学习情境5自动编程基础与实例任务1自动编程基础•自动编程(AutomaticPrograming)是利用计算机专用软件来编制数控加工程序随着现代加工业的发展，实际生产过程中，比较复杂的二维零件、具有曲线轮廓和三维复杂零件越来越多，手工编程已满足不了实际生产的要求为了解决此问题，数控自动编程得到了快速的发展目前国内外研究开发了大量的数控自动编程软件• MasterCAM软件是一种典型的CAD/CAM软件系统，它把CAD造型和CAM数控编程集成于一个系统环境中，具有较强的绘图功能和数控加工能力，可实现零件的几何造型、刀具路径生成、加工模拟仿真、数控加工程序生成和数据传输，最终完成零件加工MasterCAM以曲面造型为主，也采用了实体造型技术，MasterCAM的CAD部分能够完成各种复杂的曲面造型设计具有强大的CAM功能，支持2～5轴的加工方式，提供多种类型的曲面粗加工、精加工方式和最高级的自动清根加工方式，从而使MasterCAM成为CAD／CAM软件的主流产品该软件的性能价格比较好，学习使用比较方便，因此被许多加工企业所接受许多学校也广泛使用此软件作为机械制造及NC程序编制的范例软件•一、MasterCAM的工作窗口• MasterCAM的界面如图5-1-1所示，共分为六部分：标题栏、主菜单，辅助菜单、工具栏、绘图区和系统提示区。
• 1.标题栏•工作界面最上面一栏即为标题栏，它显示所用的Mastercam的模块及其版本如果已建立或打开可一个文件，则标题栏还将显示该文件的工作路径和文件名其右上角则是最小化、最大化和关闭按钮图5-1-1 MasterCAM界面2.主菜单•主菜单在界面的左上部，不同模块的主菜单也不同Mastercam的所有操作基本上都是通过主菜单来完成的，其中的各选项以树枝状结构分层列出当用户选择其中某一命令时，在此选项后又弹出下一层子菜单，可依次进行选择直到选定所需命令•主菜单有10个选项的功能，下面对主菜单功能作简单介绍：•（1）分析（Analyze）：查看、显示和分析图形对象的相关信息•（2）绘图（Create）：创建图形并存入系统的数据库•（3）文件（File）：文件管理，包括存储、打开、转换、编辑文件等•（4）修整（Moditfy）：修改编辑绘图区的图形对象，如倒角、修剪、打断等•（5）转换（Xform）：对绘图区的图形对象进行转换，如镜像、旋转、缩放等•（6）删除（Delete）：删除图形与各中图素•（7）屏幕（Screen）：改变绘图区图形的显示方式、设置视图环境和一些参数•（8）实体（Solids）：创建各种实体模型。
•（9）刀具路径（Toolpaths）：生成各种刀具路径和进行加工操作管理等•（10）公用管理（NC Utilies）：编辑、管理和检查刀具路径，进行加工模拟及生成数控加工代码等• 3.辅助菜单•辅助菜单用于改变各种操作设置，如设置当前构图深度、图形属性、图层等这些设置在当前应用过程将一直有效，直到重新设置或开始一个新的MasterCAM应用• 4.工具栏•工具栏在标题栏的下边，由许多快捷命令图标组成，分几页显示通过单击工具栏中的和按钮可找寻所需的命令图标将鼠标指针停留在某个图标上几秒钟，系统就会显示该图标的功能提示• 5.绘图区•绘图区就是创建、编辑与显示图形和刀具路径的区域，相当于绘图板在此区域用户可清楚地看到所创建的图形和加工仿真等•6.系统提示区•系统提示区在窗口界面的最下一栏，用来显示MasterCAM运行过程中进行的操作的相关信息与提示，也可用来输入某些数据例如，在设置当前构图深度的时候就可在这里输入深度值二、MasterCAM的重要概念•掌握MasterCAM软件图形绘制的一些基本概念，有助于我们快速、准确的进行图形绘制• 1.构图颜色和图层设定•（1）构图颜色•构图时可随时从辅助菜单中选颜色项，弹出颜色对话框，以改变目前构图的颜色。
