第六讲补充李衍丹

第六讲补充CAD/CAM一体化数控加工编程方法-MASTERCAM应用

数控编程是CAM系统的一个十分重要的功能。以至于传统上有时把CAM等同于计算机自动数控编程。计算机自动数控编程的方法有很多中，但目前使用最多的方法是CAD/CAM一体化系统数控编程。下面就以目前国际、国内均较为常见的MASTERCAM为例，介绍一下CAD/CAM一体化数控加工自动编程。1第一节MASTERCAM系统简介Mastercam是美国CNCSoftware研制开发的CAD/CAM系统。包括美国在内的各工业大国皆有采用。Mastercam为全球PC级CAM，全球销售量第一名（CAM类，套数），是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。在台湾及中国大陆业界及教育单位广泛使用。2一、三维设计系统完整的曲线功能：可设计、编辑复杂的二维、三维空间曲线。还能生成方程曲线。尺寸标注、注释等也很方便。强大的曲面功能：采用NURBS、PARAMETRICS等数学模型，有十多种生成曲面方法。还具有曲面修剪、曲面间等（变）半径导圆角、导角、曲面偏置、延伸等编辑功能。3实体功能：以PARASOLID为核心，导圆角、抽壳、布尔运算、延伸、修剪等功能都很强。数据交换功能，可转换的格式包括：

IGES、SAT（ACISSOLIDS）、DXF、CADL、VDA、STL、DWG、ASCII。并可读取Parasolid、HPGL、CATIA、PRO/E、STEP等格式的数据文件。4二、铣床2D加工系统外形铣削：外形可以是空间的任意曲线。型腔加工：加工方式多达8种以上。提供清角及残料加工功能。可斜线及螺旋式入刀、退刀。容许斜壁及不同高度、斜度的岛屿，可面铣岛屿。实体加工：在实体上自动确定加工外形参数。5钻孔、镗孔、螺纹加工。可定义刀具库、材料库等。可对刀具路径作图形编辑，可对NC、NCI作修改、平移、旋转、放大、缩小等编辑。可做实体切削模拟。支持4轴加工。可同各种CNC控制器，DNC传输6三、铣床2.5D加工系统完整的铣床2D加工系统。刀具路径可投影至斜面、圆锥面、球面及圆筒面。直纹曲面、扫描曲面、旋转面加工方式。单一曲面的粗、精加工。具有程序过滤（Filter)功能。7四、铣床3D加工系统完整的铣床2D、2.5D加工系统。多重曲面的粗加工及精加工。等高线加工。环绕等距加工。平行式加工。放射状加工。插拉刀方式加工。8投影加工。沿面加工。浅平面及陡斜面加工。G01可过滤为G02、G03并可程式过滤更平稳。4轴、5轴加工：5轴侧刃铣削、多曲面五轴端铣加工、5轴铣削曲面上的曲线、5轴钻孔、4轴多曲面加工、沿曲面边界五轴走刀。9五、车床、铣床复合系统精车、粗车、螺纹加工。径向切槽加工。钻孔、镗孔。C轴加工。可产生切削循环指令。可自定义刀具库及材料库。自动计算刀具补正、过切侦测。10六、线切割、激光加工系统2--4轴上下异形加工。自动、半自动图形对应能力。自动清角功能。无屑加工。支持各种CNC控制器。11第二节MASTERCAM系统的基本使用方法方法一、在系统中先进行二维绘图或三维建模，然后生成刀具路径文件，再后置处理成数控代码。方法二、导入其他CAD系统的二维图形或三维文件，然后利用MASTERCAM系统中的CAM工具生成刀具路径文件，再后置处理成数控代码。具体使用步骤现场举例，此处略去。12三节MASTERCAM系统

