用平行且等距的平面对曲 面进行剖切而得到的多条曲线或曲面曲线。

4.5.6

交线

交线用于在两组相交曲面间构建曲面 的交线。

4.5.7 投影线
投影线是外形轮廓投影到曲面而得到 投影曲线或投影曲面曲线。

投影线的构建方法有两种:以垂直 于构图平面的的法线方向进行投影和垂 直于曲面的法线方向的投影,两种方法 得到的投影曲线有很大区别。垂直于构 图平面的的法线方向进行投影与用户当 前设置的构图平面有直接关系;而垂直 于曲面的法线方向的投影与外形曲面的 距离有直接关系,一般此种投影用于曲 面与外形相距比较小的情况。

4.5.8 分模线
分模线是平行构图面的平面去交截曲 面模型,得到的最大截面处的曲线。

4.5.9 单一边界
单一边界可用于构建曲面的边缘曲线。

4.5.10 所有边界
所有边界可用于构建所选曲面的所有 边界曲线。

4.6 曲面构建综合实例
掌握一个软件,先要弄清楚基本的概 念,然后做适当的具有代表性的练习,从 而达到熟练掌握的效果。在实际生活中, 大部分物体由多个曲面组成,因此在构建 的时候要使用多种构建方法来进行复合造 型,形成复合曲面模型。

本例绘制理发工具线架和曲面模型, 尺寸如图4-151所示。

第5章 实体模型的构建
5.1 实体建模的过程 5.2 挤 出 5.3 旋 转 5.4 扫 掠 5.5 举 升 5.6 倒 圆 角 5.7 倒角 5.8 薄 壳 5.9 布 林 运 算 5.10 实 体 管 理 员 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17 5.18 5.19

基 本 实 体 牵 引 面 修剪实体 创建多面视角 特征识别 曲面生成 薄片加厚 移 除 面 建 模 实 例

实体造型是MasterCAM从7.2版开始新 增的功能,在MasterCAM 9.0中得到了更为 广泛的应用。和曲面造型相比,利用实体 造型方法来描述物体,能更全面地反映物 体的所有属性,如体积、重量、重心等, 因而更接近真实物体。实体建模过程与用 户设计思维过程比较统一,造型思想容易 被人接受,它为设计、工程分析、制造一 体化的应用提供了一个统一的数学模型。

5.1 实体建模的过程
实体模型与线框模型、曲面模型一样 也是描述三维物体的一种表达方式,它是 由多个特征组成的一个整体,在 MasterCAM中表示为一个图素,其不仅具 有面积的特征,并且还具有体积的特征。 MasterCAM中三维实体建模的过程 和步骤如下。

一、构建三维实体外形
三维实体外形如同曲面造型中所需要

的三维线框模型,在构建三维实体之前需
要事先构建。如需挤出图5-1a所示的实体,

则要事先构建图5-1b所示的外形。

a)
图5-1 实体模型

b)

二、构建、编辑实体特征
在MasterCAM中通过挤出 、旋转、

扫掠、举升、基本实体来实现三维实体的
基本构建特征,并在此基础上进行倒圆角、

倒角、薄壳、布林运算、牵引、剪切等操
作,最终构建出实体模型,如图5-2所示。

图5-2 实体操作菜单

三、实体管理操作
在MasterCAM 中通过实体管理员 (如图5-3所示),可以方便地进行实 体特征的管理,可以观察三维实体的构 建记录,改变实体特征的次序,修改特 征的参数和图形。

图5-3 实体管理操作

三维实体的构建过程是一个固定不

变的流程,在三维实体的构建过程中次
序往往被打乱,如构建好某一特征后需

要用实体管理员进行修改,然后再进行
其它特征的构建。

5.2 挤 出
挤出是指把若干共面的串连曲线外形, 沿着一个指定的方向和距离拉伸而成。它 既可进行实体材料的增加,也可进行实体 材料的切除。

5.2.1 挤出
用挤出的方法构建的是实心的实体, 但它的实体外形必须是封闭的。

图5-4 构建实体的外形

图5-5 串连外形

图5-6 确定拉伸方向

图 5 7 挤 出 实 体 参 数 设 定 对 话 框

-

图5-8 挤出的实体

说明:

1)图5-9所示挤出方向菜单选项说明
见表5-1。

图 5 9 挤 出 方 向 菜 单

-

表5-1 挤出方向菜单选项说明

N 右手定则 O 串连法线 C 构图面 Z轴 L 任意线 T 任意两点 R 反向

用串连外形显示的方向来判断挤出方 向,使其满足右手定则 用串连的法线方向来确定挤出方向 挤出方向垂直于当前构图面的方向 用任意直线的方向确定挤出方向 用两点之间的连线方向确定挤出方向 设置挤出方向与当前显示方向相反

2)图5-7所示“挤出实体之参数设定” 对话框参数说明见表5-2。

表 5-2 挤出实 体之参 数设定 拔模角 之 确定

“挤出实体的参数设定”对话框中“挤出”标签参数说明 构建一个新的主体 用切割已有主体的方法产生实体 从已有主体中增加凸缘来产生实体 可在实体的垂直壁上生成拔模角,可定义拔 模角的角度和方向 设定要挤出的距离 只用于切割已有主体时,切割的距离贯穿整 个主体 将外形挤出到指定空间点所在的平面 通过向量定义挤出的方向和距离,如设置向 量为(0,0,X)则表示沿着 Z 轴方向挤出 X 个距离 重新选择挤出的方向,返回到图 5-9 所示的 菜单 在一个目标实体上修剪已挤出的实体或者剪 切至一个已选的面上 和当前的挤出方向相反 将图素沿着正反两个方向同时拉伸 在双向挤出的基础上设定相同的双向拔模角 见图 5-10

产生主体 切割主体 增加凸缘 增加拔模角 朝外 角度 依指定之距离 延伸距离 全部贯穿 延伸至指定点 依指定之向量 重新选取 修整至选取的面 更改方向 两边同时延伸 对称拔模角

见图 5-12

挤 出 之 距 离 / 方 向

见图 5-11 见图 5-12 见图 5-12

图5-10 挤出实体的三种构建模式

5.2.2 薄壁
利用薄壁功能可以创建出空心的封闭 实体或开放的薄壁实体。

5.3 旋 转
旋转是指把二维平面曲线链绕着轴线 以指定的角度进行旋转的实体造型。即可 通过旋转构建主体,也可产生凸缘或切割 实体。该功能的构建过程基本同旋转曲面 的构建过程,只不过曲面是没有厚度和质 量的,而实体有质量和体积。

图 5 18 旋 转 实 体 对 话 框

-

图 5 19 生 成 的 旋 转 实 体

-

说明:

1)如果要构建实心的旋转实体,需要选择
一个封闭的端面轮廓外形,如图5-16所示。

2)旋转方向由所选取的旋转轴线起点处箭
头方向来确定,如图5-16所示。

3)图5-17所示菜单参数说明见表5-4。

表 5-4 旋转实体菜单选项说明 A 选择轴线 重新选取旋转轴线 D 反向 设置旋转方向与显示的相反
4)图5-18对话框中参数的设置可参考表5-2、表5-3。

5.4 扫 掠
扫掠是指用封闭的平面曲线链(即断面 进行平移或旋转构建的实体,或在已知的目 标实体上产生凸缘或切割目标实体。

轮廓外形)沿着一条曲线链(即路径曲线链)

图5-20 构建扫掠实体外形

图5-21 扫掠实体参数设定对话框

图 5 22 扫 掠 实 体

-

5.5 举 升
举升是指将多个封闭的端面轮廓外形 通过直线或曲线过渡的方法构建实体。该 功能既可构建实体主体,也可产生凸缘或 切割实体。

说明: 1)在图5-24所示的对话框中,如果选 择以圆弧方式产生,则生成如图5-25所示 的实体;若以直线方式产生,则生成如图

5-26所示的实体。

图5-25 以圆弧连接的举升实体

图5-26 以直线连接的举升实体

2)每个串连的外形必须是封闭的。 3)串连外形时必须注意统一匹配串连 起点和串连方向,如图5-23所示,三个外形 的串连起点都在零度方向(前视图),串 连方向均为逆时针。否则,实体产生扭曲。 4)连接五个以上的外形做举升实体时, 系统会运算极慢,可以分开做然后利用布 林运算将它们合并成整体。

5.6 倒 圆 角
倒圆角是指在实体的边缘通过圆弧曲 面进行过渡。它是一种边的顺接形式,在 要倒圆角的边上生成一个新的曲面,它正 切于相邻面的边。

固定半径 变化半径 半 径

超出的处 理

边角斜接 沿切线边 界 延 伸

倒圆角半径固定不变 倒圆角半径沿边界变化,具体操作见“说明:4) ” 线性:半径值在两关键点之间线性变化;平滑:半径值在两关键点之 间平滑变化 设置某点处的半径值 当倒圆角半径过大,超出了实体与圆角相接的某个面,称为超出。有 三种处理方式:系统内定、维持熔接和维持边界,如图 5-31 所示 系统内定:系统根据要倒圆角的两面的实际情况,选择一种最佳方式 维持熔接:尽可能维持圆角处的变化趋势,其它相关面可能发生如延 伸、修剪等变化 维持边界:尽可能维持与圆角相关的面上的边界 仅用于固定半径倒圆角,当三个或三个以上边界交于一点,形成角落 倒圆角时,如何处理,见 5-32 是否将圆角延伸相切的边上,如选中,则虽然只点击了一处要倒圆角 的边界,但只要与该边界相切的所有边界都将倒出圆角,直到不相切 为止,如图 5-33

5.7 倒角 5.8 薄 壳

5.9 布 林 运 算
布林运算又叫布尔运算,它通过结合、 切割、交集的方法将多个实体合并为一个 实体。它是实体造型中的一种重要方法, 利用它可以迅速地构建出复杂而规则的形 体。在布林运算中选择的第一个实体为目 标主体,其余的为工件主体,运算的结果 为一个主体。

