第5章 曲面造型

5.1

MastercamX2系統(tǒng)的CAM基礎(chǔ)5.2外形銑削加工5.3挖槽加工

5.4平面銑削加工

第5章二維銑削加工5.5鉆孔加工

5.6其他二維加工5.7刀具路徑的編輯

第5章二維銑削加工5.1MastercamX2系統(tǒng)的CAM基礎(chǔ)5.1.1Mastercam的CAM功能（1）Mastercam提供了外形銑削、挖槽、鉆孔、面銑削等2D、2.5D加工模組。（2）Mastercam提供了曲面粗加工，粗加工可用7種加工方法進行加工，即平行式、徑向式、投影式、曲面流線式、等高外形式、挖槽式和插入下刀式。（3）Mastercam提供了曲面精加工，精加工可用10種加工方法，即平行式、平行陡式、徑向式、投影式、曲面流線式、等高外形式、淺平面式、交線清角式、殘屑清除式和環(huán)繞等距式。（4）Mastercam還提供了線框模型曲面的加工，如直紋曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、掃描曲面、昆氏曲面、舉升曲面的加工。第5章二維銑削加工（5）Mastercam提供了多軸加工，最多可達(dá)5軸加工。（6）Mastercam提供了刀具模擬顯示編制的NC程式，而且可以顯示運行情況，估計加工時間。（7）Mastercam提供了刀具路徑實體驗證，檢驗真實顯示實體加工生成的產(chǎn)品，避免到達(dá)車間加工時發(fā)生錯誤。（8）Mastercam提供了多種后處理程式，以供各種控制器使用。（9）Mastercam可建立各種管理，如刀具管理、操作管理、串聯(lián)管理，以及工件設(shè)置和工作報表。第5章二維銑削加工5.1.2利用MastercamX2進行數(shù)控編程的一般流程（1）建立工件的幾何模型。（2）工藝分析，進行加工規(guī)劃。（3）編制刀具路徑。（4）校驗刀具路徑。（5）執(zhí)行后置處理，產(chǎn)生NC程序。（6）輸出NC代碼，打印加工報表。第5章二維銑削加工5.1.3素材設(shè)置加工素材的設(shè)置即設(shè)置毛坯的外形尺寸、材料、原點的視角坐標(biāo)等。

圖5-1【刀具路徑】操作管理器圖5-2【素材設(shè)置】選項卡第5章二維銑削加工1．設(shè)置毛坯的外形尺寸2．設(shè)置素材原點及視角坐標(biāo)3．設(shè)置素材顯示4．素材材質(zhì)

（a）素材原點定位在上表面的中心（b）素材原點定位在上表面的右上角

（c）視角坐標(biāo)圖5-3素材原點及視角坐標(biāo)的設(shè)置

（a）“顯示”單選鈕

（b）線架顯示（c）實體顯示圖5-4素材顯示的設(shè)置及結(jié)果第5章二維銑削加工5.2外形銑削加工

外形銑削也稱為輪廓銑削，是指刀具沿著工件外形輪廓生成切削加工的刀具路徑。5.2.1加工起點及方向的設(shè)置

圖5-9【轉(zhuǎn)換參數(shù)】對話框圖5-10加工起點及加工方向第5章二維銑削加工5.2.2刀具參數(shù)設(shè)置在數(shù)控加工中，刀具的選擇是非常重要的，它直接關(guān)系到加工精度和效率的高低及表面質(zhì)量優(yōu)劣，選用合理的刀具并使用合理的切削參數(shù)，可以使數(shù)控加工以最低的成本、最短的加工時間達(dá)到最佳的加工質(zhì)量。1．選擇刀具2．定義和修改刀具3．設(shè)置刀具加工參數(shù)

