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1、MasterCAM第9章 曲 面 加 工 9 1 9 1 曲面加工的公用参数设置曲面加工的公用参数设置 9 2 9 2 曲曲 面面 粗粗 加加 工工 9 3 9 3 曲曲 面面 精精 加加 工工 9 4 9 4 曲曲 面面 加加 工工 实实 例例 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
2、 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 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 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、 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 图图9 3 9 3 曲面加工参数曲面加工参数 a a
4、内侧内侧 b b 中心中心 c c 外侧外侧 图图9 9 9 9 限制轮廓示意图限制轮廓示意图 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
5、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 图图9 13 9 13 平行铣削粗加工参数对话框平行铣削粗加工参数对话框 a a 单向切削单向切削 b b 双向切削双向切削 图图9 14 9 14 单向切削单向切削 双向切削双向切削 图图9 16 9 16 切削角度为切削角度为30 30 的平行走刀的平行走刀 a a 图图9 17 9 17 Z Z方向的控制方向的控制 b b 图图9 17 9 17
6、 Z Z方向的控制方向的控制 图图9 18 9 18 允许沿面下降切削允许沿面下降切削 允许沿面上升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 图图9 19 9 19 切削深度对话框切削深度对话框 2 间隙设定 图图9 20 9 20 间隙设定对话框间隙设定对话框 图图9 21 9 21 移动量小于容许间隙时的移动方式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
7、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 a 图图9 229 22移动量小于容许间隙时的移动方式示例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 b 图图9 229 22移动量小于容许间隙时的移动方式示例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 c 图图9 229 22移动量小于容许间隙时的
8、移动方式示例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 d 图图9 229 22移动量小于容许间隙时的移动方式示例移动量小于容许间隙时的移动方式示例 图图9 23 9 23 边界进退刀延伸及圆弧边界进退刀延伸及圆弧 3 高级设定 图图9 24 9 24 高级设定对话框高级设定对话框 a a 图图9 25 9 25 刀具曲面边缘切削刀具曲面边缘切削 b b 图图9 25 9 25 刀具曲面边缘切削刀具曲面边缘切削 9 2 2 挖槽粗加工 挖槽粗加工也称为口袋式粗
9、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 图图9 26 9 26 挖槽粗加工示例零件挖槽粗加工示例零件 切削层如图9 27所示 图图9
10、 27 9 27 切削层切削层 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 图图9 29 9 29 挖槽粗加工参数表挖槽粗加工参数表 1 切削方向误差值 2 最大Z轴进给量 3 下刀方式 图图9 30 9 30 螺旋式下刀的设置螺旋式下刀的设置 图图9 31 9 31
11、倾斜下刀方式的设置倾斜下刀方式的设置 4 下刀点选项 图图9 32 9 32 指定下刀点指定下刀点 a a 图图9 339 33由切削范围外下刀由切削范围外下刀 b b 图图9 339 33由切削范围外下刀由切削范围外下刀 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
12、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 图图9 34 9 34 平行铣削精加工参数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 图图9 35 9 35 深度限制深度限制 图图9 36 9 36 限制了切削深度的平
13、行铣削精加工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 图图9
14、 37 9 37 陡斜面加工参数表陡斜面加工参数表 1 切削方向延伸量 图图9 38 9 38 切削方向延伸切削方向延伸 2 倾斜范围 图图9 39 9 39 倾斜范围倾斜范围 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
15、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 图图9 40 9 40 放射状精加工参数放射状精加工参数 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 图图9 41 9 41 放射加工的参数含义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
16、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 图图9 42 9 42 投影式精加工投影式精加工 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 图图9 43 9 43 NCINCI投影刀具路径示例投影刀具路径示例 图图9 44 9 44 曲线投影加工刀具路径示例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