可以通过键人颜色号或用鼠标在颜色板选取一种颜色等方式改变构图颜色•（2）图层设定•从辅助菜单中选图层项弹出图层管理器，实现图层管理，绘图时可将线架模型、曲面、尺寸标注、刀具路径等，放置在不同的图层上，控制图层的显示、隐藏在绘制复杂零件时，能使图形简化，从而清晰地查看图形• 2.构图平面、工作深度和图形视角•（1）构图平面(Cplane)•构图平面是当前绘制图形的二维平面，也可以在三维空间定义构图平面设置好构图平面后，所绘制的图形都在构图平面上，如设置为俯视图，所绘制的图形就产生在平行于俯视图的构图平面上•（2）工作深度•工作深度是当前构图平面在用户设置坐标系中的z轴坐标通常绘图是在某一个构图平面上进行，在任意一个构图平面的法向有无数个相互平行的构图平面，用工作深度Z坐标可以设定一个具体的构图平面•工作深度Z的设置方法为：单击辅助菜单Z，直接从键盘上输人数值或从屏幕上选取已存在的点来设定设定构图平面为Top视图，输入不同的Z深度，则所绘制的图形在不同的与构图平面平行的平面上MasterCAM通过工作深度的设置可以由绘制二维平面图形得到三维图形•（3）图形视角•图形视角决定图形显示的角度，用于改变和显示观察图形的视角。
绘制的图形不受当前视角的影响，它由构图平面和工作深度所决定常用的图形视角有：Top(俯视图)、Front(主视图)、Side(侧视图)、Isometric(轴侧图)、Dynamic(动态设置)等图形视角的设置的方法为：单击工具栏中的图形视角按钮或单击辅助菜单中的Gview，并在图形视角菜单选项中选取相关选项来设置•三、MasterCAM的CAD功能•计算机辅助设计（CAD）是在计算机中按零件图纸的尺寸要求设计出其形状大小，是CAM等其它操作的基础，因此，精确绘制零件图形是MasterCAM的重要组成部分• MasterCAM的二维图形构建•二维图形的绘制是图形绘制的基础，在主功能菜单图5-1-2(a)下单击C绘图(Creat)子菜单，所有绘制二维图形的命令都包含在C绘图(Creat)子菜单中，C绘图(Creat)子菜单共有两页，如图1-2(b)、(c)所示•（a）(b) (c)•图5-1-2绘图子菜单• 1.点的绘制•在主功能菜单图下单击C绘图，出现第一子功能菜单图5-1-3（a），单击P点(Point)，出现第二子功能菜单图5-1-3(b)，单击P指定位置(Position)，出现第三子功能菜单图5-1-3(c)，提供了点的10种输入方法。
• 2.直线绘制•在主功能菜单图下单击C绘图(Creat)、L直线(Line)，出现线的子功能菜单，提供了线的10种绘制方法，如图5-1-4所示3.圆弧绘制•在主功能菜单图下单击C绘图(Creat)、A圆弧(Arc)、出现圆弧和圆的子功能菜单，提供了4种圆弧和5种圆的构建方法，如图5-1-5所示•（a）(b) (c)图5-1-4线的功能菜单图5-1-5圆的功能菜单图5-1-3点的子菜单• 4.倒圆角•在主功能菜单图下单击C绘图(Creat)、F倒圆角(Fillet)，出现倒圆角的子功能菜单，如图5-1-6所示•5.曲线绘制•在主功能菜单图下单击C绘图(Creat)、S曲线(Spline)，出现曲线的子功能菜单，如图5-1-7所示6.矩形绘制在主功能菜单图下单击C绘图(Creat)、R矩形(Rectangle)，出现矩形子功能菜单，如图5-1-8所示此外，在主功能菜单区单击C绘图(Creat)、N下一页(Nextmenu)，还可出现绘制椭圆等命令•图5-1-6倒圆角功能菜单图5-1-7曲线功能菜单图5-1-8矩形功能菜单•（二）MasterCAM的三维图形构建•在MasterCAM中，曲面是非常重要的内容，三维刀具路径的生成必须建立在曲面的基础上，即先生成曲面，然后才能产生刀具路径。
