三维曲面与实体加工

第6章三维曲面、实体加工第6章1图6.1曲面粗加工命令图6.1曲面粗加工命令2图6.2曲面精加工命令图6.2曲面精加工命令36.1曲面加工共同参数三维曲面与实体加工46.1.1概述

在Mastercam系统中，编制曲面数控加工刀具路径的一般步骤如下。6.1.1概述

5（1）选择适当的加工刀具路径模组。（1）选择适当的加工刀具路径模组。6（2）选择需要进行加工的曲面。三维曲面与实体加工7（3）从刀具资料库中选择或自定义刀具。三维曲面与实体加工8（4）设置刀具有关参数。三维曲面与实体加工9（5）设置曲面或实体加工的各项参数。三维曲面与实体加工10（6）设置各刀具路径模组特有的参数。三维曲面与实体加工11（7）生成刀具路径并模拟切削效果。三维曲面与实体加工126.1.2曲面参数三维曲面与实体加工13图6.3曲面参数图6.3曲面参数141．高度设置

系统使用4个高度参数：Clearance(安全高度)、Retract(参考高度)、Feedplane(进给下刀位置)和Topofstock(工件表面)。1．高度设置

152．Drivesurface/solid（导动面/实体）三维曲面与实体加工16用于设置切削曲面或实体面的加工预留量。三维曲面与实体加工173．Checksurface/solid（干涉面/实体）三维曲面与实体加工18在曲面加工时，为了防止切到禁止加工的表面，往往要将禁止加工的曲面设为干涉面。三维曲面与实体加工19定义干涉曲面或实体后，在生成刀具路径时系统会按设置的预留量，使用干涉曲面对刀具路径进行干涉检查。三维曲面与实体加工20在多刀切削复杂的曲面或实体时，使用该功能可以有效地防止过切。三维曲面与实体加工214．栏(刀具切削范围)三维曲面与实体加工22曲面加工时，允许定义一个封闭轮廓或区域作为特定的加工范围。三维曲面与实体加工23系统提供了Inside(内部)、Outside（外部）和Center(封闭串连上)三种设定。三维曲面与实体加工245．Direction（进刀与退刀向量）三维曲面与实体加工25用于设置曲面加工时进刀及退刀的刀具路径。三维曲面与实体加工26图6.5Direction对话框图6.5Direction对话框277．新增功能三维曲面与实体加工28图6.6Surface/solid/CAD菜单图6.6Surface/solid/CAD菜单29Drive(导动面)：设置为N表示不选取加工曲面/实体；设置为S表示要选取加工曲面/实体；设置为A表示自动选取所有的曲面/实体。三维曲面与实体加工30Check（干涉面）：设置为N表示不选取干涉曲面/实体；设置为S表示要选取干涉曲面/实体；设置为U表示自动选取加工曲面以外的所有曲面/实体。三维曲面与实体加工31Contain（定义范围）：设置是否要定义切削范围的封闭串连；设置为N表示不定义边界串连；设置为Y时表示要定义边界串连。Contain（定义范围）：32CADfile（CAD文件）：设置为Y表示需定义加工曲面的CAD文件；设置为N表示不需定义加工曲面的CAD文件。三维曲面与实体加工336.2曲面平行铣削加工三维曲面与实体加工34平行铣削加工是一种简单、有效和常用的加工方法。三维曲面与实体加工35对工件沿特定的方向产生一系列平行的刀具路径。三维曲面与实体加工36加工时刀具按指定的进给方向进行切削。适于工件中凸出物或浅沟槽的加工。三维曲面与实体加工376.2.1平行铣削粗加工三维曲面与实体加工386.2.1.1工件形状的选择图6.7PartShape菜单6.2.1.1工件形状的选择图6.7PartSha396.2.1.2平行铣削粗加工参数三维曲面与实体加工40图6.8Roughparallelparameters选项卡图6.8Roughparallelparameter411．Totaltolerance（总误差）Totaltolerance设置值越小，刀具路径就越精确，但生成的数控程序段越长。三维曲面与实体加工422．Cuttingmethod（切削方式）Cuttingmethod下拉列表框用来设置刀具在XY平面内的切削方式。三维曲面与实体加工43系统支持两种切削方式：Zigzag（双向切削）和Oneway（单向切削）。三维曲面与实体加工44（a）双向切削（b）单向切削图6.9切削方式（a）双向切削（b）单向切453．Maximumstepover（最大切削间距）该参数用来设置XY平面内，两相邻刀具路径之间的最大步进距离。三维曲面与实体加工46该设置值必须小于刀具的直径。三维曲面与实体加工47一般粗加工时，常取刀具直径的75%~85%作为其最大切削间距。三维曲面与实体加工48（a）大切削间距的加工效果（b）小切削间距的加工效果图6.10最大切削间距的设定（a）大切削间距的加工效果（b）小切削间距的加494．Machiningangle（加工角度）三维曲面与实体加工50该参数用来设置加工角度（0~360度）。加工角度是指刀具路径与刀具面X轴正向的夹角。三维曲面与实体加工515．Maximumstepdown（最大Z轴进给量）三维曲面与实体加工52该参数用来设置Z方向两相邻刀具路径层之间的最大距离（切深），也称背吃刀量。三维曲面与实体加工53（a）切深较大时的加工效果（b）切深较小时的加工效果图6.11最大切深的设定（a）切深较大时的加工效果（b）切深较小时的加工效果546．Plungecontrol（Z方向控制）三维曲面与实体加工55该参数用来设置粗加工下刀和退刀时Z轴方向的移动方式，以防止刀具空切穿过已经切除毛坯的地方。三维曲面与实体加工56系统提供了3种设定方式：三维曲面与实体加工57Allowmultipleplungealongcut（切削路径允许连续的下刀和提刀）：刀具允许沿着曲面连续下刀或提刀，可用于加工多重凸凹工件的表面。三维曲面与实体加工58Cutfromoneside（单侧切削）：仅沿工件的一侧下刀或提刀。三维曲面与实体加工59Cutfrombothside（双侧切削）：沿工件的两侧下刀或提刀。三维曲面与实体加工607．定义下刀点（Promptforstartingpoint）三维曲面与实体加工61系统将要求指定刀具路径的起始点，以距指定点最近的角点作为刀具路径的起始点。三维曲面与实体加工628．Z方向运动方式三维曲面与实体加工63设置刀具沿曲面Z向的运动方式，即平行切削的刀具在曲面加工时，是否允许进行沿曲面的上升或下降切削。三维曲面与实体加工64一般，允许沿曲面上升或下降切削可以得到较光滑的表面。三维曲面与实体加工65AllownegativeZmotionalongsurface（负Z方向切削）：允许刀具沿曲面负Z方向切削。

