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1、1 4.1 加工任务概述 加工任务概述 加工任务概述 加工任务概述 利用图 4-1 所示的“福”字图片，通过 Mastercam 的四轴加工功 能得到笔筒造型。具体步骤如下： 1） 把图片中的“福”字转化成 Mastercam 可读入的 Autodesk 格式，或利用 Mastercam9.1 自带的功能，直接可以把图片格式转换 成线条。 2） 经过编辑后，得到我们加工笔筒所需要的线条图形，再把 图形缠绕在直径为 95mm 的圆筒上 3） 通过 Mastercam 的四轴加工功能得到笔筒造型。图 图图 图 4-1 未编辑前的福字为图片格式 未编辑前的福字为图片格式 未编辑前的福字为图片格式 未
2、编辑前的福字为图片格式 经过图片转换，再加上修饰花边，加工后即为如图 4-2 效果。 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 四轴加工 四轴加工 四轴加工 四轴加工 2 图 图图 图 4-2 经过图片转换 经过图片转换 经过图片转换 经过图片转换、 、 、修饰后的加工效果 修饰后的加工效果 修饰后的加工效果 修饰后的加工效果 4.2 工艺方案 工艺方案 工艺方案 工艺方案 笔筒的加工工艺方案如表 4-1 所示。 1） ） ）工艺设计 工艺设计 工艺设计 工艺设计 表 表表 表 4-1 笔筒的加工工艺方案 笔筒的加工工艺方案 笔筒的加工工艺方案 笔
3、筒的加工工艺方案 工序号 工序号 工序号 工序号 加工内容 加工内容 加工内容 加工内容 加工方式 加工方式 加工方式 加工方式 机床 机床 机床 机床 刀具 刀具 刀具 刀具 夹具 夹具 夹具 夹具 10 下料 100120 20 车：车外圆及长 度至尺寸 车 卧式 车床 30 车：车内孔至尺 寸 车 卧式 车床 40 铣：铣福字图案 铣 立式 加工 中心 雕刻刀（或 1mm 中心 钻） 专用心轴 笔筒毛坯如图 4-3 所示，材质为铝镁合金5050。在实际加工中， 毛坯已没有夹持余量，不可能再用三爪夹持笔筒外圆的方法加工，但 可设计一阶梯芯轴，用三爪夹持心轴，找正后，把笔筒套入芯轴，并 用顶
4、尖顶牢，由于实际加工过程中，切削力很小，笔筒内孔与芯轴之 间为精密配合，顶尖顶牢后，预紧力完全满足加工切削力的要求。装 夹方案设计如图 4-4 所示。 北京市 北京市 北京市 北京市工贸技师 工贸技师 工贸技师 工贸技师学院 学院 学院 学院机电分院 机电分院 机电分院 机电分院 3 图 图图 图 4-3 笔筒毛坯半剖视图 笔筒毛坯半剖视图 笔筒毛坯半剖视图 笔筒毛坯半剖视图 图 图图 图 4-4 笔筒加工示意图 笔筒加工示意图 笔筒加工示意图 笔筒加工示意图 2） ） ）芯轴设计 芯轴设计 芯轴设计 芯轴设计 经测量，笔筒的内孔直径为 80.01mm，故芯轴直径选用80h5 （ 0.015
5、0 + ），最小间隙为 0.01mm，最大间隙为 0.025mm，可以满足装配 加工要求。芯轴设计方案如图4-5 所示。 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 四轴加工 四轴加工 四轴加工 四轴加工 4 图 图图 图 4-5 芯轴设计图形 芯轴设计图形 芯轴设计图形 芯轴设计图形 4.3 加工模型准备 加工模型准备 加工模型准备 加工模型准备 1） ） ）图片转换 图片转换 图片转换 图片转换 Mastercam9.1 版本能针对图片加工，且开发了图片直接转换成线 条的程序，具体操作方法如下： 步骤 步骤 步骤 步骤 1 选择需要的图片：单击“