一、A结合运算
结合运算也叫求并运算,它可以将有

接触处的两个以上的实体连接成一个实体。

二、R切割运算 三、C交集运算

5.10 实 体 管 理 员
实体管理员是一个有效地管理实体操 作的工具。一个复杂实体的创建过程一定包含了 多次的实体构建及编辑。实体管理员对每一个实 体的构建过程都有详细的记录,而且是按构建顺 序记录的,记录中包含了实体构建时的相关参数。 因此可以对以前任一次的操作进行修改(如修改 参数等),甚至还可以重排构建顺序,以便实体 按新的顺序自动重新创建。

5.11 基 本 实 体
基本实体是系统内部定义好的由 参数进行尺寸驱动的实体,包括圆柱体、 锥体、圆球体和圆环体。这些简单实体的 参数已被预先定义,用户可直接给这些参 数赋以数值,生成实体。

5.12 牵 引 面
牵引面其实就是将实体上的某个面旋 转一定的角度,其它和该面共交线的面也 会跟着发生变化,保持与该面的连接关系。 这种使某个面(某些面)倾斜一定角度的 操作在设计模具的拔模斜度时常常用到。

一、牵引至实体面 二、牵引至指定的平面 三、牵引至指定的边界 四、牵引挤出

5.13 修 剪 实 体
修剪实体是指利用平面、曲面、实体 薄片切割实体的操作。

一、用P平面修剪

二、用S面修剪

三、用H图纸(薄片实体)修剪

5.14 创建多面视角 5.15 特征识别 5.16 曲面生成

5.17 薄 片 加 厚
将曲面转为薄壁片实体。

将薄片实体增加厚度。

5.18 移 除 面

5.19 建 模 实 例
本节以制作饮水机实体为例讲解实体

建模的过程和方法。

第7章 CAM加工基础
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5

刀具管理 刀具参数设置 材料设置 工作设定 操作管理

简单地说,在一般的CAD/CAM系统 中,CAD最终主要是生成工件的几何外形, CAM则主要是根据工件的几何外形设置相 关的切削加工数据并生成刀具路径,刀具 路径实际上就是工艺数据文件(NCI), 它包含了一系列刀具运动轨迹以及加工信 息,如进刀量、主轴转速、冷却液控制指 令等。再由后处理器将NCI文件转换为 CNC控制器可以解读NC码,通过介质传送 到加工机械就可以加工出所需的零件。

第6章 其它功能及设置
6.1 文 件 管 理 6.2 分 析 功 能 6.3 荧 幕 设 置

6.1 文 件 管 理
文件管理用于所有 MasterCAM文件 中几何图形的存取、NC程序的传输(将 NC程序传至CNC数控机床系统中)、几何 图形的转换、几何图形的打印、NC程序及 NCI文件的编辑等功能。

6.2 分 析 功 能
分析功能可以查看图素的数据,有时 也可以编辑图素的数据。当查看图素的数 据时,系统会在提示区显示四行数据,第 一、二行显示图素形式和其它相关属性信 息,第三、四行显示几何图形信息。

该分析功能依赖于现有的构图面,计

算两种形式的数值。在三维坐标系下,显
示XYZ的数值为世界坐标系下的计算结果;

在二维构图面下,系统根据当前的构图面
计算图素坐标。即在某个构图面下作图,

分析该图素数据时,应设置为该构图面。

6.3 荧 幕 设 置
荧幕设置主要是设置屏幕上图形的显 示状态、工作状态等。在主功能表中选取 “S屏幕”,显示屏幕菜单,点击“N下一 页”显示第二页菜单,如图6-32所示。 下面对各个项目逐一介绍。

7.1 刀 具 管 理
在Mastercam中,用户可以直接从系 统的刀具库中选择要使用的刀具,也可以 选用刀具库中刀具外形设置不同的参数来 定义刀具,还可以自己定义刀具的外形加 入刀具库中。下面将对刀具的管理进行简 单的介绍。

7.1.1 当前刀具列表
本小节将介绍从刀具库中选择刀具即

当前刀具列表的情况。

7.1.2 定义新刀具
本小节将介绍如何定义新刀具。 在加工时,有时需要使用—些特定的 刀具,用户可以根据自己的需要创建新的 刀具并将其存储在刀具库中备用。 Mastercam为用户提供了该功能。下面将 介绍如何创建新刀具。

7.1.3 从刀具库选择刀具
除了用户自己定义刀具外,用户还可

以从刀具库中选择刀具。

7.2 刀具参数设置
MasterCAM产生刀具路径时需要输 入各种刀具工艺参数。参数分为共 同参 数和模组专用参数两大类。刀具参数表 (如图7-4)是每个刀具路径都要输入的参 数,属于共同参数,表中大部分参数可 以通过选择或新建刀具来更改,也可以 在表中直接输入更改。

关于刀具的创建与编辑已在前节介 绍了,与刀具相关的参数也可以参照 前 节的内容。下面介绍该参数表的复选框 和按钮的功能。 无论采用何种方法来生成刀具路径, 都需要定义加工用刀具的参数。在指定 加工区域后,必须进入操作的刀具参数 设置。这些参数中的许多参数将直接影 响后处理程式中的NC码。刀具参数的设 置如图7-4所示。

注意:除了手动控制刀具路径外,其 他刀具路径的定义均包含有刀具参数的定 义。图7-4所示对话框中刀具参数选项卡内 各输入框的含义和前面介绍的相同,下面

将图中按钮的功能进行简单说明。

7.2.1 机械原点

7.2.2 刀具参考点
7.2.3 更改NCI名 7.2.4 杂项变数

7.2.5 旋转轴
该复选框主要用来设置工件的旋转 轴,一般在车床路径中使用。用户可选 择X轴或Y轴作为替代的旋转轴,并可设 置旋转方向、旋转直径等参数。在铣削 模组中一般不使用。

7.2.6 刀具面/构图面
选择图7-4中该复选框,并点击该按钮,

弹出图7-15所示对话框。

1.刀具平面
刀具平面为刀具工作的表面,通常为 垂直于刀具轴线的平面。数控加工中有三 个主要刀具平面:俯视图、前视图和侧视 图。在NC代码中分别由G17、G18和G19 指令来指定。刀具平面与构图平面的选择 方法相同, 应注意的是刀具平面一般都设置为俯 视图,要与一般的机床坐标系一致。

2.刀具原点
MasterCAM中有三个关键坐标点:系 统原点、构图原点和刀具原点(也叫刀具起 始点)。 系统原点是MasterCAM自动设定的固 定坐标系。在绘图区按F9键可显示系统原点。 构图原点是为方便绘图而确定的构图平面的 原点。刀具原点是定义刀具平面的原点,刀 具路径中坐标值都是相对于该点计 算的, 每加工完一个工件刀具都要回到这个刀具原 点(刀具起始点),然后进行下次循环。

一般这三个点都与控制系统原点(机床 工作坐标系原点)重合。 选择或定义刀具原点与定义构图原点 类似,可直接输入,也可回绘图区选择。

7.2.7 刀具显示 7.2.8 插入指令

7.3 材 料 设 置
在Mastercam中,用户可以直接从系 统的材料库中选择要使用的材料,也可以 设置不同的参数来定义材料,下面将对材 料的管理进行简单必要的介绍。

7.3.1 当前材料列表
本小节将介绍当前使用的材料情况。

利用该菜单可以对刀具材料进行编辑、
删除等操作,还可以进行文件转换等。

7.3.2 定义新材料
本小节将介绍如何创建、定义新刀 具材料。

7.3.3 从材料库选择材料
同样,除了用户自己定义材料外, 用户还可以从材料库中选择材料。

7.4 工 作 设 定
机械加工中的工件也是不可缺少的, 工作设定就是用来设置当前的工作参数, 包 括 毛 坯 的 大 小 、 原 点 和 材 料 等 设置 , NCI设置和刀具偏置设置等。

7.4.1 毛坯原点与尺寸
毛坯原点的确定就是求解毛坯上表面

的中心点在绘图坐标系中的坐标。
MasterCAM设定毛坯原点的方法与 确定毛坯尺寸有关,

7.4.2 刀具路径配置 7.4.3 工件材料表 7.4.4 刀具补正与进给计算

7.5 操 作 管 理
7.5.1 鼠标快捷方式 7.5.2 刀具路径模拟
此功能用于重新显示已经产生的刀具 路径,以确认其正确性,同时系统还会计 算出理论上的工件加工时间。

第8章 二 维 加 工
8.1 8.2 8.3 8.4

外 挖 平 钻

形 槽 面 孔

铣 加 铣 加

削 工 削 工

8.1 外 形 铣 削
外形铣削也称为轮廓铣削,其特点 是沿着零件的外形即轮廓线生成切削加 工的刀具轨迹。轮廓可以是二维的,也 可以是三维的,二维轮廓产生的刀具路 径的切削深度是固定不变的,而三维轮 廓线产生的刀具路径的切削深度是随轮 廓线的高度位置变化的。

二维轮廓线的外形铣削是一种2.5轴 的铣床加工,它在加工中产生在水平方向 的XY两轴联动,而Z轴方向只在完成一 层加工后进入下一层时才作单独的动作。 外形加工在实际应用中,主要用于一些形 状简单的,模型特征是二维图形决定的, 侧面为直面或者倾斜度一致的工件。如凸 轮外轮廓铣削,简单形状的凸模等。使用 这种方法可以用简单的二维轮廓线直接进 行编程,快捷方便。

8.1.1 外形铣削的操作步骤 8.1.2 外形铣削的参数设置
加工参数分为共同参数和专用参数两 种,共同参数是各种加工都要输入的带有 共性的参数,又叫做刀具参数,请参阅前 一章的内容;专用参数是每一铣削方式独 有的专用模组参数。外形加工的专用参数 见图8-1。

1.高度设置

图8-1 外形铣削参数

(1)安全高度 (2)参考高度 (3)进给下刀位置

(4)要加工表面
(5)最后切削深度 (6)快速提刀

图8-2 各种高度示意

2.刀具补偿正

图8-3 补偿方式

(1)控制器补偿 (2)计算机补偿 (3)不补偿
刀具中心铣削到轮廓线上;
当加工留量为0时,刀具中心刚 好与轮廓线重合,如图8-4所示。

图8-4 不补偿

补偿方向:

图8-5 补偿方向选项

图8-6 左补偿/右补偿

图8-7 左补偿/右补偿刀具路径

3.刀长补偿位置参数
设定刀具长度补偿位置,有补偿到球 心和刀尖两个选择: 球心—补偿至刀具端头中心; 刀尖—补偿到刀具的刀尖。

4.转角设定
转角设定有三个铣项:不走圆角、尖 角部位走圆角、全走圆角。 (1)不走圆角:所有的角落尖角直 接过渡,产生的刀具轨迹的形状为尖角, 如图8-10(a)所示。

(2)尖角部位走圆角:对尖角部位 (默认为<135°)走圆角,对于大于该角 度的转角部位采用尖角过渡,如图8-10(b) 所示。 (3)全走圆角:对所有的转角部位 均采用圆角方式过渡,如图8-10(c)所示。

图8-10 转角过渡

5.加工预留量
图 8 11 方 向 预 留 量 XY

6.外形分层
外形分层是在XY方向分层粗铣和精

铣,主要用于外形材料切除量较大,刀具
无法一次加工到定义的外形尺寸的情形。

图8-12 水平多刀切削

7.分层铣削
分层铣深是指在Z方向(轴向)分层粗铣

与精铣,用于材料较厚无法一次加工到最
后深度的情形。点击图8-1中Z轴分层铣销

前的选框,可弹出图8-14所示对话框。

图8-14 分层铣削参数

(1)最大粗切量:
图 8 15 MasterCAM

切 削 层 示 意 图

图8-15切削深度为9,分层切削,切削 次数为5次,每次切深为1.8。 (2)精修次数:切削深度方向的精 加工次数。 (3)精修量:精加工时每层切削的 深度,做Z方向精加工时两相邻切削路径 层间的Z方向距离。 (4)不提刀:选中时指每层切削完 毕不提刀。

(5)使用副程式:选中时指分层切削 时调用子程序,以减少NC程序的长度。在 子程序中可选择使用绝对坐标或增量坐标。 (6)铣斜壁:选中该项,要求输入锥 度角,分层铣削时将按此角度从工件表面 至最后切削深度形成锥度。如图8-16所示, 图8-16(a)的锥度角为0°,而图8-16(b) 的锥度角为10°。

(7)分层铣深的顺序,有两个选项: 1)依照轮廓,是指刀具先在一个外 形边界铣削设定的铣削深度后,再进行下 一个外形边界的铣削;这种方式的抬刀次 数和转换次数较少,如图8-17(a)所示。 一般加工优先选用依照轮廓。

(a)

2)依照深度,是指刀具先在一个深 度上铣削所有的外形边界,再进行下一个 深度的铣削,如图8-17(b)所示。

(b) 图8-17 轮廓铣削顺序

8.进退刀向量设定
轮廓铣削一般都要求加工表面光滑, 如果在加工时刀具在表面处切削时间过长 (如进刀、退刀、下刀和提刀时),就会 在此处留下刀痕。MasteCAM的进退刀功 能可在刀具切入和切出工件表面时加上进 退引线和圆弧使之与轮廓平滑连接,从而 防止过切或产生毛边。 点击图8-1中进∕退刀向量弹出如图8-18 所示进/退刀向量设定的对话框。

图8-18 进退刀向量设定

(1)在封闭轮廓的中心进行进刀∕退

刀:在封闭轮廓的轮廓铣削使用中,系统
自动找到工件中心进行进退刀,如果不激

活该选项,系统默认进退刀的起始点位置
在串连的起始点。

(2)干涉检查进刀∕退刀运动:激活
该选项可以对进退刀路径进行过切检查。

(3)退刀重叠量:在退刀前刀具仍

沿着刀具路径的终点向前切削一段距离,
此距离即为退刀的重叠量,见图8-19。退 刀重叠量可以减少甚至消除进刀痕。

图8-19 退刀重叠量

(4)进刀向量设置,
MasterCAM有多个参数来控制进退刀。 如图8-18所示,左半部为进刀向量设置,右 半部为退刀向量设置,每部分又包括引线 方式、引线长度、斜向高度以及圆弧的半 径、扫掠角度、螺旋高度等参数设置。

1)进刀引线
引线方式,进刀引线的方式有两种, 垂直方式或相切方式。 垂直方向:是以一段直线引入线与轮 廓线垂直的进刀方式,这种方式会在进刀 处留下进刀痕,常用于粗加工,其示意图 如图8-19(a)所示。

(a) 图8-19 进刀引线

切线方向:是以一段直线引入线与轮 廓线相切的进刀方式,这种进刀方式常用

于圆弧轮廓的加工的进刀, 其示意图如图819(b)所示。

(b)

图8-19 进刀引线

Length引线长度,进刀向量中直线部 分的长度。设定了进刀引线长度,可以避 免刀具与工件成形侧壁发生挤擦,但也不 能设得过大,否则进刀行程过大影响加工 效率。引线长度的定义方式有两种,可以 按刀具直径的百分比或者是直接输入长度 值,两者是互动的,以后输入的一个为最 后设定的参数。 斜向高度:进刀向量中直线部分起点 和终点的高度差,一般为0。

2)圆弧进刀线
是以一段圆弧作引入线与轮廓线相切 的进刀方式,这种方式可以不断地切削进 入到轮廓边缘,可以获得比较好的加工表 面质量,通常在精加工中使用。如果设定 了进刀方式为切向进刀,那么就需要设定 进刀圆弧半径、扫掠角度。如图8-20所示 为切向进刀示例。

图8-20 切向进退刀

半径:进刀向量中圆弧部分半径值, 圆弧半径的定义方式有两种,可以按刀具 直径的百分比或者是直接输入半径值,两 者是互动的,以后输入的一个为最后设定 的参数。 扫掠角度:进或退刀向量中圆弧部分 包含的夹角,一般为90°。 螺旋高度:进或退刀向量中圆弧部分 起点和终点的高度差,一般为0。

图8-21 直线圆弧进刀

(5)退刀向量设置
退刀向量设置与进刀向量设置的参数 基本上是相对应的,只是将进刀换成退刀。 其对应选项的含义和设置方法与进刀设置 是一致的。

(6)其他参数
进/退刀向量其他参数说明如表8-2

表 8-2 进/退刀向量其他参数说明 进退刀的起始点可由操作者在 □由指定点下刀(提刀) 图中指定 自动使用指定点的深度作为下 □使用指定点的深度 刀(提刀)深度 □只在第一层深度加上进刀向 分层铣削时为减少进刀时间可 量 选此项 □只在最后深度加上退刀刀向 分层铣削时为减少退刀时间可 量 选此项 注:□代表复选框。

(7)进刀线延伸长度/退刀线延伸长度

进刀延长线一般用于开放轮廓,将进 刀点延伸到轮廓之外,使得在轮廓开始点 可以获得较好的加工效果。进刀延长线用 于封闭轮廓时,将在进刀点之前一段距离 进刀开始切削。设定了进刀延伸线的长度 后,法向进刀或切向进刀的引入线将延伸 后的点作为进刀点。

退刀延长线用于开放轮廓,将退刀点 延伸到轮廓之外,使得在轮廓结束点可以 获得较好的加工效果。退刀延长线用于封 闭轮廓时,将在退刀点之后再作一段距离 的切削后才退刀。设定了退刀延伸线的长 度后,法向退刀或切向退刀的引入线将延 伸后的点作为退刀点。如图8-22(b)所示 为进退刀延长线的示意图。

9.程序过滤
设定系统刀具路径产生的容许误差值,

用来删除不必要的刀具路径,简化NCI文
件的长度,参数设置对话框如图8-23所示。

图 8 23 程 序 过 滤 设 置

-

对话框的参数说明见表8-3。
表 8-3 程序过滤参数设置 误差值 当刀具路径中的点与直线或圆弧的距离 小于等于该框输入的误差值时,系统自 动将该点的刀具移动去除。 过滤的最大点数 用来设定每次过滤时删除的最多点数, 小于 100 时,过滤速度可加快,但过滤 的效果会降低,建议使用内设值 □ 过 滤 成 圆 弧 若选中该复选框,在去除刀具路径中的 (G02/G03) 共线点时用圆弧代替直线,若未选中该 框,则仅用直线来调整刀具路径 最小圆弧半径 用于设置在过滤中圆弧路径的最小半 径,圆弧半径小于该值,用直线代替 最大圆弧半径 用于设置在过滤过程中由弧路径的最大 半径,圆弧半径大于该值,直线代替

图8-24所示为路径过滤示意图,当图中 的L距离小于或等于过滤误差值时,系统将 会以AC的路径来取代AB和BC的路径,这 样就简化了路径。同样,系统会依照所设定 的误差值来过滤全部的加工路径,使得全部 的刀具路径都在所设定的加工精度内。

图8-24 路径过滤示意

10.外形铣销型式
MasterCAM对于2D轮廓铣削提供四 种形式来供用户选择:2D、2D成形刀、螺 旋式渐降斜插以及残料清角,如图8-25所 示。对于3D轮廓铣削时用户也可以选择2D、 3D和3D成型刀等三种轮廓铣削型式。

图8-25 外形铣销型式

选择的外形轮廓是位于同一水平面内 时,系统内设值是2D,用于常规二维铣削 加工。下面来介绍其它三种型式的作用及 3D的外形加工。

(1)2D成形刀
主要用于成型刀加工,如倒角等,参 数设置见图8-26。主要按刀具形状设置其 加工的宽度和深度。

图8-26 2D成形刀参数设置

(2)螺旋式渐降斜插
螺旋式渐降斜插式外形铣削主要有三 种 下 刀 方 式 : 角 度 ( 指 定 每 次 斜 插的角 度)、深度(指定每次斜插的深度)和直 线下刀(不作斜插,直接以深度值垂直下 刀),参数设置见图8-27。图8-28所示为 采用斜插角度2°的单向斜插加工示意。