三维曲面与实体加工66AllowpositiveZmotionalongsurface（正Z方向切削）：允许刀具沿曲面正Z方向切削。AllowpositiveZmotional679．Cutdepths（切削深度）三维曲面与实体加工68图6.12切削深度对话框图6.12切削深度对话框6910．Gapsettings（间隙设定）三维曲面与实体加工70间隙是指在连续曲面中有缺口或曲面有断开的地方。三维曲面与实体加工71可设置刀具在不同间隙时的运动方式，即定义有间隙时的刀具动作。三维曲面与实体加工72图6.13间隙设定图6.13间隙设定73（1）Gapsize（容许间隙）:设置系统允许的间隙值。

三维曲面与实体加工74（2）Motion<Gap（移动量小于容许间隙）:设置当刀具的移动量小于容许间隙时刀具的移动方式，此时不提刀。（2）Motion<Gap（移动量小于容许间隙）:75Direct（横越）：刀具以直线切削方式，从前一个曲面刀具路径的终点直接移动到下一个曲面刀具路径的起点。

三维曲面与实体加工76Broken（打断）：将刀具移动量打断成Z方向和XY方向的两段切削。即刀具从前一个曲面刀具路径的终点沿Z方向（或X/Y方向）移动。三维曲面与实体加工77然后再沿X/Y方向（或Z方向）移动到下一个曲面刀具路径的起点。三维曲面与实体加工78Smooth（平滑）：刀具路径沿着平滑方式越过间隙，多用于高速加工。三维曲面与实体加工79Followsurface(s)（沿着曲面）：刀具从前一个曲面刀具路径的终点，沿着曲面外形移动到另一个曲面刀具路径的起点。三维曲面与实体加工80Checkgapmotionforgouge（检查刀具在间隙的过切情形）：当出现圆凿切削时，若移动量小于允许间隙系统将自动校准刀具路径。Checkgapmotionforgouge81（3）Motion>Gap（移动量大于容许间隙）:设置移动量大于容许间隙时刀具的移动方式。三维曲面与实体加工826.2.2平行铣削精加工选择///命令,可以生成某一特定角度的平行铣削精加工刀具路径。6.2.2平行铣削精加工83图6.15Finishparallelparameters选项卡图6.15Finishparallelparamet846.3曲面放射状加工三维曲面与实体加工85放射状加工对工件表面产生放射状的刀具路径，适于旋转曲面或实体加工。三维曲面与实体加工866.3.1放射状粗加工三维曲面与实体加工87图6.16RoughRadialParameters选项卡图6.16RoughRadialParameters881.Max.angleincrement（最大角度增量）Max.angleincrement用于设定曲面放射状粗加工中。三维曲面与实体加工89每两条刀具路径间的最大夹角，切削中的实际值小于设定值。三维曲面与实体加工90如图a所示，其最大角度增量为30º，如图b所示，其最大角度增量为10º。三维曲面与实体加工91(b)图6.17最大角度增量的设定

