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1、,第5章 二维加工,5.1 Mastercam系统的CAM 功能及其相关性5.2 外形铣削加工5.3 挖 槽 加 工5.4 钻 孔 加 工5.5 平面铣削加工5.6 刀具路径的操作管理,5.1 Mastercam系统的CAM功能及其相关性,5.1.1 Mastercam的CAM基础,1刀具路径菜单,图5.1 刀具路径菜单,2数控加工编程的一般流程,（1）构建加工所需的二维或三维工件模型。,（2）选择刀具路径菜单中相应的铣削功能。,（3）根据加工需要，定义所需的加工外形或曲面。,（4）设定当前路径操作的NC刀具参数和其他各项铣削参数，生成刀具路径。,（5）使用路径模拟和实体切削模拟功能，对生成的
2、刀具路径进行验证检查。,（6）执行刀具路径的后置处理，生成数控加工NC程序。,5.1.2 刀具管理,1刀具管理器选择 / / / 命令，显示Tools Manager（刀具管理器）对话框。,图5.2 刀具管理器对话框,2定义刀具类型选择主菜单 / / / 命令，系统进入Tools Manager（刀具管理器）对话框。,在列表框中单击鼠标右键弹出快捷菜单。,图5.3 右键菜单,图5.4 定义刀具对话框,2定义刀具的尺寸参数,图5.5 Tool选项卡的参数设置,3定义刀具的切削参数,图5.6 Parameter选项卡的参数设置,5.1.3 NC刀具共同参数,图5.7 刀具共同参数,1刀具显示区若用
3、鼠标右键单击显示区空白处，将弹出如图5.8所示的右键快捷菜单。,图5.8 右键菜单,2公共刀具参数,3NC程序编号提供了3项设定：,程序号（Program #）、程序起始号（Seq.）和顺序行号 增量值（Seq. inc）。,4改变NCI（Change NCI）单击 ，可改变当前NCI文件的名字。每一种路径操作有一个不同的NCI文件。,5机械原点（Home position）单击 ，设置机床换刀或NC程序结束时刀具返回参考点所经过的中间点位置。,合理设置回参考点时中间点的坐标值，可避免机床回参考点时刀具碰到工件或夹具等。,6旋转轴（Rotary axis）单击 按钮，用于设置工件的旋转轴，一般
4、在车床路径中使用。,7参考点（Reference point）单击 按钮，用于设置路径操作结束后刀具要移动到的位置，或进入刀具路径前刀具要移动到的位置。,在机械加工中，刀具先从机械原点移动到Approach（进刀时的参考点）位置，再开始第一条刀具路径的加工。,当切削加工完成后，刀具先移动到Retract（返回时的参考点）位置，再返回到机械原点。,图5.10 参考点对话框,8刀具面/构图面（T/C平面）单击 按钮，用于设定目前铣削路径的刀具平面、构图平面及其原点位置。,9杂项变数（Miscellaneous values） 单击 按钮，可为后处理设置杂项变量的缺省值。,10刀具显示（Tool d
5、isplay）单击 按钮，用于设定生成刀具路径时刀具在屏幕上的模拟显示方式。,图5.12 刀具显示对话框,5.2 外形铣削加工,外形铣削也称轮廓铣削，是指沿工件的串连外形生成切削加工路径。常用于加工工件的二维或三维外形轮廓。,使用 功能进行外形铣削时，刀具会在第一个外形铣削完成后快速提刀至所设定的安全高度，然后移至下一个外形的位置继续铣削，重复此动作直到所有外形铣削完成，,而每个外形深度方向的铣削允许以分层切削方式完成。,图5.13 外形铣削示例,图5.14 外形铣削参数,5.2.1 外形铣削的类型,外形铣削加工的几何模型可以是串连的二维或三维外形。,图5.15 二维外形的加工方式,图5.16