图8-27 螺旋式渐降斜插

图8-28 螺旋式渐降斜插加工示例

(3)残料清角
外形铣削中的残料清角主要针对先前 用较大直径刀具加工遗留下来的残料再加 工,特别是工件的狭窄的凹型面处。图829所示为残料角参数设定对话框。

图8-29 残料加工设置

残料加工参数说明:

残料包括由于先前加工所用刀具直径
较大而在狭窄处未加工的区域及前一操作

所设定的加工预留量。残料的计算是来自,
可以从以下三个选项中选取一个:

(1)所有先前操作, 对本次加工之前 的所有加工进行残料计算; (2)前一操作, 只对前一次加工进行 残料计算; (3) 粗铣的刀具直径, 依据所使用过 的粗铣铣刀直径进行残料计算,选择该项 时,需要输入粗铣使用的刀具直径。 (4)空隙, 指残料加工路径沿计算区 域的延伸量(刀具直径%)

(5)残料加工之误差, 计算残料加工 的控制精度(刀具直径%),当加工余量 小于该值时不做加工。 (6)显示工件, 计算过程中显示工件 已被加工过的区域。

8.1.3 轮廓加工的技术要点
1.组成轮廓线的曲线必须按次序进 行选择,后一曲线与前一曲线必须相交。 2.取轮廓时请注意串连方向,以保 证铣削侧边是否正确,若发觉有误,可使 用编修串连的方法进行改变方向。在选择 轮廓串连时就应考虑生成的刀具径的铣削 方向为顺铣还是逆铣。

3.高度一定要比起始高度深,否则无 法作运算;起始高度加上进给下刀位置不能 大于安全高度。 4.对于毛坯加工的零件,进刀时宜以 直线垂直进刀,并且将进刀线长度设置足够 大,以保证下刀点在被加工件毛坯以外。 5.请注意脱模角是以轮廓所在位置进 行计算,当轮廓所处的位置与所需位置不同 时,请重新生成一条在参考高度的轮廓线。

6.轮廓时,起始点最好不要设置在 转角附近的位置。 7.工余量较大时,可以输入多次加 工和切削步距进行多刀加工。 8.可能使用圆弧进退刀方式,以获 得较为理想的表面加工质量。

8.1.4 外形铣销加工实例
外形铣削如图8-30所示零件二维轮廓 图,工件厚度10mm,毛坯为100×80mm, 高10mm,上下表面不加工。

图8-30 外形铣削加工零件

8.2 挖 槽 加 工
挖槽加工或者称为口袋加工,主要用 来切除一个封闭外形所包围的材料或切削 一个槽,其特点是移除封闭区域里的材料, 其定义方式由外轮廓与岛屿所组成。挖槽 加工与外形铣削最大的区别是,挖槽加工 是大量地去除一个封闭轮廓内的材料,另 外通过轮廓与轮廓之间的嵌套关系,去除 欲加工的部分。

而外形铣削虽然也可以选择多个轮

廓,但他们是不存在嵌套关系,虽然也可
以大量地去轮廓外或轮廓内的材料(通过

设定较多的毛坯余量和侧向步距),但不
适用于毛坯余量不均匀的轮廓。

挖槽加工是一种2.5轴的铣床加工,它 在加工中产生在水平方向的XY两轴联动, 而Z轴方向只在完成一层加工后进入下一 层时才作动作。挖槽加工在实际应用中, 主要用于一些形状简单的,图形特征是二 维图形决定的,侧面为直面或者倾斜度一 致的工件粗加工,如模具的镶块槽等。使 用这种方法可以以简单的二维轮廓线直接 进行编程,快捷方便。

如图8-51所示某零件,该零件在一个

型腔内有一个岛屿,型腔侧壁与岛屿均有
2°的斜度,在MasterCAM中作数控编程。

对这一工件而言,可以通过完整的造型,
然后用曲面挖槽粗加工的方式进行加工。

而运用挖槽加工方式进行编程就无需作完
整的造型,可以用轮廓线直接进行编程。

图8-51 挖槽加工示例零件

8.2.1 挖槽刀具路径的操作步骤 8.2.2槽及岛屿的轮廓定义
进行挖槽加工时要先定义槽及岛屿的 轮廓,要注意岛屿的边界必须是封闭的, 槽和岛屿可以嵌套使用。

嵌套轮廓的铣削区域:

对挖槽加工,可以选择多重嵌套的轮 廓线,其轮廓线的铣削侧边为按外轮廓线, 岛屿相间的排列。即相当于外轮廓线范围 内为“海”,每二层轮廓线为“岛屿”, 第三层轮廓线就是岛屿上的“湖泊”,而 每四层又是湖泊中的“小岛”,以此类推。 有“水”的部位为切削区域。

轮廓线的内外也是针对切削区域而言 的,如图8-52所示,有好几条嵌套的轮廓 线,所有轮廓线的刀具位置均为IN的切削 范围。而在一个轮廓内可以有多个岛屿轮 廓,图中有阴影线部位表示切削区域。

图8-52 嵌套轮廓的铣削区域

一般来说,挖槽加工的轮廓线应

该是封闭的,当选择了开放的轮廓后,
就只能使用开放轮廓的挖槽加工来进 行刀具路径的生成。

8.2.3 挖槽加工专用参数
挖槽加工参数共有三项:刀具参数、 挖槽参数、粗铣/精修参数。刀具参数选项 卡与轮廓铣削的刀具参数选项完全一致。

1.挖槽参数
如图8-53为挖槽参数选项卡。与前面 介绍的外形铣削参数基本相同,下面只介 绍不同参数的含义。

图8-53 挖槽参数

(1)铣削方向
铣削方向用于设定切槽加工时在 切削区域内的刀具进给方向,分逆铣

和顺铣两种形式。一般数控加工多选
用顺铣,有利于延长刀具的寿命并获

得较好的表面加工质量。

(2)产生附加的精铣操作 (可换刀)
在编制挖槽加工刀具路径时,同 时生成一个精加工的操作,可以一次 选择加工对象完成粗加工和精加工的 刀具路径编制。在操作管理器中将可 以看到同时生成了两个操作。

(3)分层铣深
点击图8-53中分层铣深复选框并单击 该按钮,激活Z轴分层铣深,弹出图8-54所 示Z轴分层铣深设定对话框。该对话框与 外形铣削中的分层铣深对话框基本相同, 只是多了一个使用岛屿深度。激活该选项 后,在整个分层的铣削加工过程中,将特 别补充一层在岛屿深度的顶面。

另外,若选中铣斜壁的复选框,增加 了岛屿锥度角的输入框是用来输入岛屿铣

斜壁的角度。MasterCAM可以设置外轮廓
与岛屿不同的锥度角。

图8-54 挖槽加工深度多层切削

图8-55 岛屿与外轮廓的锥度角方向

(4)高级设定
点击图8-53中高级设定按钮,弹出图

8-56所示高级设定对话框。用来设置残料
加工及等距挖槽时计算误差值,可以按刀

具直径的百分比或直接输入公差数值。

图8-56 高级设定

(5)挖槽加工型式
挖槽加工型式有五种:一般挖槽、边 界再加工、使用岛屿深度挖槽、残料清角、 开放式轮廓挖槽,如图8-57所示。一般挖 槽是主体加工型式,其他四种用于辅助挖 槽加工方式,下面简要说明这四种型式。

图8-57 挖槽加工型式

1)边界再加工:一般挖槽加工后,

可能在边界处留下毛刺,这时可采用该功
能对边界进行加工。同时单击边界再加工

按钮,可设定其参数,对话框见图8-58所
示。采用边界再加工方式生成的刀具路径

示例如图8-59(b)所示,图8-59(a)为
使用一般挖槽加工产生的刀具路径。

图8-58 边界再加工参数

图8-59 边界再加工示例

2)使用岛屿深度挖槽:采用一般挖 槽加工时,系统不会考虑岛屿深度变化, 对于岛屿的深度和槽的深度不一样的情形, 就需要采用该功能。使用岛屿深度挖槽可 以打开边界再加工对话框,对话框与边界 再加工方式的对话框相同,但是其将岛屿 上方的预留量选项激活。同时它的“边界” 是指岛屿轮廓线。

如图8-60所示,使用“使用岛屿深度 挖槽”方式进行加工,可以看到刀具路径

在岛屿深度上方是铣削整个切削区域的,
而在岛屿深度下方则绕开岛屿轮廓。

图8-60 使用岛屿深度挖槽加工示例

3)残料清角:挖槽加工的残料清角 与前一节的外形铣削残料清角基本相同, 主要是用较小的刀具去切除上一次(较大 刀具)加工留下的残料部分。但是挖槽加 工生成的刀具路径是在切削区域范围内多 刀加工的。残料清角参数设置如图8-61。

图 8 61 残 料 清 角 参 数

-

4)开放式轮廓挖槽:系统专门提供 了开放挖槽加工的功能。用于轮廓串联没 有完全封闭,一部分开放的槽形零件加工。 开放式轮廓挖槽加工对话框如图8-62所示, 设置刀具超出边界的百分比或刀具超出边 界的距离即可进行开放式挖槽加工。生成 的刀具路径将在切削到超出距离后直线连 接起点与终点。图8-63所示为一个开放式 轮廓挖槽加工的示例。

图8-62 开放式轮廓挖槽加工参数

图8-63 开放式轮廓挖槽加工示例

2.粗铣/精修参数设定
粗铣/精修参数决定了切削加工的走刀 方式,切削步距,进退刀选项等重要参数。 挖槽加工的粗铣/精修参数的对话框如图864所示,其参数说明如下。

图8-64 粗铣/精修参数

(1)粗铣参数
对话框的上半部分为粗铣加工参数设

置,包括粗铣加工的走刀方式设置、切削
步距设置、进刀设置、切削方向设置等。

走刀方式 MasterCAM提供八种挖槽粗铣切削方 式,在粗铣/精修对话框中以图例方式分别 表示8种不同的走刀方式,包括有行切的双 向切削、单向切削和环切的等距环切、环绕 切削、环切并清角、依外形环绕、螺旋切削、 高速环切。在挖槽加工的铣削区域内,使用 切削方法来设定刀具路径行进方向。