922.Startangle（起始角度）Startangle用于设定放射状粗加工刀具路径的起始角度，即第1刀的切削角度。三维曲面与实体加工93如图a所示，刀具路径的起始角度为180º；如图b所示，刀具路径的起始角度为90º。三维曲面与实体加工94(a) (b)图6.18起始角度的设定(a) (b)图6.18起始角度的设定953.Sweepangle（扫掠角度）Sweepangle用于设定放射状粗加工刀具路径的扫掠角度，其影响着刀具路径的生成范围。三维曲面与实体加工96如图a所示，刀具路径的扫掠角度为180º；如图b所示，刀具路径的扫掠角度为270º。三维曲面与实体加工97（b）图6.19扫掠角度的设定（a）（b）图6.19扫掠角度的设定（a）98４.Startdistance（起始距离）Startdistance用于设定放射状粗加工刀具路径的中心点与路径起始位置的距离。三维曲面与实体加工99以避免在中心处刀具路径过于密集，降低加工效率。三维曲面与实体加工100如图a所示，刀具路径的起始距离为20。如图b所示，刀具路径的起始距离为40。如图a所示，刀具路径的起始距离为20。101(b)图6.20起始距离的设定(b1025.Startingpoint（下刀点）Startingpoint栏用于设置刀具路径的起始点以及路径方向，有两种选择。三维曲面与实体加工103Startinside（从内开始），表示加工时刀具路径从下刀点向外切削。三维曲面与实体加工104Startouside（从外开始），表示加工时刀具路径起始于外围边界并往内切削。三维曲面与实体加工105(b)图6.21下刀点的设定(b)图6.1066.3.2放射状精加工三维曲面与实体加工107图6.22Finishradialparameter选项卡图6.22Finishradialparameter1086.4曲面流线加工曲面流线加工对工件产生沿曲面流线方向的加工路径，适于单一、规则曲面或实体加工。6.4曲面流线加工1096.4.1流线粗加工三维曲面与实体加工110图6.23Roughflowlineparameters选项卡图6.23Roughflowlineparamete1111．Cutcontrol（切削方向控制）Cutcontrol栏用于曲面流线加工时，控制刀具沿曲面切削方向的切削运动。三维曲面与实体加工112

Distance（距离）：设定沿曲面切削方向的切削进给量，它决定着刀具移动距离的大小。三维曲面与实体加工113Totaltolerance（切削方向之误差）：设定曲面刀具路径的精确程度，即刀具路径与曲面之间允许的最大弦差。该设置值越小则产生的刀具路径越精确。三维曲面与实体加工114图6.24切削控制图6.24切削控制115Checkflowlinemotionforgouge（过切检查）：对刀具切削路径执行过切检查。如临近过切，系统会对刀具路径进行自动调整。三维曲面与实体加工1162．Cutcontrol（截断方向控制）Cutcontrol栏用于曲面流线加工时，设定刀具路径中计算截断方向进刀距离的方法。三维曲面与实体加工117Distance（距离）：设定一个值，作为刀具于相邻两个切削方向路径间切削时的步进距离，即截断方向的进刀量。三维曲面与实体加工118Scallopheight（残脊高度）：设定曲面流线加工中允许残留的余料最大扇形高度（即残脊高度）。三维曲面与实体加工119系统将依据该高度值自动计算刀具于截断方向的进刀量。三维曲面与实体加工120图6.25残脊高度图6.25残脊高度121一般，当曲面的曲率半径较大且没有尖锐的形状，或是不需要非常精密的加工，常用固定步进距离来设定进刀量。三维曲面与实体加工122当曲面的曲率半径较小且有尖锐的形状，或是需要非常精密的加工，则应采用残脊高度的方式来设定进刀量。三维曲面与实体加工123在完成所有参数的设置并确认后，系统会显示Flowline菜单并在绘图区显示刀具偏移方向、切削方向、每一层刀具路径移动方向及刀具路径起始点。如图6.26所示。三维曲面与实体加工124图6.26曲面流线加工菜单图6.26曲面流线加工菜单125（1）Offset（刀补方向）：改变刀具路径的偏移方向。

