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,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 display)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 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。,(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 ),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(Keep 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),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。,
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