Mastercam第10章-三维曲面精加工课件

1、第10章 三维曲面精加工第10章 三维曲面精加工曲面精加工的主要目的是将粗加工后的零件表面，精修达到零件本身几何形状与尺寸公差范围内。在精加工中，首先考虑的是保证零件的形状和尺寸精度，因此需要根据工件材料合理选取切削用量和刀具类型。Mastercam X5系统提供了11种三维曲面精加工方法第10章 三维曲面精加工第10章 三维曲面精加工本章重点掌握曲面精加工共用参数的设置掌握各种曲面精加工刀具路径形成方法掌握各种曲面精加工加工参数设置方法第10章 三维曲面精加工10.1 曲面精加工方法10.2 实例分析 10.2.1 相交曲面的精加工 10.2.2 果冻盒的精加工10.1 曲面精加工方法精加工

2、阶段，一般从保证加工质量方面来考虑选择何种刀具路径，尽可能采用一种刀具路径把所有表面都加工到位，但事实表明一般达不到这个要求。一般采用多种刀具路径配合加工零件表面，尽量做到抬刀次数少、踩刀痕少、接刀痕少。10.1 曲面精加工方法10.1.1 精加工平行铣削10.1.2 精加工平行陡斜面加工10.1.3 精加工放射状10.1.4 精加工投影加工10.1.5 精加工流线加工10.1.6 精加工等高外形10.1.7 精加工浅平面加工10.1.8 精加工交线清角加工10.1.9 精加工残料清角加工10.1.10 精加工环绕等距加工10.1.11 精加工熔接加工曲面精加工的加工思路1）根据给定的零件图分

3、析其形状组成特点；2）选择相应的加工机床和精加工铣削方法；3）启动相应的精加工铣削方法；4）设置刀具参数和加工参数；5）生成刀具路径并进行刀具路径模拟；6）执行后处理文件输出NC代码。2曲面精加工的加工操作步骤1) 选择主菜单“机床类型”“铣削”“默认”命令，进入铣削系统；2) 选择主菜单“刀具路径” “曲面精加工”命令，启动相应的精加工方法；3) 选择加工曲面，进入相应的精加工环境； 4) 根据弹出的参数对话框进行刀具、曲面加工参数两种公共参数的设置和每种精加工特有的加工参数的设置；5) 设置完后单击对话框中 按钮结束参数设置，生成刀具路径；6) 选择加工操作管理器中的工件设置命令“材料设置

4、”，进行工件毛坯形状和尺寸的设置； 7) 选择加工操作管理器中的二维加工摸拟 按钮或实体加工模拟 按钮，进行二维或实体三维路径模拟；8) 确定刀路正确后，选择加工操作管理器中的后处理操作 按钮，输出NC代码。10.1.1精加工平行铣削1功能“精加工平行铣削”能产生平行的精切削刀具路径，这种路径对CNC加工机床而言，较容易进行加工精度控制，加工曲面质量较好，可用于分模面等重要区域的加工。2操作步骤精加工平行铣削的操作过程如下：(1）进入铣削系统 选择菜单栏中的“机床类型”“铣削”“默认”命令，进入到铣削加工模块。(2）启动平行精加工铣削功能选择主菜单“刀具路径”“曲面精加工”“精加工平行铣削”命

5、令，系统提示选择加工曲面。选择完后单击【Enter】键，系统弹出如图10-2所示的“刀具路径的曲面选取”对话框。可以重新选择加工曲面，选择干涉面和切削范围等，按需要选取后单击确定按钮 ，系统弹出“曲面精加工平行铣削”参数设置对话框。如图10-3所示。(3）设置刀具参数 一般选择球刀进行精加工，从库中选择后再设置切削参数。注意精加工主轴转速设置要比粗加工大。(4）设置曲面加工参数 单击“曲面加工参数”按钮，系统弹出曲面精加工参数设置对话框。含义与第9章讲的粗加工“曲面加工参数”基本一样。注意， “加工面预留量”一项应设置为零。(5）设置曲面平行铣削特有的精加工参数单击 “精加工平行铣削参数”按钮