6、 三维外形的加工方式,12D/3D外形铣削加工,（a）二维外形铣削路径 （b）三维外形铣削路径,图5.17 外形铣削的刀具路径,22D/3D外形倒角加工外形铣削加工后，可选择倒角铣刀继续进行外形倒角（2D/3D chamfer）加工。此时，可以对倒角的宽度进行设定。,图5.18 外形倒角加工的设定,3斜坡（Ramp）加工,图5.19 外形斜坡加工的设定,4残料清角加工,图5.20 外形残料清角加工的设定,5.2.2 高度参数的设置,图5.21 外形铣削的高度参数,1安全高度（Clearance）安全高度是指刀具于每一个刀具路径开始进入和退出终了时的高度。,通常，一个工件加工完毕后，刀具会停留在
7、安全高度，而在此高度之上刀具可以在任何位置平移。刀具自换刀后移动到切削点都是以G00速度前进的。,故安全高度的设定应以不会碰撞到工件或夹具为原则。,在Mastercam系统中，可采用Absolute（绝对坐标）和Incremental（增量坐标）来定义安全高度。,其中，采用绝对坐标定义，是相对当前所设构图面Z0的位置。而采用增量坐标定义，是相对于当前加工毛坯顶面的补正高度。,参考高度（Retract）。参考高度是指相对下一次切削，刀具提刀返回的高度。也就是刀具在Z向加工完一个刀具路径后，快速提刀所至的高度。,参考高度一般低于安全高度而高于G00进刀位置（即下刀高度）。,采用绝对坐标时，此高度设
8、定值是相对当前构图面Z0位置而言的。,采用增量坐标时，此高度设定值是相对于当前加工毛坯顶面的补正高度。,进给下刀位置（Feed plane）。进给下刀位置又称G00下刀位置。是指刀具以Z轴下刀速率即工作进给速度G01。,进入切削区域前以G00快速移到的高度，也是刀具离开加工面而未进入安全高度之前刀具上升的高度。,如果关闭安全高度的设定，则刀具在不同的铣削区域间移动时会以这个高度提刀。,此项参数也有绝对坐标和增量坐标两种定义方法，与前面含义相同。,工件表面（Top of stock）工件表面是指加工毛坯表面在Z轴上的高度位置，通常以其作为坐标系Z向的原点位置。,该项参数如采用绝对坐标定义，设定的
9、高度位置是相对当前构图面Z0位置而定的，为平面铣削。,如采用增量坐标定义，设定的高度位置是相对于每一个串连外形所在的Z值深度补正设定值而得到的。,最后切削深度（Depth）最后切削深度是指刀具进行切削加工的最后深度，也是刀具切削中下降到的最低点深度。,切削深度为Z向切削余量与实际切削深度之和。,Mastercam系统也允许采用绝对坐标或增量坐标来定义此项参数，其含义与工件表面的设定相同。,5.2.3 外形铣削参数,1刀具补正刀具补正的设定有两种基本方法：计算机补正（computer）和控制器补正（control）。,计算机补正，是指由电脑系统计算一个刀具半径补正值，直接产生补正后的刀具路径。,
10、（a）左补正 （b）右补正,图5.23 计算机补正,采用电脑计算刀具补正时，在外形转角处需设定是否要加入弧形刀具路径，即采用圆角过渡。,系统提供了3种转角设定：None、Sharp和All。,（a）Roll cutter around=None （b）Roll cutter around=All,图5.24 外形转角设定,控制器补正，是指在CNC控制器上直接做刀具补正。,即利用NC程序中的G40、G41或G42等补正代码指令来实现补正。而不必产生一个有补正的刀具路径。,图5.25 控制器补正,刀具补正时，其补正的位置可以是刀具的圆心（Center）或刀具的刀尖（Tip），补正位置不同其产生的效