其刀具路径行进方向,能够决定铣削 之速度快慢与刀痕方向,合理地选择走刀 方式,可以在付出同样加工时间的情况下, 获得更好的表面加工质量。因此设定适当 的切削方式,对于刀具路径之产生,是非 常重要的条件。以下将逐一说明此8个选项。

1)双向切削:产生一组来回的直线 刀具路径。其所建构刀具路径将以相互平 行且连续不提刀之方式产生,其走刀方式 为最经济节省时间之方式,适合于粗铣面

加工。图8-65(a)为其说明图例。

(a) 图8-65 行切示意图

2)单向走刀:所建构之刀具路径 将相互平行,且在每段刀具路径的终点, 提刀至安全高度后,以快速移动速度行 进至下一段刀具路径的起点,再进行铣 削下一段刀具路径的动作,图8-65(b) 为其说明图例。

(b) 图8-65 行切示意图

在行切的双向切削或者是单向 走方式,有如下选项可供选择: 粗切角度:是指刀具路径与X轴

的夹角,逆时针方向为正,顺时针
方向为负,图8-66所示的是粗切角

度为30°的双向切削刀具路径。

图8-66 粗切角度为30°的刀具路径

切削间距:是指两条挖槽路径之间的距 离。可由下列两种方式确定: 刀间距(刀具直径):输入刀具直径 百分比来指定切削间距; 刀间距(距离):直接输入数值指定 切削间距。

刀具路径最佳化复选框用于设定“双

向切削”时的刀具路径计算方法。不选此
项,双向切削刀具以使切削时间最少为目 标,选中此项,则以刀具损耗最小为目标, 刀具保持单面切削状态,但切削路径可能 更长,时间也较多。

环绕切削也称环切法加工,环绕式的 加工方式是以绕着轮廓的方式清除素材, 并逐渐加大轮廓。直到无法放大为止,如 此可减少提刀,提升铣削效率。刀具以环 绕轮廓走刀方式切削工件,可选择从里向 外或从外向里两种方式。使用环绕切削方 法,生成的刀路轨迹在同一层内不抬刀, 并且可以将轮廓及岛屿边缘加工到位,是 做粗加工或精加工时都是比较好的选择。 MasterCAM提供了6种环绕切削的方法:

3)等距环切:构建一粗加工刀具路 径,确定以等距切除毛坯,并根据新的毛 坯量重新计算,该重复处理过程直至系统 铣完加工区域。该选项构建较小的线性移 动,可干净清除所有的毛坯,其示意图如 图8-67(a)所示。

(a) 图8-67 环切走刀方式示意图

4)平行环切:以平行螺旋方式粗加 工内腔,每次用横跨步距补正轮廓边界。

该选项加工时可能不能干净清除毛坯,其
示意图如图8-67(b)所示。

(b) 图8-67 环切走刀方式示意图

5)平行环切并清角:以平行环切的同一方 法粗加工内腔,但是在内腔角上增加小的 清除加工,可切除更多的毛坯,该选项增 加了可用性,但不能保证将所有的毛坯都

清除干净,其示意图如图8-67(c)所示。

(c) 图8-67 环切走刀方式示意图

6)依外形环切:依外形螺旋方式产 生挖槽刀具路径,在外部边界和岛屿间用 逐步过滤进行插补方法,粗加工内腔。该 选项最多只能有一个岛屿。其示意图如图 8-67(d)所示。

(d) 图8-67 环切走刀方式示意图

7)螺旋切削:以圆形、螺旋方式产

生挖槽刀具路径。用所有正切圆弧进行粗
加工铣削,其结果为刀具提供了一个平滑

的运动,一个短和NC程式和一个较好的全
部清除毛坯余量的加工。该选项对于周边

余量不均的切削区域会产生较多抬刀。其
示意图如图8-67(e)所示。

(e) 图8-67 环切走刀方式示意图

8)高速环切:以平行环切的同一方 法粗加工内腔,但其在行间过渡时采用一 种平滑过渡的方法,另外在转角处也以圆 角过渡,保证刀具整个路径平稳而高速。

其示意图如图8-67(f)所示。

(f) 图8-67 环切走刀方式示意图

由内而外环切:选择了环绕切削的某 一切削方式后,此时由内而外环切复选框 变得可选,该复选框用于确定每一种环绕 切削方式的挖槽起点,选中该框,系统将 以挖槽中心或指定挖槽起点开始,向外环 绕至挖槽边界,如图8-68(a)所示;

(a) 图8-68 由内向外环切

不激活该选项时,系统自动由挖槽边

界外围开始环绕切削至挖槽中心,如图868(b)所示。

(b) 图8-68 由内向外环切

由内而外环切:选择了环绕切削的某

一切削方式后,此时由内而外环切复选框
变得可选,该复选框用于确定每一种环绕 切削方式的挖槽起点,选中该框,系统将 以挖槽中心或指定挖槽起点开始,向外环 绕至挖槽边界,如图8-68(a)所示;

(a) 图8-68 由内向外环切

不激活该选项时,系统自动由挖槽边 界外围开始环绕切削至挖槽中心,如图868(b)所示。

(b) 图8-68 由内向外环切

(2)下刀方式
用于设定粗加工的Z方向下刀方式。 挖槽粗加工一般用平铣刀,这种刀具主要 用侧面刀刃切削材料,其垂直方向的切削 能力很弱,若采用直接垂直下刀(不选用 “下刀方式”时),易导致刀具损环。所 以,MasterCAM提供了螺旋下刀和斜插式 下刀两种下刀方式。如图8-69。

(a) 图8-69 螺旋下刀及倾斜下刀

(b)

在对话框的上边中部有一个“下刀方 式”按钮,按钮前有一个复选框。如要采 用螺旋或斜线下刀方式,则点击复选框, 激活下刀方式,按钮螺旋式下刀呈明显示 状态,这时点击按钮,出现“下刀方式” 设置对话框(见图8-70)。对话框中有两 个选项:螺旋方式与斜插方式。可任选其 中一种下刀方式。下面介绍一下对话框中 主要参数的设置。

1)螺旋下刀方式参数设置要点
在如图8-70(a)所示对话框中可见,
左边有五项要设置数值的参数项,另外有

五项只要选取复选框的参数项。其主要设
置要点如表8-4:

(a) 图8-70 螺旋式下刀/倾斜式下刀

表 8-4 最小半径 最大半径

螺旋下刀参数说明

下刀螺旋线的最小半径,由操作者设定 下刀螺旋线最大半径,由操作者根据型 腔空间大小及铣削深度确定,一般是螺 旋半径愈大,进刀的切削路程就越长 Z 方向开始螺旋∕斜 开始以螺旋方式运行时刀具离工件表面 插位置(增量) 的 Z 向高度(以工件表面作为 Z 向零点) XY 方向之预留间隙 计算刀具与工件内壁下刀时在 XY 方向 上预留量 进刀角度 螺旋斜坡的斜角,即为螺旋线的升角, 此值选取得太小,螺旋圈数增多,切削 路程加长;升角太大,又会产生不好的 端刃切削的情况,一般选 5~20 度之间; □ 以 圆 弧 方 式 输 出 选中此复选框,刀具以螺旋圆弧运动, (G02/G03) 没有选取此项,刀具以直线方式一段一 误差值 段地运动,框中的数值是直线的长度。

□将进入点设为螺旋 选中该框,系统将以串联的起点作为螺 中心 旋刀具路径的中心 进/退刀方向 指定螺旋进刀方向,有顺时针、逆时针 两种 ,按加工情况选取一种 □沿边界渐降下刀 选中该框而未选中“只有在螺旋失败时” 时,设定刀具沿边界移动;选中了“只 有在螺旋失败时”时,设定刀具沿边界 移动 无法执行螺旋下刀时 此栏的设定是按螺旋下刀方式的所有尝 试都有失败后,程序转为“直线下刀” 或“程序中断” 进刀采用进给率 可采用“Z 轴进给率”或 XY 方向的“进 给率”

注:表中“□”表示复选框。

2)斜线下刀方式参数设置要点
下刀方式对话框中选取斜线下刀方式,
则出现如图8-63(b)的参数设置对话框,要

点如表8-5:

(b) 图8-70 螺旋式下刀/倾斜式下刀

表 8-5 最小长度 最大长度

斜插式下刀参数说明

下刀斜线的最小长度,由操作者设定 下刀斜线的最大长度,由操作者根据型 腔空间大小及铣削深度确定,一般是斜 线愈长,进刀的切削路程就越长 Z 方向开始螺旋∕斜 开始以斜线方式运行时刀具离工件表面 插位置(增量) 的 Z 向高度 (以工件表面作为 Z 向零点) XY 方向之预留间隙 计算刀具与工件内壁下刀时在 XY 方向 上的预留量 进入角度 刀具插入的斜角,即为切入工件时与工 件表面的夹角,此值选取得太小,斜线 数增多,切削路程加长;角度太大,又 会产生不好的端刃切削的情况,一般选 5—20 度之间 退出角度 刀具切出的斜角,即为向相反方向进刀 时的角度。正向与反向进刀角度可以选 得相同,也可以不相同

□自动计算角度

选中该框,斜插下刀平面与 x 轴的夹角 由系统自动决定;未选中该框时,斜插 下刀平面与 x 轴的夹角须手动输入 XY 角度 输入斜插下刀平面与 x 轴的夹角 附加的槽宽 输入下刀的返回方向分开的距离 □斜插位置与进入点 选中该框,指定进刀点直接沿斜线下刀 对齐 到挖槽路径的起点 □由进入点进行斜插 选中该框,指定进刀点为斜插下刀路径 的起点 注:表中“□”表示复选框。

(2)精修参数
在挖槽加工中可以进行一次或数次的 精修加工,让最后切削轮廓成形时最后一 刀的切削加工余量相对较小而且均匀,从 而达到较高的加工精度和表面加工质量。 这种挖槽的精修加工有点类似于轮廓加工。 精修参数设置见图8-71,参数含义说明如 表8-6。图8-71显示了精修加工的示例,最 靠近轮廓线的一圈轮廓与其它行的间距不 同,切削余量较小,这一行作为精加工。