6、，系统弹出 “精加工平行铣削”专用参数设置对话框。设置过程如下：1)设置精加工平行铣削参数含义与平行粗加工铣削参数基本相同，但设计时注意：单击 按钮可以设定刀具路径与曲面之间的误差，设置时应比粗加工小。单击 按钮，系统弹出“最大步进量”对话框可以进行最大切削间距和残料高度的设置。最大切削间距指在XY平面内，相临刀具路径的最大距离，此值设置越小刀具路径越精确，但数控程序也越长，设置时应比粗加工小以便保证精加工质量。最大切削间距2)设置切削深度参数选中并单击 按钮，系统弹出“限定深度”对话框用以控制深度方向（Z方向）切削范围，使加工刀具路径位于设置的最大和最小深度之间。3)设置刀具路径间隙单击 按

7、钮，用以设置刀具路径间隙参数。含义与平行粗加工基本相同。4)高级设置单击 按钮，可以进行高级参数设置。含义与平行粗加工基本相同。5）生成刀具路径参数设置完后单击 按钮生成刀具路径。6）加工工件设置选择加工操作管理器中的“材料设置”，系统将弹出工件参数设置对话框，进行视角、毛坯形状、毛坯尺寸、工件原点等参数的设置。7）刀具路径模拟为了验证刀具路径是否正确，选用刀具路径模拟功能来对已生成的刀具路径进行校验。有二维路径模拟和三维路径模拟。单击加工操作管理器中的 按钮，进行二维路径模拟。单击加工操作管理器中的 按钮，进行三维路径模拟。8）执行后处理通过模拟验证确定刀具路径正确后，单击加工操作管理器中的

8、 按钮就可利用系统提供的后处理模块形成数控加工NC代码。10.1.2精加工平行陡斜面加工1功能 对于较陡的曲面，在精加工后往往会留下较多的残留材料，因此Mastercam X5在精加工中专门提供了针对这种曲面的精加工方式。 “精加工平行陡斜面”主要用于在粗加工或精加工后，对一些坡度陡峭的曲面部位做进一步精修，产生精切削刀具路径。有时可以补充平行精加工的不足。如图所示的零件经过平行精加工，在前后陡峭面加工的路径间距较宽，粗糙度不好，可以利用陡斜面精加工提高其加工质量。刀具路径之间的距离较大（a）平行精加工 （b）陡斜面精加工2操作步骤平行陡斜面精加工操作过程与平行精加工一样也分为9步，其特有的“

9、陡斜面精加工参数” 设置对话框如图所示。可见许多选项与平行铣削一样。其中不一样的参数有：(1）“陡斜面的范围”通过设置最小加工坡度值“从倾斜角度”和最大加工坡度值“到倾斜角度”决定陡斜面的加工区域。“从倾斜角度”值设置的越小加工的曲面越平坦。典型的陡斜面的加工区域是从5090。（a）从倾斜角度=50 到倾斜角度=90 （b）从倾斜角度=10 到倾斜角度=90 (2）“包含外部的切削”勾选“包含外部的切削”选项，可以实现平行铣与陡斜面铣复合加工功能。对于有些形状的零件利用此复选项可以避免走刀重复。如图10-8为没勾选此选项的刀具路径，图10-9所示的勾选此选项的刀具路径。(3）“剪切延伸量”通过

10、 选项可输入刀具路径延伸距离，目的是清除粗加工时残留的剩余材料。图10-9“包含外部的切削”选项应用10.1.3精加工放射状1功能“精加工放射状”方式与放射粗加工方式类似，是以指定点为中心，产生圆周形放射状精切削刀具路径，离中心越近的表面其切削效果越佳。此方法主要用于圆球形曲面的精加工。10.1.4 精加工投影加工1功能与投影粗加工类似，“精加工投影加工”能将存在的刀具路径或几何图形投影到曲面上产生精切削刀具路径。此种方法经常用于将文字、图案或曲线雕刻到曲面上。2操作步骤投影精加工操作过程也分为9步，其特有的“投影精加工参数”设置对话框如图所示。与投影粗加工参数设置基本相同，所不同的是：勾选