6、MAIN MENE” “File” “Converters” “Next menu” “Rast2vec”，选择要选的图片“福 字”，如图 4-6 所示。 图 图图 图 4-6 利用 利用 利用 利用 Mastercam9.1 图片加工功能选择图片 图片加工功能选择图片 图片加工功能选择图片 图片加工功能选择图片 步骤 步骤 步骤 步骤 2 把原图形转换为黑白图形：单击“Linear Black/White 北京市 北京市 北京市 北京市工贸技师 工贸技师 工贸技师 工贸技师学院 学院 学院 学院机电分院 机电分院 机电分院 机电分院 5 conversion” 拖动调节按钮，改变图形颜色单击
7、“OK”按钮， 如图 4-7 所示。（因为原图本身就是黑白颜色，所以左右两图区别并 不是十分明显） 图 图图 图 4-7 将原图形转换为黑白线条 将原图形转换为黑白线条 将原图形转换为黑白线条 将原图形转换为黑白线条 步骤 步骤 步骤 步骤 3 创建草图轮廓：单击“Create outlints（创建草图轮廓）”按钮， 其它参数选择如图 4-8 所示单击“OK”按钮。 图 图图 图 4-8 生成草图图像 生成草图图像 生成草图图像 生成草图图像 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 四轴加工 四轴加工 四轴加工 四轴加工 6 完成上述步骤后，在
8、 Mastercam 绘图区出现如图 4-9 所示图形。 图 图图 图 4-9 生成的草图轮廓图像 生成的草图轮廓图像 生成的草图轮廓图像 生成的草图轮廓图像 步骤 步骤 步骤 步骤 4 结束图片至线条的转换：单击 Mastercam 左侧的主菜单栏 “Create geo.” “Done”完成转换过程。 2） ） ）编辑转换后的线条图形 编辑转换后的线条图形 编辑转换后的线条图形 编辑转换后的线条图形 编辑图形：利用Mastercam 的图像移动、复制、比例缩放等编辑 功能，将图 4-9 原“福”字转换为如图 4-10 所示格式，此时应注意转 换后的图形长、宽应等于笔筒毛坯的周长和高度值。
9、北京市 北京市 北京市 北京市工贸技师 工贸技师 工贸技师 工贸技师学院 学院 学院 学院机电分院 机电分院 机电分院 机电分院 7 图 图图 图 4-10 编辑后的笔筒福字展开图 编辑后的笔筒福字展开图 编辑后的笔筒福字展开图 编辑后的笔筒福字展开图（ （ （一 一一 一） ） ） 为了使加工出来的笔筒增加古典、庄重的效果，给福字增加了上 下花边，如图 4-11 所示。 图 图图 图 4-11 编辑后的笔筒福字展开图 编辑后的笔筒福字展开图 编辑后的笔筒福字展开图 编辑后的笔筒福字展开图（ （ （二 二二 二） ） ） 4.4 刀具 刀具 刀具 刀具、 、 、材料设计 材料设计 材料设计 材
10、料设计 1） ） ）刀具的设定 刀具的设定 刀具的设定 刀具的设定 步骤 步骤 步骤 步骤 1 进入“Job setup (工件设置) ”对话框：单击“MAIN MENU” “Toolpaths” “Job setup”命令，显示“Job setup (工件设置) ” 对话框，如图 4-12 所示。 步骤 步骤 步骤 步骤 2 进入“Tools Manager”(刀具管理器)对话框：单击“Tools” 按钮，显示“Tools Manager”(刀具管理器)对话框，如图 4-13 所示。 步骤 步骤 步骤 步骤 3 设定新刀具：在空白处单击鼠标右键单击“Create new tool”按钮创建一
11、把新刀具，显示“Define Tool（定义刀具）”对 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 四轴加工 四轴加工 四轴加工 四轴加工 8 话框，按工艺方案设置刀具单击“OK”按钮关闭对话框。 图 图图 图 4-12 工作设置对话框 工作设置对话框 工作设置对话框 工作设置对话框 图 图图 图 4-13 刀具管理 刀具管理 刀具管理 刀具管理对话框 对话框 对话框 对话框 2） ） ）工件材料的设定 工件材料的设定 工件材料的设定 工件材料的设定 步骤 步骤 步骤 步骤 1 进入“Job setup (工件设置) ”对话框：单击“MAIN MEN