图8-71 精修参数设置

表 8-6 选项 □精修 精修次数 精修量 □精修外边界

精修参数说明

说明 选中该框激活挖槽精加工 输入精加工次数 输入每次精加工的切削量 选中此项, 将对槽和岛屿的边界进行挖槽精 加工,否则,只对岛屿边界进行精修 □从粗铣结束位置 由于槽中有岛屿,形成了多个加工区域。选 开始精修 中此项功能, 刀具路径的顺序是在一个区域 内完成粗铣后直接开始此区域的精修, 然后 从另一个区域分别开始粗铣和精修。否则, 刀具路径的顺序是在所有区域内完成粗铣, 然后再在切削区域内完成精修

选中该功能, 指定刀具加工过程中不回缩安 全高度 刀具补正计算 可选择“电脑”“控制器”或“两者” 、 采用“控制器”补正时,选中此功能,可避 免在刀具路径中产生小于等于刀具半径的 □使控制器补正最 圆弧路径,避免过切;关闭“控制器”补正 佳化 时,选中此功能,可避免精加工刀具进入粗 加工刀具所不能加工的区域 □最后深度才进行 只在分层挖槽的最后深度进行精修 精修 □完成所有槽之粗 完成所有粗铣后进行精修 铣后精修 □进/退刀向量 设定精修边界加工的进/退刀向量,参见外 形铣削部分 □不提刀 注:表中“□”表示复选框。

图8-72 粗铣+精修铣削

8.2.4 挖槽加工实例
1.挖槽加工例题
零件图如图8-73,槽深10mm,槽中
有一个岛屿,深度4mm。图中?20的孔已

加工,作为定位用,其余孔不用加工。

图 8 73 挖 槽 加 工 零 件 图

-

8.3 平 面 铣 削
平面铣削刀具路径是将工件表 面铣削一定深度后为下一次加工作准 备。用户可以铣削整个工件的表面, 也可以通过选取指定的区域。

8.3.1 平面铣销刀具路径的操作步骤
生成平面铣削刀具路径的操作步骤如下: 1.在主功能表中依次选择 T刀具路径 →F平面铣销。 2.选取图形串联后,选择D执行 ,或者 直接按D执行 ,系统将自动对已设定的毛 坯材料范围进行平面铣加工。

3.弹出平面铣加工对话框,选择用于生 成刀具路径的刀具。 4.选择面铣的加工参数标签,设置如图 8-84所示的面铣的加工参数选项卡中的有 关参数。 5.选择确定按钮,系统即可按设置的参 数生成平面铣削刀具路径。

图8-84 平面铣参数设置

8.3.2 平面铣销参数设置
平面铣销加工参数的含义与前面介绍的 基本相同,在此只作简要介绍:

1.切削方式
共有四种方式可供选择。含义如下。 (1)双向切削 刀具在工件表面双向来回 切削,切削效率高。 (2)单向切削-顺铣 单方向按顺铣方向 切削。

(3)单向切削-逆铣 单方向按逆铣 方向切削,吃刀量可选较大。

(4)一层次 刀具直径大于要加工表 面,采用一刀切削。

2.切削间移动方式
共有三种方式:高速回圈加工、直 线双向和直线单向。如图8-85所示。

高速回圈加工

直线双向

直线单向

图8-85 切削间移动方式

3.重叠量和进刀/退刀引线长度
为了保证刀具能完全铣削工件表面, 面铣参数设置时需要确定切削方向和截断 方向的重叠量。进刀/退刀引线长度是保 证进/退时刀具不碰到毛坯侧面。各参数 含义如图8-86所示。

图8-86 重叠量和引线长度

8.3.3 平面铣削实例
1.平面铣削例题
平面铣销第八章二节的挖槽实例图

8-87中工件毛坯表面2mm。假设毛坯是
方料,长和宽都为110mm,按工作设定

要求设置毛坯大小。

图 8 87 平 面 铣 削 零 件

-

8.4 钻 孔 加 工
MasterCAM的钻孔加工可以指定多 种参数进行加工,设定钻孔参数后,自动 输出相对应的钻孔固定循环加指令,包括 钻孔,铰孔,镗孔,攻丝等加工方式,表 8-7显示了钻孔循环加工的方式的选择。钻 孔加工程序可以用于工件上各种点的加工, 对于使用数控加工中心进行加工的工件来 说,为了保证有足够的精度,通常在数控 加工机床上直接进行孔的加工。

8.4.1钻孔加工的操作步骤

图8-90 钻孔参数设置

8.4.2钻孔加工的菜单操作
在主功能菜单选T刀具路径→D钻孔,

显示钻孔加工的菜单,如图8-91所示。菜
单包括选择的选项和钻削点。

图 8 91 钻 孔 子 菜 单

-

1.手动输入
图 8 92 手 动 选 点 方 式 -

2.自动选取
图 8 93 自 动 选 点 方 式 -

3.图素

图8-94 图素选点示例

4.窗选

图8-95 窗口选点

5.选择上次

6.自动选取圆心 7.样式
8.选项

图 8 96 点 的 排 序

-

9.子程序操作 10.编辑

8.4.3 钻孔加工的程序参数设定 1.刀具参数设定
钻孔加工的刀具参数相对于其它加工 方式所需设置的参数选项要少,如图8-97 所示,在钻孔加工中,由于没有横向的切 削移动,所以没有刀具直径补偿选项。另 外,插入进给,抬刀进给将不能使用。各 个选项的参数含义及设置方法与铣床加工 没有区别。

图8-97 钻孔加工的刀具参数

2.钻头的建立
在选择建立新刀具时,选择刀具类型

为钻头,返回刀具形状参数表,如图8-98
所示。在钻头的形头参数中,最重要的参 数就是钻头直径和刀尖角度。

图 8 98 钻 头 参 数

-

3、钻削参数 (1)有关高度或深度参数的设 置
1)安全高度:安全高度参数是从起 始位置移动设计的高度,系统默认该选项 为关,在有些情况下,MasterCAM使用退 刀高度作为安全平面高度,选择安全高度 按钮,输入高度值并在图形上选择一点或 在文本框键入一个值。设置该高度时考虑 到安全性,一般应高于零件的最高表面。

绝对坐标/增量坐标设置参考系统使用 赋予刀具路径的安全高度方法。绝对坐标 放置全部高度在相对刀具平面指定的值中, 增量坐标放置每个安全高度在Z轴深度方

向至现在毛坯的顶面。

只在刀具路径的起始和终止位置使用 安全高度:激活该选项后,刀具在钻孔加 工过程中路径转换时抬刀到退刀高度,而 只在起始位置和结束位置抬刀到安全高度。

即相当于G指令的G99固定循环R点复归。
抬刀到转换位置的抬刀路径相对较短,可

以节省一点抬刀时间。

2)退刀高度:退刀高度参数是设置 刀具在钻削点之间退回的高度,该值即是 指令代码中R_值,从该位置起,刀具将作 切削进给。对于深孔啄钻加工,抬刀时将 抬刀该位置;而铰孔时进给抬刀也将抬到 该位置。选择退刀高度按钮输入高度值, 在图中选择一点,或在文本框输入一个值。 退刀高度也有绝对坐标/增量坐标的选择。

3)要加工的表面:一般为毛坯顶面

是设置材料在Z轴方向的高度,即指定钻
孔的起始高度位置。选择要加工的表面按

钮输入高度值,在图中选择一点,或在文
本框输入一个值。

4)钻孔深度:钻孔深度设置孔底部
的深度位置,可以使用绝对值或者相对值。

(2)刀尖补正设置
刀尖补偿:使用刀尖补正方式计算切 削深度计算,当激活刀尖补偿选项时,钻 头的端部斜角部分将不计算在深度尺寸内, 如图8-99(b)所示,而图8-99(a)是深 度按刀尖来计算。

(a) 图8-99 刀尖补正和深度计算

(b)

点击刀尖补偿按钮将弹出如图8-100所 示的钻孔刀尖补偿对话框。在该对话框中 最主要设置贯穿距离以确保钻孔时刀具的 整个直径钻穿工件。

图8-100 钻孔刀尖补偿

(3)钻孔加工固定循环参数设 置

8.4.4 钻孔实例

图 8 10 2 钻 孔 零 件

-

第9章 曲 面 加 工
9.1 曲面加工的公用参数设置

9.2 曲 面 粗 加 工
9.3 曲 面 精 加 工 9.4 曲 面 加 工 实 例

MASTERCAM的铣床加工包括多重

曲面的粗加工、精加工另外还有多轴加工
和线架加工。线架加工相当于选用线架进

行造型的方法造出曲面来进行加工。多轴
加工指四轴或五轴机床上加工,即可以编

制刀轴相对于工件除了三个方向的移动外
增加了刀轴的转动和摆动。

使用CAD/CAM软件进行数控编程时, 用到最多的还是对曲面进行加工。对于一 个具有较为复杂形状的工件(如模具)而 言,只有通过沿着其曲面轮廓外形进行加 工才能获得所需的形状。MasterCAM的曲 面加工系统可用来生成加工曲面、实体或 实体表面的刀具路径。实际加工中,大多 数的零件都需要通过粗加工和精加工来完 成,MASTERCAM 9共提供了8种粗加工 和10种精加工类型。

表 9-1 曲面粗加工类型 选 项 P 平行铣削 R 放射状加工 J 投影加工 F 曲面流线 C 等高外形 M 残料粗加工 K 挖槽粗加工 G 钻削式加工 特点 生成一组相互平行切削粗加工刀具路径。 生成放射状的粗加工刀具路径。 将已有的刀具路径或几何图形投影到曲面上 生成粗加工刀具路径。 沿曲面流线方向生成粗加工刀具路径。 沿曲面的等高线生成粗加工刀具路径。 生成清除前一刀具路径剩余材料的刀具路径。 切削所有位于曲面与凹槽边界材料生成粗加 工刀具路径。 依曲面形态,在 Z 方向下降生成粗加工刀具 路径.