圖5-18【刀具型式】選項卡圖5-19刀具加工【參數(shù)】選項卡第5章二維銑削加工5.2.3銑削參數(shù)設(shè)置在圖5-11所示的【外形（2D）】對話框中單擊【外形加工參數(shù)】選項卡，系統(tǒng)彈出如圖5-28所示的對話框，可在其中設(shè)置外形銑削的參數(shù)。1．高度參數(shù)的設(shè)置2．外形銑削類型的設(shè)置3．補正（償）設(shè)置4．尋找相交性及誤差分析5．加工預(yù)留量的設(shè)置6．分層銑削的設(shè)置圖5-28【外形加工參數(shù)】選項卡第5章二維銑削加工5.2.4操作管理操作的管理是由固定放在主窗口左邊的操作管理器來完成的，如圖5-44所示。它將與加工相關(guān)的所有操作集中在一個窗口中，大大簡化和方便了各項操作的管理，這是Mastercam軟件的特色之一。圖5-44主窗口中的“操作管理器”對話框第5章二維銑削加工1．操作管理器中各選項的含義2．操作管理器中列表框中的符號3．操作管理器中常用的快捷鍵圖5-45操作管理器中的列表第5章二維銑削加工5.2.5加工模擬加工模擬就是仿真加工，即對刀具路徑進行模擬驗證，以檢驗加工的正確性，及時發(fā)現(xiàn)過切、切削不足或干涉現(xiàn)象，并及早改善。所謂刀具路徑模擬是通過刀具刀尖運動軌跡，在工件上形象地顯示刀具的加工情況，由此判斷和檢驗刀具路徑的正確性。圖5-48多視窗線架形式的模擬加工第5章二維銑削加工1．刀具路徑模擬設(shè)置2．刀具路徑模擬操作工具欄圖5-52【刀具路徑模擬選項】對話框圖5-53【刀路模擬】工具欄中各選項的含義第5章二維銑削加工5.2.6產(chǎn)生后置處理程序當(dāng)模擬完成后，系統(tǒng)同時產(chǎn)生了NCI文件，NCI文件就是記錄了刀具軌跡及輔助加工的一種數(shù)據(jù)文件。但要得到具體的數(shù)控程序，則要進行后置處理。所謂后置處理，就是將NCI文件轉(zhuǎn)換成能在機床上實現(xiàn)自動加工的NC文件。

圖5-54【后處理程序】對話框

圖5-55【圖檔屬性】對話框第5章二維銑削加工5.2.7外形銑削加工的技術(shù)要點1．繪制二維圖形二維加工時，可以只繪制工件的外形圖（xy方向），而深度（z方向）則可不繪制，僅在工件設(shè)定時給定毛坯的厚度即可。2．外形輪廓的串聯(lián)外形加工時，Mastercam是用串聯(lián)操作來定義外形輪廓及刀具的進給方向的，因此，繪圖時要保證外形的完整、連續(xù)，無分歧點和重復(fù)的圖素。

3．刀具的選擇及進刀/退刀點的確定外形銑削一般采用平刀，刀具直徑應(yīng)小于內(nèi)凹圓弧的直徑，且應(yīng)綜合考慮機床、刀具的剛性和工件的材料等因素。

（a）外形不封閉（b）外形有重復(fù)圖素

（c）外形有多余線頭圖5-57串聯(lián)外形輪廓常見的錯誤第5章二維銑削加工5.2.8外形銑削加工實例【實例1】銑削如圖5-58所示板狀零件的外形輪廓。圖5-58板狀零件

圖5-60外形銑削刀具路徑

圖5-61刀路模擬效果第5章二維銑削加工5.3挖槽加工

挖槽加工用來粗銑或精銑出封閉外形所圍成的凹槽，允許槽中有不銑削的區(qū)域（稱為島嶼）。5.3.1刀具參數(shù)設(shè)置

在【2D刀具路徑】工具條中單擊“挖槽”按鈕，或選擇【刀具路徑】/【挖槽】菜單命令，然后在繪圖區(qū)中串聯(lián)要加工的2D外形，系統(tǒng)彈出【挖槽（標(biāo)準(zhǔn)）】對話框中的【刀具參數(shù)】選項卡。5.3.2挖槽參數(shù)設(shè)置1．設(shè)置“加工方向”2．設(shè)置“分層銑深”3．設(shè)置“進階設(shè)定”4．設(shè)置附加精修操作

圖5-63順銑和逆銑示意圖第5章二維銑削加工5.3.3粗、精加工參數(shù)設(shè)置在【挖槽（標(biāo)準(zhǔn)）】對話框中選擇【粗切/精修的參數(shù)】選項卡，如圖5-66所示，該選項卡分粗切和精加工兩部分。圖5-66“粗切/精修的參數(shù)”選項卡1．粗切（1）粗切加工方式（2）切削間距（3）粗切角度（4）粗加工的下刀方式2．精加工為保證較高的加工精度和表面質(zhì)量，設(shè)置沿槽及島嶼外形進行精修的次數(shù)和每次的切削量，還可設(shè)置精修的方向和時機等參數(shù)。第5章二維銑削加工5.3.4后置處理及真實感模擬在外形銑削中介紹了刀具路徑的模擬，雖然從中可以模擬加工過程，檢驗刀路是否正確，但直觀性不強。MastercamX2還提供了實體形式的刀具路徑模擬驗證方法，該方法生動逼真，既可以直觀地查看實際加工效果，也可以查驗是否有刀具夾頭的干涉現(xiàn)象，所以又稱其為真實感模擬。1．實體驗證對話框2．驗證參數(shù)的設(shè)置

圖5-81【實體切削驗證】對話框圖5-82【驗證選項】對話框第5章二維銑削加工5.3.5挖槽加工中的其他加工方法挖槽模組共有標(biāo)準(zhǔn)挖槽、平面加工、使用島嶼深度、殘料加工和開放式5種加工方法。1．平面加工2．使用島嶼深度3．殘料加工4．開放式