11、选项，则将NCI文件中定义的Z轴深度作为投影后刀具路径的深度。若未选中此选项则投影加工深度将由曲面来决定。10.1.5 精加工流线加工1功能“精加工流线加工”能产生沿着曲面的引导方向（U方向）或截断方向（V方向）加工的刀具路径，它可以精准控制工件的加工残脊高度，所以可以产生精确、平滑的精修路径。如图所示。 曲面流线精加工曲面流线精加工参数设置对话框10.1.6 精加工等高外形1功能 “精加工等高外形”能围绕曲面外形产生逐层精切削刀具路径。其路径在z轴方向是恒定的，一般对有许多陡斜面的工件进行切削。10.1.7 精加工浅平面加工1功能“精加工浅平面加工”能对坡度小的比较平坦的曲面产生精切削刀具路

12、径，该方式与陡斜面加工方式一样都须通过输入最小倾斜角与最大倾斜角定义浅平面的加工范围。由于以等高外形加工的工件在浅平面区域会留下较多的残料，如图10-15所示。所以曲面浅平面精加工常用于等高外形加工之后或挖槽粗加工之后，针对浅平区域的残料加工。选用浅平面精加工方式，系统会在众多的曲面中自动地筛选出那些符合指定要求的比较浅的平面、曲面和浅坑，并产生刀具路径。环形切削 2操作步骤浅平面精加工操作过程也分为9步（1）最小倾斜角度“从倾斜角度”选项用于输入所定义浅平面的最小角度值，角度越小越能加工曲面的平坦部位。（2）最大倾斜角度“到倾斜角度” 选项用于输入所定义浅平面的最大角度值，角度越大越能加工曲

13、面的陡坡部位。（3）切削方向延伸量“剪切延伸量”，使刀具在切削时，可以将刀具路径延伸到前一次切削的地方下刀。（4）“切削方式”“切削方式”选项用来设置切削方式，分为“双向”、“单向”与“3D环绕”切削，10.1.8 精加工交线清角加工1功能粗加工后在曲面交角或交线处都会留有残料，“精加工交线清角加工”能在曲面交角处产生精切削刀具路径，将残料移除，它相当于在两曲面间增加一个倒圆面。因此，交线清角刀具路径主要发生在那些非圆滑过渡的曲面交接边线部位。2操作步骤交线清角精加工操作过程也分为9步10.1.9 精加工残料清角加工1功能 “精加工残料加工”能利用较小直径的刀具来清除先前使用直径较大的刀具加工

14、所残留的材料。通常用于一些曲面交接处，它不仅产生于非圆滑过渡的曲面交接处，也发生在曲面倒圆的部位。残料清角精加工参数对话框残料清角的材料参数10.1.10 精加工环绕等距加工1功能“精加工环绕等距加工”产生的精切削刀具路径以等距离环绕加工曲面，此种方法可以在曲面上产生首尾一致的表面粗糙度，以及很少提刀的刀具路径。这种刀具路径几乎是xyz三轴联动路径，而且是不规则同动，对机床要求很高。所以此种方法不建议使用于模具的分模面等需要精度的加工。它适用于曲面变化较大的零件，多用于当毛坯已经很接近零件时。2操作步骤环绕等距精加工操作过程与平行精加工类似，（1）“切削顺序依照最短距离”（2）“斜线角度”（3