精加工的目的是清除粗加工后剩余的 材料,以达到零件的开头和尺寸精度的要

求,精加工时,首先要考虑的保证零件的
形状和尺寸精度。

表 9-2 曲面精加工类型 含 义 P 平行铣削 A 陡斜面加工 R 放射状加工 J 投影加工 F 曲面流线 C 等高外形 S 浅平面加工 E 交线清角 L 残料清角 P 环绕等距 特点 生成一组按特定角度相互平行切削精加工刀具路 径。 生成用于清除曲面斜坡上残留材料的精加工刀具路 径。 生成放射状的精加工刀具路径。 将已有的刀具路径或几何图形投影到曲面上生成精 加工刀具路径。 沿曲面流线方向生成精加工刀具路径。 沿曲面的等高线生成精加工刀具路径。 生成用于清除曲面浅面部分残留材料的精加工刀具 路径,浅面积由斜坡角度决定。 生成用于清除曲面间交角部分残留材料的精加工刀 具路径。 生成用于清除因使用较大直径刀具加工所残留材料 的精加工刀具路径。 生成一组在三维方向等步距环绕工件曲面的精加工 刀具路径。

9.1 曲面加工的公用参数设置
9.1.1 曲面加工公用选项
在进入曲面加工后,如图9-1(a)所 示,在主功能表的上部为粗加工与精加工 的选择,而在其下部有以下几个选项:

1.加工面

2.CAD文件
3.检测面 4.刀具限制

9.1.2刀具参数设置
刀具参数中首先是要选择一个刀具,

在对话框中的刀具列表中选择,如图9-2所
示,在刀具参数选项卡中,还可以进行转

速、切削用量的设置。

9.1.3 曲面加工参数设置
如前所述,曲面加工有8种粗加工方 式和10种精加工方式,每种加工方式的参 数是有区别的,而另外一些参数则是公用 的。曲面加工参数设置是8种曲面粗加工和 10种曲面精加工共用的参数,如图9-3所示 为曲面加工参数选项卡。主要设置安全高 度,参考高度,下刀位置和要加工的表面; 校刀长位置,在加工面的预留量,干涉面 使用选项及干涉面余量。

图9-3 曲面加工参数

(a) 内侧

(b) 中心

(c) 外侧 图9-9 限制轮廓示意图

9.2 曲 面 粗 加 工
对于MasterCAM中这么多的刀具路 径类型,本书仅介绍常用的平行铣削粗加 工与挖槽粗加工这两种最为常用的粗加工 形式,其他粗加工方式的操作的设置参数 可以参考这两种加工类型或者对应精加工 方式的操作和参数设置。

9.2.1平行铣削粗加工
平行铣削加工是一个简单、有效和常 用的粗加工方法,加工刀具按指定的进给 方向进行切削,适用于工件形状中凸出物 和沟槽较小的工件加工。

9.2.1.1 平行铣削粗加工的操作步骤
9.2.1.2工件形状选择

9.2.1.3 平行铣削粗加工专有参数设置

使用平行铣削粗加工,完成了曲面的 选择后,弹出曲面粗加工—平行铣削参数 对话框,除了刀具参数和曲面加工参数两 组公用的参数设置外,还需要设置平行铣 削粗加工参数,平行铣削粗加工参数选项 卡如图9-13所示。以下对各选项的设置进 行说明:

图9-13 平行铣削粗加工参数对话框

(a) 单向切削 (b) 双向切削 图9-14 单向切削/双向切削

图9-16 切削角度为30°的平行走刀

(a) 图9-17 Z方向的控制

(b) 图9-17 Z方向的控制

图 9 18 允 许 沿 面 下 降 切 削 允 许 沿 面 上 升 切 削

/

9.2.1.4粗加工扩展参数设置
在曲面粗加工参数中,下面的几个选 项是各种曲面粗加工方式所共有的,包括: 切削深度、间隙设定与高级设定。在 MasterCAM中将这几个参数单独列出,并 以弹出对话框的方式进行设置。

1.切削深度设置

图9-19 切削深度对话框

2.间隙设定
图 9 20 间 隙 设 定 对 话 框 -

图9-21 移动量小于容许间隙时的移动方式

Direct(横越):直接以直线切削方 式从前一刀具路径的终点移动到下一刀具

路径的起点,如图9-22(a)所示。

(a) 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例

Broken(打断):将移动量打断成Z 方向和XY方向两段切削,刀具从前一路径 终点沿Z方向(或XY方向)移动,然后再 沿XY方向(或Z方向)移动,到下一路径

的起点,如图9-22(b)所示。

(b) 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例

Smooth(平滑):用于高速加工,刀

具路径沿着平滑方式越过间隙,如图9-22
(c)所示。

(c) 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例

Follow surface(s)(沿着曲面):刀具

从一曲面刀具路径的终点沿着曲面外形移
动到另一曲面刀个路径的起点,如图9-22 (d)所示。

(d) 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例

图 9 23 边 界 进 退 刀 延 伸 及 圆 弧

-

3.高级设定
图 9 24 高 级 设 定 对 话 框 -

(a) 图9-25 刀具曲面边缘切削

(b) 图9-25 刀具曲面边缘切削

9.2.2 挖槽粗加工
挖槽粗加工也称为口袋式粗加工,它 是一种等高方式的加工。其特征是在刀具 路径在同一高度内完成一层切削,遇到曲 面或实体时将绕过。下降一个高度进行下 一层的切削。挖槽粗加工在数控加工应用 最为广泛上,用于大部分的粗加工,实际 加工中80%以上粗加工都是应用挖槽粗加 工完成的。

挖槽粗加工是一层一层地铣削, 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。可以理解成在
一个由轮廓组成的封闭容器中,由曲

面或实体组成在容器中的堆积物,在
容器中注入液体,在每一个高度上,

液体存在的位置均为切削范围。

如图9-26所示某零件,分四层切削,

图9-26 挖槽粗加工示例零件

切削层如图9-27所示;

图9-27 切削层

图9-28显示了四个不同层的刀路轨迹示意图。

9.2.2.1 挖槽粗加工的操作步骤 9.2.2.2 挖槽粗加工的参数设置
在曲面粗加工子菜单中选择挖槽粗加 工选项,可建立挖槽粗加工刀具路径。使 用挖槽粗加工时,除了刀具参数和曲面加 工参数外,还需要设置挖槽粗加工参数, 这里面的部分参数是与平行粗加工一样的, 而另外一些参数则是挖槽粗加工专有的。 以下对各专有选项参数设置进行说明。

图9-29 挖槽粗加工参数表

1.切削方向误差值 2.最大Z轴进给量 3.下刀方式

图9-30 螺旋式下刀的设置

图9-31 倾斜下刀方式的设置

4.下刀点选项
图 9 32 指 定 下 刀 点 -

(a) 图9-33由切削范围外下刀

(b) 图9-33由切削范围外下刀

5.粗铣/精铣参数

9.3 曲 面 精 加 工
9.3.1 平行铣削精加工
平行铣削精加工方法是生成一组成一 定角度相互平行的刀具路径。平行铣削精 加工在实际中应用非常广泛,对于坡度不 大,曲面过渡比较平缓的零件加工。

在主菜单上点击T刀具路径→U曲面 加工→F精加工→P平行铣削选项,可建立 平行铣削精加工。在绘图区选择要加工的 曲面后,弹出平行铣削精加工参数对话框。 使用平行铣削精加工时,除了刀具参数和 曲面加工参数外,还需要设置平行精加工 参数,平行精加工参数选项卡如图9-34所 示。可以看到该选项卡中的选项与平行铣 削粗加工的选项基本相同,但不进行分层 加工,没有切削深度、插入控制等选项。

图9-34 平行铣削精加工参数

平行铣削精加工的参数含义与平行铣 削粗加工的参数是一样,在设置时,一般 精加工的切削误差要相对小一点,通常可 以设为要求尺寸公差值的1/10-1/5,而最大 切削间距也主要要考虑加工后所能达到的 加工精度和表面粗糙度要求。

限定深度

图9-35 深度限制

图9-36 限制了切削深度的平行铣削精加工

9.3.2陡斜面加工
陡斜面精加工产生的刀具路径是在 被选择曲面的陡斜面上,陡坡面决定于 曲面的斜度。适用于零件被加工曲面基 本平行于给定方向。陡斜面加工也可以 作为其它较适于坡度平缓曲面加工的加 工方式,如:投影加工、平行加工等加 工的补充,加工陡斜面。

9.3.2.1陡斜面精加工刀具路径的生成步骤 9.3.2.2陡斜面精加工参数设置 陡斜面精加工对话框显示曲面精加工 平行陡坡的刀具路径参数,如图9-37所示。 在陡斜面参数对话框中,其中部分参数是 与平行精加工的参数完全一致的,而且其 定义或设置的方法也是一样的,另一些参 数是陡斜面加工特有的。

图9-37 陡斜面加工参数表

1.切削方向延伸量
图 9 38 切 削 方 向 延 伸

-

2.倾斜范围

图 9 39 倾 斜 范 围

-

9.3.3 放射状精加工
放射状精加工生成中心向外扩散的刀 轨,这种方式生成的刀具路径在平面上是 呈离散变化的,即越靠近轴原点处刀间距 越小,越远离轴原点刀间距越大。因此这 种方式适用于球形的工件,另外对于本身 具有放射特征的,离放射中心距离较远的 曲面加工也可适用。

在主功能菜单依次点击T刀具路径 →U曲面加工→F精加工→R放射状精加工 选项,可建立放射状精加工。使用放射状 精加工时,除了刀具参数和曲面加工参数 外,还需要设置放射状精加工参数,放射 状精加工参数选项卡如图9-40所示。

图9-40 放射状精加工参数

在放射状刀具路径的选项卡,放射状

刀具路径通过起始角度、扫掠角度、最大
角度增量、起始补偿距离和起始点等参数 设置。其参数的意义如图9-41所示。

图9-41 放射加工的参数含义

1.最大角度增量 2.起始角度 3.扫掠角度 4.起始补正距离 5.起始点

9.3.4 投影精加工
投影加工是将已经产生的刀具路径或 几何图形(曲线、点)投影在要加工的曲 面上来切削曲面。实际上,投影后的刀具 路径只改变了Z坐标值,X和Y方向的坐标 并没有改变。在主功能菜单依次点击T刀 具路径→U曲面加工→F精加工→J投影加 工选项,可建立投影式精加工。