MasterCAM为用户提供了精确的三维曲面构建功能• MasterCAM提供了常用的6种曲面类型：举升曲面、昆氏曲面、直纹曲面、旋转曲面、扫描曲面、牵引曲面•1.举升曲面•在主菜单中选取绘图→曲面→举升曲面（Create→Surface→Loft）命令，可以构建举升曲面，如图5-1-9所示• 2.昆氏曲面•昆氏曲面是由一些曲面片按照边界条件平滑连接而构建的不规则的曲面，曲面片是由四条封闭的曲线构成在主菜单中选取绘图→曲面→昆氏曲面（Create→Surface→Coons）命令，可以构建昆氏曲面，如图1-10所示•图5-1-9举升曲面图5-1-10昆氏曲面• 3.直纹曲面•构建直纹曲面的方法与构建举升曲面的方法相似，两个操作的不同之处是系统在熔接外形时所采用的方式不同•在主菜单中选取绘图→曲面→直纹曲面（Create→Surface→Ruled）命令，可以构建直纹曲面，如图1-11所示•在构建直纹曲面或举升曲面时均应注意：• (1)所有曲线串连的起始点都应对齐，否则生成扭曲曲面• (2)曲线串连的方向应相同，否则也生成扭曲曲面• (3)串连的选取次序不同，形成的曲面也不相同•图5-1-11直纹曲面图5-1-12旋转曲面• 4.旋转曲面•旋转曲面是根据一条母线围绕轴线旋转而成的曲面。
•在主菜单中选取绘图→曲面→旋转曲面（Create→Surface→Revolve）命令，可以构建旋转曲面，如图1-12所示• 5.扫描曲面•扫描曲面是由物体截面外形沿着切削外形移动，或作线性熔接而生成的曲面•在主菜单中选取绘图→曲面→扫描曲面（Create→Surface→Sweep）命令，可以构建扫描曲面，如图5-1-13所示•生成扫描曲面有三种情况：•（1）一个截面外形沿一条引导曲线移动而生成的扫描曲面•（2）一个截面外形沿两条引导曲线移动而生成的扫描曲面•（3）两个截面外形沿一条引导曲线移动而生成的扫描曲面••图5-1-13扫描曲面6.牵引曲面牵引曲面是将截面外形或几何图素，沿某一方向挤压或拉伸而形成的曲面牵引曲面主要受牵引方向、牵引角度、牵引长度或牵引所至平面的位置这三个因素的影响在主菜单中选取绘图→曲面→牵引曲面（Create→Surface→Draft）命令，可以构建牵引曲面，如图5-1-14所示•图5-1-14牵引曲面•（三）图形修整和尺寸标注•对于构建的几何图形，必须进行相应的修整和编辑，从而得到设计者所需的图样• 1.二维图形修整•在主功能菜单区单击M修整(Modify)，弹出修整的子功能菜单，提供了10种修整命令，如图5-1-15所示。
• 2.三维图形修整•在主功能菜单图中依次单击C绘图（Create）、U曲面(Surface)，弹出曲面的子功能菜单，提供了6种曲面的绘制及3种曲面的修整命令，如图5-1-16所示图5-1-15修整命令图5-1-16曲面绘制和修整命令图5-1-17尺寸标注命令• 3.图形的尺寸标准•该选项可以准确地对绘制的图形进行尺寸标注在主功能菜单图中依次单击C绘图→D尺寸标注→D标注尺寸（Create→Drafting→Dimension），弹出尺寸标注的子功能菜单，提供了10种尺寸标注方法，可在二维和三维图形上尺寸标注，如图5-1-17所示•四、MasterCAM的CAM功能•在MasterCAM系统中，生成NC加工程序之前首先需要生成刀具路径MasterCAM提供了刀具路径的编辑、加工参数的设定、刀具路径的产生、公用管理及后处理等完整的CAM功能模块组•（一）刀具路径• MsterCAM提供了两种产生加工刀具路径的方法，即二维刀具路径和三维刀具路径• 1.二维刀具路径•在主功能菜单下单击T刀具路径，弹出刀具路径子功能菜单，提供了外形铣削、钻孔、挖槽及平面铣削等4中二维刀具路径，如图5-1-18所示•图5-1-18刀具路径菜单图5-1-19曲面加工菜单• 2.三维刀具路径•在主功能菜单下单击T刀具路径，U曲面加工。