11、果也有不同。为避免发生过切，建议使用刀尖补正。,2外形分层（Mult passes）在机械加工中，考虑到机床及刀具系统的刚性，或者为达到理想的表面加工质量。,对切削量较大的毛坯余量一般分几刀进行加工。,图5.26 外形分层参数的设定,（1）粗铣外形（Roughing passes）该栏用于设定沿外形的粗切削次数（Number）及进刀间距（Spacing）。,（2）精修外形（Finishing passes）该栏用于设定沿外形的精切削次数（Number）及进刀间距（Spacing）。,（3）精修之时机（Machine Finish Passes at）有两种选择：最后深度（Final depth
12、 ），表示系统只在铣削的最后深度才做外形精铣路径。,每层精修（All Depth），表示系统于每一层粗铣后都执行外形精铣路径。,（a）最后深度精修 （b）每层精修,图5.27 精修时机的设定,（4）不提刀（Keep tool down）设定刀具在每一次切削后，是否会回到进刀位置的高度。,如勾选，表示刀具在完成每个切削后，会从目前的切削深度直接移到下一个刀具路径的切削深度，,否则，刀具会先回到原来进刀位置的高度，之后才移到下一个刀具路径的切削深度。,3分层铣深（Depth cuts）分层铣深是指外形铣削时刀具在Z轴方向的分层粗铣与精铣，用于材料较厚无法一次加工至最后深度的情形。,图5.28 分层
13、铣深的设定,（1）分层铣深参数在实际加工中，总切削量等于最后切削深度减Z向预留量。,而实际粗切量往往要小于最大粗切量的设定值，系统会按以下方法重新调整粗切量。,按公式：（总切削量精修量次数Z向预留量）/ 最大粗切量求值并取整，即为实际粗切次数。,实际粗切量（总切削量精修量次数Z向预留量）/ 实际粗切次数。,（2）分层铣深次序（Depth cut order）按外形（By contour），表示分层铣深时。先沿一个外形边界铣削至设定的深度，之后进行下一个外形边界的铣削。,按深度（By depth），表示分层铣深时。先在一个深度上铣削所有的外形边界，之后进行下一个深度的铣削。,（3）不提刀（Kee
14、p tool down）设定系统是否在深度切削间退回刀具。系统默认为不提刀。,（4）斜壁（Tapered walls）该选项用于设定从工件的表面，按指定的角度沿外形铣削出一个有锥度的斜壁。,4进/退刀向量（Lead in /out）为了使刀具平稳地进入和退出工件，一般要求在所有的2D和3D外形铣削路径的起点或终点位置。,产生一段与工件加工外形相接的进刀路径或退刀路径，从而防止过切或产生毛边。,图5.29 进/退刀向量对话框,（1）直线进/退刀（Line）系统提供了两种进/退刀引线方向。,Perpendicular（垂直），这种方式会在进/退刀处产生刀痕，常用于粗加工。,Tangent（相切），
15、表示所增加的直线刀具路径与相接的外形刀具路径相切。,图5.30 直线进/退刀,（a）垂直直线进/退刀 （b）相切直线进/退刀,（2）圆弧进/退刀（Arc）圆弧进/退刀是指以一段圆弧作引线，与相接的外形刀具路径相切的进/退刀方式。,这种方式可以获得比较好的加工表面质量，通常在精加工中使用。,图5.31 圆弧进/退刀,（3）退刀量重叠（Overlap）指退刀前刀具仍沿刀具路径的终点向前切削的距离值。,也是退刀直线（或圆弧）与进刀直线（或圆弧）在刀具路径上的重叠量。,设置退刀重叠量可使工件在刀具退出处保持光滑。,5过滤设置（Filter）单击 按钮，可设置系统刀具路径产生的容许误差值。,可通过删除NCI文件中共线的点和不必要的刀具移动来优化和简化NCI文件。从而优化刀具路径，提高切削效率。,图5.32 过滤设置对话框,6其他 （1）XY预留量（XY Stock to leave）设定在XY方向的切削平面上，预留多少精修量以作后续精加工用。,