15、）“转角过滤”“转角过滤”，选择此复选框可以使带尖角的曲面在尖角处用圆弧或样条线过渡，表 面光滑。尖角光滑用两个参数设定：“角度”：设定尖角的角度，小于此角度系统进行尖角光滑。“最大环绕”：指定尖角光滑的程度，它代表原始路径到光滑路径之间的最大偏差。一般取25%。10.1.11 精加工熔接加工1功能 “精加工熔接加工”能在两个线串间产生精切削刀具路径。这两个线串可以是开放的或封闭的。通过选择线串的顺序决定切削的开始和切削方向。2操作步骤融接精加工操作过程与平行精加工类似，在此略。其特有的“熔接精加工参数”设置对话框如图10-25所示。主要参数说明如下：（1）“切削方式”“切削方式”选项用来设置

16、切削方式，有“双向”、“单向”及“螺旋形”3种切削方式。（2）融接形式融接精加工刀具路径沿曲面运动融接形式有“截断方向”、“引导方向”、“2D”和“3D”。10.2 实例分析10.2.1相交曲面的精加工1实训要求如图所示已对外表面进行了粗加工，现完成外表面的精加工，试形成此零件的精加工数控加工程序。2工艺分析分析该零件的结构特点，其外形为两个半圆曲面的交叉，因此选择环绕等距精加工比较好。采用12的球刀刀。再选择残料清角精加工方法，采用3的球刀进行清角。3操作指导1) 进入铣削系统。选择菜单栏中的“机床类型”“铣削”“默认”命令，进入到铣削加工模块。2）选择主菜单“刀具路径”“曲面精加工”“精加

17、工等高外形”命令，启动等高外形精加工铣削功能。3）设置刀具参数。从刀库中选择12的球铣刀，设置刀具参数如图所示。4）设置曲面加工参数。单击 “曲面加工参数”按钮，弹出曲面加工参数设置对话框。5）设置等高外形精加工参数。单击 “等高外形精加工参数”按钮，系统弹出等高外形精加工参数设置对话框。6）设置浅平面加工参数。选中并单击对话框中的 按钮，系统弹出浅平面加工参数设置对话框。7）设置平面区域参数。选中并单击对话框中的 按钮，系统弹出平面区域加工设置对话框。8）设置切削深度参数。单击对话框中的 按钮，系统弹出切削深度参数设置对话框。9）产生刀具路径。单击对话框中的确定按钮，产生刀具路径。10）选择

18、主菜单“刀具路径”“曲面精加工”“精加工残料加工”命令，启动残料清角精加工铣削功能。11）设置刀具参数。从刀库中选择3的球铣刀，设置刀具参数如图所示。12）设置曲面加工参数。13）设置残料清角精加工参数。14）设置残料清角材料参数。15）产生刀具路径。16）设置工件参数。选择加工操作管理器中的“材料设置”命令，系统弹出“机器群组属性”对话框。17）完成工件参数设置。结果如图所示。18）进行刀具路径模拟。单击加工操作管理器中的二维刀具路径模拟按钮 ，进行二维刀具模拟。19）进行实体加工模拟。20）单击加工操作管理器中的后处理按钮，形成数控加工程序。21）选择菜单栏中的“文件”“另存文件”命令，保

19、存文件。10.2.2果冻盒的精加工1实训要求如图所示是果冻盒的三维曲面视图和粗加工后的三维模拟效果图，现完成外表面的精加工，试形成此零件的精加工数控加工程序。2工艺分析分析该零件的结构特点，其外形比较陡峭又类似圆柱形，选择精加工等高外形加工比较好，采用8的圆鼻刀，倒角半径2.0mm；顶面选择精加工浅平面加工，采用8的圆鼻刀，倒角半径1.0mm。注意侧面和顶面的加工也可以选择精加工环绕加工一次性就可以加工出来，但表面光洁度没有等距加工好。最后选择精加工残料加工，采用3的圆鼻刀，倒角半径0.4mm。3操作指导（1) 进入铣削系统。选择菜单栏中的“机床类型”“铣削”“默认”命令，进入到铣削加工模块。（2）选择主菜单“刀具路径”“曲面精加工”“精加工等高外形”命令，启动等高外形精加工铣削功能。（3）设置刀具参数。从刀库中选择8的圆鼻刀，设置刀具参数如图所示。（4）设置曲面加工参数。单击