圖5-83【挖槽加工形式】下拉列表圖5-84【平面加工】對話框圖5-87“開放式”挖槽加工第5章二維銑削加工5.3.6挖槽加工中應(yīng)注意的問題在進行二維挖槽加工中，必須注意以下問題。1．二維圖形的設(shè)計和繪制問題（1）在不能改小刀具直徑的情況下，要注意島嶼與槽形輪廓的間距應(yīng)大于刀具直徑，否則可修改設(shè)計或工藝。（2）槽的輪廓和島嶼的輪廓必須位于相同的構(gòu)圖平面上。2．挖槽加工中的殘料問題

挖槽加工中最容易出現(xiàn)殘料問題，解決殘料問題的方法如下。（1）改小切削間距百分比，但最小不要小于刀具直徑的50%。（2）改變挖槽走刀方式，雙向切削和等距環(huán)切不會出現(xiàn)殘料。（3）改變刀具直徑，將刀具直徑改大。（4）采用殘料加工方法。加工時要多次調(diào)試，直到?jīng)]有殘料為止。3．挖槽加工中的其他問題（1）斜面上的槽不能直接加工，要用到后面介紹的投影加工方法。（2）加工島嶼的數(shù)量受計算機內(nèi)存的限制。第5章二維銑削加工5.3.7挖槽加工實例【實例2】現(xiàn)有一搖臂零件如圖5-88所示，試銑削加工出其凹模。圖5-88搖臂零件

圖5-91殘料加工的刀具路徑圖5-92挖槽加工實體驗證最終效果第5章二維銑削加工5.4平面銑削加工一般情況下，零件毛坯的表面較粗糙，形狀和位置精度也不能滿足工藝要求，因此，加工的第一步就是將頂面銑平，稱為平面銑削。5.4.1平面銑削參數(shù)設(shè)置1．設(shè)置面銑刀具2．設(shè)置面銑加工參數(shù)

圖5-93定義面銑刀具圖5-94【平面加工參數(shù)】選項卡第5章二維銑削加工5.4.2平面銑削加工實例【實例3】將實例2中搖臂零件的頂面銑平。

圖5-101設(shè)置“刀具參數(shù)”圖5-102面銑削實體驗證效果圖第5章二維銑削加工5.5鉆孔加工鉆孔加工是機械加工中常用的一種方法。MastercamX2的鉆孔模組包括鉆孔、鉸孔、鏜孔、攻絲等加工方式，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)后可自動輸出鉆孔固定循環(huán)加工指令。5.5.1鉆削點的選擇圖5-103【選取鉆孔的點】對話框第5章二維銑削加工5.5.2鉆孔方式MastercamX2系統(tǒng)提供了20種鉆孔方式，包括7種固定循環(huán)方式和13種自定義循環(huán)方式，如圖5-107所示，這里僅對7種常用的鉆孔固定循環(huán)方式予以介紹。1．深鉆孔（Drill/Counterbore）2．深孔啄鉆（完整回縮）3．?dāng)嘈际剑ㄔ隽炕乜s）4．攻牙5．鏜孔1（Bore#1）6．鏜孔2（Bore#2）7．精鏜孔（Finebore）圖5-107鉆孔方式第5章二維銑削加工5.5.3鉆孔參數(shù)設(shè)置1．鉆尖補償2．子程序設(shè)定3．鉆孔加工固定循環(huán)參數(shù)

圖5-108“鉆頭尖部補償”對話框圖5-109鉆孔加工固定循環(huán)參數(shù)第5章二維銑削加工5.5.4鉆孔加工實例【實例4】加工如圖5-110所示圓盤上的通孔，設(shè)圓盤厚度為10

mm。圖5-110圓盤零件第5章二維銑削加工5.6其他二維加工

5.6.1雕刻加工1．外形雕刻2．挖槽雕刻3．雕刻加工實例【實例5】加工如圖5-115所示狼形圖案及文字，設(shè)板厚為10

mm。圖5-115雕刻狼形圖案及文字第5章二維銑削加工5.6.2全圓路徑全圓路徑是針對圓或圓弧進行加工的方法，在【刀具路徑】→【全圓路徑】菜單中，包括全圓銑削、螺旋銑削、自動鉆孔、起始孔加工、銑鍵槽加工和螺旋鉆孔加工6種加工操作。1．全圓銑削2．螺旋銑削3．鍵槽銑削4．螺旋鉆孔5．自動鉆孔6．起始孔加工圖5-118【全圓銑削參數(shù)】對話框第5章二維銑削加工5.7刀具路徑的編輯

刀具路徑的編輯就是對已創(chuàng)建的刀具路徑進行修剪、合并、轉(zhuǎn)換（包