三维曲面与实体加工126(b)图6.27刀补方向(b)图6.27127（2）Cutdir（刀具路径方向）：改变刀具路径的方向。

三维曲面与实体加工128(b)图6.28刀具路径方向(b)图6.129（3）Stepdir（每层方向）：改变每层刀具路径移动的方向。

三维曲面与实体加工130图6.29每层方向图6.29每层方向131（4）Start（起点）：改变刀具路径的起点位置。

三维曲面与实体加工132图6.30起点图6.30起点133（5）Poltedges（边界显示）：以不同的颜色来显示不同的边界类型（自由边界、部分共同边界和共同边界）。（5）Poltedges（边界显示）：1346.4.2流线精加工三维曲面与实体加工135图6.31Finishflowlineparameters选项卡图6.31Finishflowlineparamet1366.5曲面等高外形加工等高外形加工的特点是它的加工路径产生在相同的等高轮廓线上。6.5曲面等高外形加工137对于接近零件形状的毛坯，无需一层一层地对毛坯进行切削，选择这种方法比较理想。三维曲面与实体加工1386.5.1等高外形粗加工三维曲面与实体加工139图6.32Roughcontourparameters选项卡图6.32Roughcontourparameter1401.Directionofclosedcontours（封闭式外形的方向）三维曲面与实体加工141Directionofclosedcontours用于设定等高外形加工中，封闭式外形的切削方向：

Conventional（逆铣）和Climb（顺铣）两个选项。三维曲面与实体加工142Start文本框用于设定刀具路径的起始位置在等高线以下的距离。三维曲面与实体加工1432.Directionofopencontours（开放式外形的方向）三维曲面与实体加工144Directionofopencontours栏用于设定等高外形加工中，开放式外形的切削方向：Oneway(单向切削)和Zigzag（双向切削）。Directionofopencontours145(b)图6.34开放式外形的切削方向(b)图6.341463.Transition（移动量）Transition栏用于设置当移动量小于容许间隙时刀具的移动方式。三维曲面与实体加工147其中，Highspeed选项表示以平滑方式越过间隙，Ramp选项表示以直线方式直接横越间隙。三维曲面与实体加工148图6.35移动量图6.35移动量1494.Entry/exitarc（进/退刀圆弧）可在曲面等高外形加工中，设定一段进/退刀弧形刀具路径。三维曲面与实体加工150其中，Radius文本框用于设定圆弧刀具路径的半径，Sweep文本框用于设定圆弧刀具路径的扫描角度。三维曲面与实体加工151图6.36圆弧形式的进/退刀路径图6.36圆弧形式的进/退刀路径1525.Cornerrounding（锐角过渡）该选项用于设定在锐角处（小于135º）生成的圆弧刀具路径的半径值。如图6.37所示。三维曲面与实体加工153图6.37锐角过渡图6.37锐角过渡1546.Ordercutsbottomtotop（由下至上切削）该选项用于设置等高外形加工时，刀具路径从工件底部开始向上切削，在工件顶部结束。三维曲面与实体加工1557．Shallow（浅平面）用于删除或添加在浅平面处的刀具路径。三维曲面与实体加工156图6.38ContourShallow对话框图6.38ContourShallow对话框1576.5.2等高外形精加工三维曲面与实体加工158图6.39Finishcontourparameters选项卡图6.39Finishcontourparamete1596.6曲面投影加工曲面投影加工将已有刀具路径或几何图形，投影到要加工的曲面上生成粗加工刀具路径。6.6曲面投影加工1606.6.1投影粗加工三维曲面与实体加工161图6.40Roughprojectparameters选项卡图6.40Roughprojectparameter162其中，Projectiontype栏用于设定投影的方式。三维曲面与实体加工163（1）NCI（刀具路径）:选取已存在的NCI文件来进行投影。投影后的刀具路径仅改变它的深度Z坐标，而不改变X和Y坐标。三维曲面与实体加工164因此，在生成投影路径之前应先创建好原始刀具路径。三维曲面与实体加工165图6.41NCI投影刀具路径图6.41NCI投影刀具路径166（2）Curves（曲线）:选取一条曲线或一组曲线来进行投影。三维曲面与实体加工167系统要求在设定好曲面投影粗加工参数后必须选取所需的投影曲线。三维曲面与实体加工168（3）Points（点）:

选取一个点或一组点来进行投影。系统要求在设定好曲面投影粗加工参数后必须选取所需的投影点。三维曲面与实体加工169图6.42Curves投影刀具路径图6.42Curves投影刀具路径170图6.43Points投影刀具路径图6.43Points投影刀具路径1716.6.2投影精加工三维曲面与实体加工172图6.44Finishprojectparameters选项卡 图6.44Finishprojectparameter173Adddepths选项用于设定是否增加Z轴方向的深度。三维曲面与实体加工174勾选，系统将使用所选NCI文件的Z轴深度，作为投影后刀具路径的深度。三维曲面与实体加工175未勾选，系统将直接由曲面来决定投影后刀具路径深度。三维曲面与实体加工1766.7曲面挖槽粗加工选择///命令。6.7曲面挖槽粗加工177可产生在加工曲面及指定串连边界间进行材料切削的刀具路径。即依曲面形态产生一个曲面的挖槽粗加工刀具路径。三维曲面与实体加工178图6.45曲面挖槽刀具路径图6.45曲面挖槽刀具路径179图6.46曲面挖槽加工效果图图6.46曲面挖槽加工效果图180图6.47Finishpocketparameters选项卡 图6.47Finishpocketparameter181

6.8曲面残料粗加工

选择///命令。

6.8曲面残料粗加工

182可用于清除其它加工模组未切削，或因直径较大刀具未能切削所残留的材料。该模组需要与其它加工模组配合使用。三维曲面与实体加工183图6.48Restmillparameters选项卡图6.48Restmillparameters选项卡184图6.49Restmaterialparaneters选项卡图6.49Restmaterialparaneters1851．computeremainingstockfrom:用于设置残料粗加工中清除材料的方式。三维曲面与实体加工186（1）Allpreviousoperations：将前面各加工组不能切削的区域作为残料粗加工的切削区域。（1）Allprevious187（2）Oneotheroperations：将某一个加工模组不能切削的区域，作为残料加工的切削区域。（2）Oneother188（3）Roughingtool：根据刀具直径和刀角半径来计算出残料粗加工的切削区域。三维曲面与实体加工1892．Adjustmentstoremainingstock:用于调整（即放大或缩小）定义的残料粗加工区域，包含3个选项。三维曲面与实体加工190（1）Useremainingstockascomputedmakes：不改变定义的残料粗加工区域。三维曲面与实体加工191（2）Adjustremainingstocktoignoresmall：允许残留较小的尖角材料由后面的精加工来清除，以便提高加工速度。三维曲面与实体加工192（3）Adjustremainingstocktomillsmall：在残料粗加工中需清除较小的尖角材料。三维曲面与实体加工1936.9曲面插削粗加工选择///命令。6.9曲面插削粗加工194可以切削所有位于曲面与凹槽边界间的材料，而生成粗加工刀具路径。三维曲面与实体加工195曲面插削粗加工是类似钻孔的一种方法。它依曲面外形，在Z方向下降生成粗加工刀具路径，以迅速去除粗加工余量。三维曲面与实体加工196图6.50插削加工效果图图6.50插削加工效果图197图6.51Roughplungeparameters选项卡图6.51Roughplungeparameters1986.10交线清角精加工选择///命令。6.10交线清角精加工199可在粗加工或精加工的交角处产生切削刀具路径，用于清除残留在交角内的材料。三维曲面与实体加工200图6.52交线清角刀具路径图6.52交线清角刀具路径201图6.53Finishpencilparameters选项卡图6.53Finishpencilparameter2026.11残料清角精加工选择///命令。6.11残料清角精加工203可以生成用于清除因大直径刀具加工而残留材料的精加工刀具路径。三维曲面与实体加工204图6.54残料清角刀具路径图图6.54残料清角刀具路径图205图6.55FinishLeftoverparameters选项卡图6.55FinishLeftoverparamet206图6.56Leftovermaterialparameters选项卡图6.56Leftovermaterialparam207在Finishleftoverparameters选项卡中，系统要求定义残料清角加工区域的最小坡度（Fromslopeangle）和最大坡度（Toslopeangle）。三维曲面与实体加工208执行曲面残料清角精加工时，系统仅对最大斜坡度和最小斜坡度之间的曲面进行加工。三维曲面与实体加工209如图a所示，最小斜坡度为0º、最大斜坡度为90º的刀具路径效果。三维曲面与实体加工210如图b所示为最小斜坡度为45º、最大斜坡度为90º的刀具路径效果。三维曲面与实体加工211(b)图6.57最大斜坡度和最小斜坡度(b)图2126.12曲面环绕等距精加工选择///命令。6.12曲面环绕等距精加工213可产生环绕的等距离的刀具路径对所选曲面进行精加工。三维曲面与实体加工214图6.59环绕等距加工图6.59环绕等距加工215图6.60