12、U” “Toolpaths” “Job setup”命令，显示“Job setup (工件设置) ” 对话框，如图 4-12 所示。 步骤 步骤 步骤 步骤 2 进入“Material List(材料列表)”对话框：在“Material（材料）” 选项下单击 按钮（如图 4-12 所示）选择材料 ALUMINUM mm-5050依次单击“OK”按钮，完成工件材料的设定操作。 北京市 北京市 北京市 北京市工贸技师 工贸技师 工贸技师 工贸技师学院 学院 学院 学院机电分院 机电分院 机电分院 机电分院 9 图 图图 图 4-14 选择工件材料 选择工件材料 选择工件材料 选择工件材料 4.5
13、创建刀位轨迹 创建刀位轨迹 创建刀位轨迹 创建刀位轨迹 根据数控转盘所在位置及装夹工艺，首先把福字曲线调整为如图 4-15 所示。 图 图图 图 4-15 调整曲线方向 调整曲线方向 调整曲线方向 调整曲线方向 1） ） ）创建小福字及花边刀位轨迹 创建小福字及花边刀位轨迹 创建小福字及花边刀位轨迹 创建小福字及花边刀位轨迹 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 四轴加工 四轴加工 四轴加工 四轴加工 10 在 Mastercam9.1 中创建铣福字图案工序 40 的刀位轨迹。具体操 作步骤如下： 步骤 步骤 步骤 步骤 1 选择小福字及花边线
14、条：单击“MAIN MENU” “Toolpaths” “Contour” “Window” “Rectangle”命令， 在图形区域依次选择除大福字以外的所有线条，如图 4-16 所示。 图 图图 图 4-16 外形铣削曲线选择 外形铣削曲线选择 外形铣削曲线选择 外形铣削曲线选择 步骤 步骤 步骤 步骤 2 进入“Contour（2D）（外形铣削）”窗口：单击“Done”命 令，显示“Contour（2D）（外形铣削）”对话框，如图 4-17 所示。 步骤 步骤 步骤 步骤 3 设置“Contour（2D）（外形铣削）”参数：在“Tool parameters （刀具参数）”对话框中，选择
15、1 中心钻，并勾选“Rotary axis（旋 转轴）”复选框，并设置主轴转速、进给速度等选项，如图 4-17 所示 的。 步骤 步骤 步骤 步骤 4 设置旋转轴参数：单击“Rotary axis”按钮，显示“Rotary axis （旋转轴）”对话框，选中“Axis substitution”（轴的取代）、“Substitute Y axis （取代 Y 轴）”和“CW（顺时针）”单选按钮，并在“Rotary diameter （旋转直径）”文本框中输入 95（在 95mm 的圆柱上包裹），如图 北京市 北京市 北京市 北京市工贸技师 工贸技师 工贸技师 工贸技师学院 学院 学院 学院机电分
16、院 机电分院 机电分院 机电分院 11 4-18 所示，单击“OK”按钮，关闭“Rotary axis（旋转轴）”对话框。 。 图 图图 图4-17 刀具参数对话框 刀具参数对话框 刀具参数对话框 刀具参数对话框 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 多轴数控设备实训丛书 四轴加工 四轴加工 四轴加工 四轴加工 12 图 图图 图 4-18 旋转轴 旋转轴 旋转轴 旋转轴对话框 对话框 对话框 对话框 步骤 步骤 步骤 步骤 5 设置外形铣削参数：单击“Contour parameters”标签，显示 “Contour parameters（外形铣削参数）”对话框，如图 4-19 所示设定 相关选项，单击 “确定”按钮，关闭“Contour parameters（外形铣 削参数）”对话框，即生成如图 4-20 所示的刀位轨迹。 图 图图 图 4-19 外形铣削参数对话框 外形铣削参数对话框 外形铣削参数对话框 外