使用投影精加工时,除了刀具参数和

曲面加工参数外,还需要设置投影精加工
参数,投影精加工参数选项卡如图9-42所 示,以下对其独有的几个参数进行说明。

图9-42 投影式精加工

1.投影方式
投影方式选择用于生成在曲面上的刀
具路径投影对象类型,包括有NCI刀具路 径、曲线、点和混合4个选择

图9-43 NCI投影刀具路径示例

图 9 44 曲 线 投 影 加 工 刀 具 路 径 示 例

-

2.增加深度
增加深度选项从已选择的文件中获得 深度,并应用于刀具路径,若关闭该选项, NCI文件直接投影到曲面上。

9.3.5 曲面流线精加工
曲面流线精加工也可称为参数线精加 工,其特点是按曲面的流线方向切削一个 或者一组连续曲面。由于能精确控制刀痕 高度(球刀残余高度),因而得到精确而 光滑的加工表面。沿面切削在实际应用中, 主要用于单个曲面或相毗连的几个曲面的 加工,如波纹面等。

通过沿面切削得到的结果,其行间进 刀量是指定义刀具路径的相邻两条曲面流

线的间距,使用这种方法可以得到较为光
顺的加工结果。

9.3.5.1曲面流线精加工参数选项
在主功能菜单依次点击T刀具路径 →U曲面加工→F精加工→F曲面流线选项, 可建立曲面流线精加工。使用曲面流线精 加工时,除了刀具参数和曲面加工参数外, 还需要设置曲面流线精加工参数,曲面流 线精加工参数选项卡如图9-45所示。对下 对独有的选项作说明:

图9-45 曲面流线加工参数

1.切削方向控制
切削方向控制用于设置刀具 切削方向的误差控制参数,即设定 其切削的最大行间距。

2.截断方向控制
截断方向控制用于设置刀具 路径截断方向的误差控制参数。

图 9 46 残 余 高 度 控 制 步 距

-

9.3.5.2 曲面流线 精加工子菜单

图 9 47 曲 面 流 线 子 菜 单

-

1.切换
曲面流线加工时,对以下选项可以进 行切换的设定:

(1)O补偿方向:用于切换曲面法向 和曲面法向反方向之间的刀具半径补正方 向,如图9-48(a)、图9-48(b)所示。

(a)

(b)

(2)C流线方向:用于切换两个切削 方向的刀具路径,点击该选项可以在曲面 的切削和截断两个方向进行切换,如图948(c)、图9-48(d)所示。

(c)

(d)

(3)S步进方向:用于变换刀具路 径切削的起始边,如图9-48(e)、图9-

48(f)所示。

(e)

(f)

(4)T起始位置:用于变换刀 具路径的下刀点,如图9-48(g)、

图9-48(h)所示。

(g)

(h)

2.边界误差 3.显示边界线

9.3.6 等高外形精加工
等高外形精加工的刀具路径在同一 高度层内围绕曲面进行加工,逐渐降层 进行加工。等高外形精加工在数控加工 应用非常广泛上,用于大部分直壁或者 斜度不大的侧壁的精加工;通过限定高 度值,只作一层切削,等高外形精加工 可用于清角加工等。

在主功能菜单依次点击T刀具路径 →U曲面加工→F精加工→C等高外形选项, 可建立等高外形精加工刀具路径,使用等 高外形精加工时,除了刀具参数和曲面加 工参数外,还需要设置等高外形精加工参 数,等高外形精加工参数选项卡如图9-49 所示。对下对独有的选项作说明:

图9-49 等高外形精加工参数

1.封闭式轮廓方向

图9-50 起始长度

2.开放式轮廓方向

3.两区段间的处理方式
4.进退刀圆弧 5.转角走圆之长度

6.浅平面加工

图9-51 等高外形的浅平面加工设置

(a) 图9-52 增加浅平面加工

(b)

9.3.7浅平面精加工
浅平面精加工用于加工较平坦的曲面, 与陡斜面加工正好互补。某些精加工方式 (如等高外形加工)会在曲面的平坦部位 产生刀具路径较稀的现象,此时就可以用 浅平面加工来保证该部位的加工精度。如 图9-53所示为浅平面加工示例。

图9-53 浅平面加工示例

在主功能菜单依次点击T刀具路径

→U曲面加工→F精加工→S浅平面加工选
项,可建立浅平面精加工刀具路径,使用

浅平面精加工时,除了刀具参数和曲面加
工参数外,还需要设置浅平面加工参数,

浅平面精加工参数选项卡如图9-54所示。
对下对独有的选项作说明:

图9-54 浅平面精加工参数

1.斜角范围 2.切削方向延伸量 3.3D环绕切削

图9-55 环绕设置

9.3.8 交线清角精加工
曲面交流清角加工用于两个或两个以 上曲面间的交角加工,清除曲面交角处的 材料,在交角处产生一致的半径,相当于 在曲面间增加一个倒圆曲面,加工示例如 图9-56所示。

图9-56 交线清角加工示例

交线清角精加工必须使用刀尖半径大 于曲面间交角半径的刀具,否则不能生成 刀具路径。在主功能菜单依次点击T刀具 路径→U曲面加工→F精加工→E交线清角 选项,可建立曲面交线清角精加工。交线 清角精加工参数对话框如图9-57所示,该 对话框的参数较简单,而且在前面均已说 明,在此不再重复。

图9-57 交线清角加工参数

9.3.9残料清角精加工
残料清角加工用于清除先前较大直径 刀具加工所遗留下来的未切削材料,加工 示例如图9-58所示。

图9-58残料清角加工示例

图9-59 残料清角加工参数

图9-59 残料铣削参数选项

在主功能菜单依次点击T刀具路径 →U曲面加工→F精加工→L残料清角选项, 可曲面建立残料清角精加工刀具路径。使 用残料清角精加工时,除了刀具参数和曲 面加工参数外,还需要设置残料清角加工 参数,残料清角加工参数选项卡如图9-59 所示,另外还要设置残余铣削参数选项卡, 如图9-59所示。在选项卡中主要设置先前 粗加工所用的刀具,包括粗加工刀具直径 和粗加工刀具边角半径值,另外还要设置 重叠距离,以保证加工到位。

9.3.10环绕等距精加工
环绕等距加工在加工多个曲面零件时保 持比较固定的残余高度,与曲面流线加工相 似,但环绕等距允许沿一系列不相连的曲面 产生刀具路径。环绕等距曲面精加工产生的 刀具路径在平缓的曲面上及陡峭的曲面的刀 间距相对较为均匀,适用于曲面的斜度变化 较多的零件半精加工和精加工。如图9-60所 示为环绕等距加工的一个实例。

图9-60 环绕等距加工示例

在主功能菜单依次点击T刀具路径→U 曲面加工→F精加工→O环绕等距选项,可 建立曲面环绕等距精加工。使用环绕等距 精加工时,除了刀具参数和曲面加工参数 外,还需要设置3D环绕等距加工参数,3D 环绕等距加工参数选项卡如图9-61所示。在 选项卡中主要设置切削方向误差值、最大 切削间距、斜角等参数,相关选项含义在 前面均已作说明,请参阅本章前面各小节。

图9-61 环绕等距加工参数

9.4 曲 面 加 工 实 例

第10章 刀具路径修剪和变换
10.1 刀 具 路 径 修 剪 10.2 路 径 转 换 功 能

如果要对生成的刀具路径进行修剪或 变换,就要用到修剪或转换功能。前者可 以将原有刀具路径中不要的刀具路径部分 删除,以减少空走刀;后者主要是对生成 的刀具路径进行平移,镜像和旋转,以生 成新的刀具路径。

10.1 刀 具 路 径 修 剪
刀具路径修剪用于对已经完成的NCI 刀具路径作修剪。这种方式常用于在刀具 路径生成后,为了避开夹具的干涉,而将 这一部分的路径修剪掉,如图10-1(a)所 示为未经修剪的刀具路径,

(a) 图10-1 路径剪切示例

而如图10-1(b)所示为经过修剪的

刀具路径。修剪时必须要有修剪边界,且
修剪边界必须是封闭的,边界可以绘制成 任何形状和尺寸,并可位于刀具路径以外。

(b) 图10-1 路径剪切示例

刀具路径修剪的步骤:

10.2 路 径 转 换 功 能
路径转换功能是重复以前的刀具路径, 通过平移、镜像和旋转来产生新的操作, 进行多次加工。使用刀具路径转换在选择 加工对象很复杂的情况下,只需作一次的 选择就能生成其它对应的程序,可以简化 编程。另外当模型只有一部分,未作完整 时,可以通过路径转换复制编程加工完成 所有的加工。

在主功能菜单上选择T刀具路径

→N下一页→F路径转换,系统将弹
出如图10-8所示的转换对话框,该对 话框共有四个参数卡。

1.型式及方法 2.平移
路径平移转换可以产生一系列的刀具
路径,各刀具路径的走刀方式与走刀方向

都与源刀具路径相同。平移方式转换的参
数选项卡如图10-9所示。

图10-10 刀具路径平移

3.旋转
对于一些较复杂的环形对称零件的 加工,用户可以利用旋转功能进行程序 编制。事先只要处理零件的一部分加工 表面的刀具路径,然后通过旋转达到加 工整个工件的目的。

图10-12 刀具路径旋转转换示例

4.镜像
镜像转换可以产生一组对称于某一 轴线的刀具路径,镜像的参数选项卡如 图10-13所示,该对话框中要求指定镜像 的方法,即指定镜像轴线。如果用户想 按某一特定的图素进行镜像,那么镜像 之前就应绘制好轴心线,也可以选择两 点或者输入两个基点的坐标。更改刀具 补偿方向选项用于改变镜像后的刀具路 径的方向(顺铣或逆铣)。

图10-14 镜像转换刀具路径示例


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