车削自动编程一、系统的强大的车削编程功能：智能化的内、外圆粗车功能。在粗车内、外圆时，还可用边界线(OuterBoundary)限定走刀区域。优化后的端面车功能，同时包含了粗车端面和精车端面走刀。13一、系统的强大的车削编程功能··粗车有两种走刀方式：往复走刀(Zigzag)和单向走刀(OneWay)。可精车外轮廓。粗、精车内外轮廓时，可先车内外圆，然后再车凹槽或凹形。完整的螺纹加工功能。包括多头螺纹加工功能、螺纹查表功能以及螺纹直径自动计算功能。可沿任一角度车、凿径向槽。14一、系统的强大的车削编程功能···用一个点或多个点即可定义待加工的槽，无需构造槽的几何形状。加工槽时，槽深、槽宽、槽侧面倾角、槽底圆角半径及槽顶倒角的定义十分方便。具有镗孔、钻孔功能。还可用多个点定义走刀路径。具有自动干涉检测功能，可防止刀具前面、后面与零件干渉。15一、系统的强大的车削编程功能····在粗加工、精加工、切槽和阵列(PattenRepeating)加工中，支持固定循环和子程序。可定义进、退刀矢量，以控制刀具进入切削、退出切削的方式。16二、Mastercam车削加工的几种走刀方式粗车：用外轮廓限定走刀区域粗车：走刀方向与主轴垂直17粗车：走刀方向与主轴平行粗车内圆二、Mastercam车削加工的几种走刀方式18精车外圆切端面槽二、Mastercam车削加工的几种走刀方式19多段轮廓的精加工加工带多个角的槽二、Mastercam车削加工的几种走刀方式20切槽：切后零件表面台阶切槽：切后零件表面无台二、Mastercam车削加工的几种走刀方式21快速螺纹加工车铣复合加工二、Mastercam车削加工的几种走刀方式22三、车削自动编程的方法与步骤1、画或引入工件轮廓线2、生成刀具路径3、进行加工模拟，检验刀具路径的正确性4、对刀具路径进行后置处理生成数控代码5、检查、修改数控代码23第四节MASTERCAM系统多轴铣削与曲面加工自动编程一、型腔铣、轮廓铣和点位加工能力简介Mastercam能加工非常复杂的2D、2.5D零件,也能加工简单的2D、2.5D零件。它提供了数控加工所需的所有工具，可迅速编制出优质可靠的数控程序。24型腔铣削的走刀方式很丰富，包括：ZigZag、OneWay、TrueSpiral、ConstantOverlap和MorphPocketing。加工型腔时的入刀方法很多。除了常用的入刀方法外，还可以选择更为高级的入刀方法，如螺旋型或Z字型入刀。使刀具沿着螺旋型或Z字型路径渐进地切入型腔，避免刀具受损或在型腔腹部留下切削痕迹。型腔铣削还具有清角（ClearCorner）和ConstantOverlap等多种特性。利用它们，可以清除刀具在刀路转角处残留的余量。25利用Mastercam的窗选或多边形窗选方法，可以一次选择所要加工的所有钻孔位置、轮廓和型腔（包括相互嵌套的型腔），十分方便。对型腔的内壁或型腔内孤岛的侧壁，可以设置不同的拔模斜度，然后按设置要求计算刀具路径。孤岛清面功能（IslandFacing）可清除型腔内各孤岛顶部多余的材料。在精铣型腔和轮廓时，入刀路径和退刀路径可分开设置。铣削轮廓时，在加工参数列表中可以同时设置多次粗加工走刀，多次精加工走刀和多次Z向深度进给。26二、曲面粗加工功能简介在数控加工中，提高粗加工的速度和效率很重要。Mastercam提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。例如，Mastercam有以下先进的粗加工走刀方法：

Z向深度进给确定，刀具以轮廓或型腔铣削的走刀方式粗加工多曲面零件。27平行走刀或辐射走刀粗加工零件。在这种走刀方法中，通过控制刀具的Z向运动（+Z或－Z方向），可以控制刀具切入或退出曲面凹坑时的方式。即控制刀具沿着曲面陡壁切入\退出，或直接切入\退出。对于某些特别的粗加工，可把2D刀具路径投影在多曲面的零件模型上，产生粗加工零件的3D刀具路径。28三、曲面精加工简介Mastercam有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件，包括：平行走刀精加工（ParallelFinishing）刀具沿着相互平行的方向铣削零件，可产生精练的数控铣削程序，这种方法适用于铣削表面形状凸起的零件。29Mastercam能用多种方法控制精铣后零件表面的光洁度。其中，用弦差控制加工误差，刀路间距控制刀具路径密度的方法加工的零件，其表面光洁度无论在平缓处还是在陡斜处，都是一致的。辐射走刀精加工（RadialFinishing）刀具由零件上任一点，沿着向四周散发的路径加工零件。这种走刀方法适合于加工高度比宽度小的零件。30投影加工（ProjectFinishing）把2D图形或刀具路径投影在零件几何模型上，产生零件的3D精加工走刀路径。流线走刀精加工（FlowlineFinishing）刀具沿曲面形状的自然走向产生刀具路径。用这样的刀具路径加工出的零件更光滑。直纹面加工（RuledToolpath）Mastercam还提供多种加工直纹面的特别方法。31四、曲面修整加工（SurfaceClearupMachining）简介零件经粗加工后，表面仍残留有未除去的材料。若用手工修整，需要花很多的时间和精力。Mastercam能自动清除零件表面的剩余材料，使被加工零件的表面更加光滑。具体情况如下：

Mastercam能自动识别零件表面有待进一步加工的区域，自动选择合适的刀具进行修正。32Mastercam

的清根功能（PencilTracing）使刀具沿多个曲面的交线走刀，铣削曲面交接处很难切削到的区域。Mastercam可根据用户设置，只加工零件表面上斜率在规定范围内的区域。33五、MASTERCAM中提高曲面加工效率的方法可用边界线和检查面限制曲面粗加工和精加工的加工区域。只生成零件上待加工区域的数控程序，提高走刀效率。加工表面有多个凹坑的零件时，可以选择两种不同的走刀顺序。逐个凹坑加工：加工完一个凹坑后，再加工另一个凹坑，直到加工完所有的凹坑。同时加工：在给定的Z向深度，加工所有的凹坑，然后增加Z向深度，再加工所有的凹坑，直致Z向进给结束。34通常，复杂曲面刀具路径的计算需花很长时间，Mastercam的批处理功能可帮助解决等待的烦恼。在设置好加工参数及加工条件后，批处理功能自动执行计算命令，无需干预。为编程人员节省了大量宝贵时间。Mastercam的刀路编辑功能，可以同时用多条边界修剪刀具路径。35六、MASTERCAM中提高加工过程中走刀速度的方法沿切向入刀或退刀。型腔铣削时，能使铣刀在相邻两条走刀路径之间光滑过渡。可根