Mastercam X2应用与实例教程 第2版 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 PPT 作者 蔡冬根 第6章.ppt

第6章 二维加工,本章学习目标,掌握刀具路径生成的基本步骤 掌握外形铣削的基本方法 掌握挖槽加工的基本方法 掌握平面铣削的基本方法 掌握钻孔加工和雕刻加工的基本方法 能独立完成简单的二维零件加工,6.1 外形铣削 也称轮廓铣削，是指沿着零件的边界轮廓对工件外形进行铣削加工 6.1.1 外形铣削的操作步骤 （1）选择【机床类型】（Machine Type）/【铣削系统】（Mill）/【默认】（Default）命令 （2）设置加工环境（定义刀具、设置工件尺寸与原点、安全区域等 ） （3）选择【刀具路径】（Toolpaths）/外形铣削（Contour）命令，并输入新NC文件的名称 （4）定义所需加工的工件轮廓边界 （5）设置外形铣削的刀具参数 （6）设置外形铣削的专用参数 （7）刀具路径模拟或实体切削验证 （8）后置处理，创建NCI文件和NC文件6.1.2 外形铣削的加工类型 1．2D/3D外形铣削加工 二维外形铣削产生的是二维刀具路径，即刀具路径的铣削深度固定不变；三维外形铣削可以产生二维或三维的刀具路径 2．2D/3D外形倒角加工 外形铣削后，可选择倒角专用成型铣刀进行二维或三维外形倒角加工。

a）二维的外形铣削路径 （b）三维的外形铣削路径 图6.8 三维外形铣削的刀具路径,图6.9 外形倒角加工的设定,3．斜插下刀加工 仅对二维串连外形有效，用于对整个轮廓外形采用斜线渐降的进刀方式进行加工 4．残料加工 对大尺寸刀具及大进刀量粗加工后的区域，自动搜素工件残料余量进行加工图6.10 斜插下刀加工的设定,图6.11 外形残料加工的设定,6.1.3 加工高度的设置 1．安全高度：刀具于每一个刀具路径开始进入和退出终了时的高度 绝对坐标：以构图面Z0为基准；增量坐标：以当前加工毛坯顶面为基准 2．参考高度：相对下一次切削刀具提刀返回的高度 3．进给下刀位置：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快速移到的高度图6.12 外形铣削的高度参数,4．工件表面：加工毛坯表面相对坐标系Z轴的高度位置 绝对坐标：以构图面Z0为基准；增量坐标：以串连外形所在的Z值为基准 5．深度：刀具进行切削加工的最后深度，即刀具切削中下降到的最低点深度6.1.4 外形铣削参数 1．刀具补偿 2．平面多次铣削 3．Z轴分层铣深 4．进/退刀向量 5．过滤设置 6．夹具设置 7．线性设置 8．预留量设置,外形加工参数的设定,1．刀具补偿 受刀具尺寸大小和磨损量的影响，在实际生产加工中必须根据刀具的具体尺寸状况考虑是否进行刀具补偿。

计算机补偿：由电脑系统在计算刀具加工路径时，自动将刀具中心相对所选取的串连外形向指定方向偏移一个与刀具半径相等的距离，产生一个有补正的刀具路径 控制器补偿：在计算刀具路径时不考虑刀具因素，而由CNC控制器在铣削加工时直接进行半径补偿（G40、G41或G42），不必产生一个有补正的刀具路径图6.14 计算机补正,图6.15 外形转角走刀方式的设定,图6.16 控制器补正,校刀长位置：专用于刀具的长度补偿，有补偿至刀具的刀尖（Tip）或刀具的球心（Center）2种方式a）补偿至刀尖 （b）补偿至球心 图6.17 刀长补偿位置不同时走刀情况的区别,2．平面多次铣削 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一般分多次进行加工 平面多次铣削，用于设定平行于工作物外形铣削时，在XY平面方向上的粗、精铣切削次数及每次的进刀间距 执行精修的时机有2种选择： 最后深度：表示只在铣削的最后深度才做外形精铣路径； 每层精修：表示于每一层粗铣后都执行外形精铣路径图6.18 外形分层铣削的设定,（a）最后深度精修 （b）每层精修 图6.19 精修时机的设定,3．Z轴分层铣深 定义：外形铣削时刀具在Z轴方向的分层粗铣与精铣。

实际加工中，Z向总切削量取决于切削深度和Z向预留量实际粗切步进量往往要小于最大粗切步进量的设定值，调整如下： ① 按公式“（总切削量−精修量×次数）/最大粗切步进量”求值，并取大于或等于该值的最小整数为实际粗切次数； ② 实际粗切步进量=(总切削量−精修量×次数)/实际粗切次数 分层铣深的顺序有2种设定： 依照轮廓：先沿一个外形铣削至设定深度，再进行下一个外形的铣削； 依照深度：先在一个深度上铣削所有的外形，再进行下一个深度的铣削图6.20 分层铣深的设定,4．进/退刀向量 功用：在路径的切入和切出位置附加一段导入和导出路径，与工件轮廓平滑连接，使刀具平稳地切入和切出工件，获得平滑的切痕与相对稳定的切削力图6.22 【进刀/退刀】对话框,图6.23 直线进/退刀,图6.24 圆弧进/退刀,5．过滤设置 功用：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，从而优化加工刀具路径，提高切削效率 原理：当刀具路径中的点和直线或圆弧的距离小于或等于设定的公差值时，系统会自动删除此处的刀具路径图6.25 【过滤设置】对话框,图6.26 刀具路径过滤示意图,6．夹具设置 功用：在第1道装夹工序完成后自动产生铣削夹具口的刀具路径。

7．线性设置 （1）寻找相交性 （2）曲线打断成线段的误差值 （3）3D曲线的最大深度变化量 8．预留量设置 （1）XY方向预留量 （2）Z方向预留量,图6.27 夹具设置,图6.28 相交性对刀具路径的影响,6.1.5 外形铣削加工实例 例6.1 打开下载目录中的文件sample6-1.mcx，利用如图6.29所示直齿圆柱齿轮的二维线框创建外形铣削的刀具路径，并进行实体切削验证 步骤1 调取直齿圆柱齿轮的二维线框图形，并设置好加工环境 步骤2 编制齿轮外形粗加工的刀具路径 步骤3 编制齿轮外形精加工的刀具路径 步骤4 编制齿根倒角处的残料加工刀具路径 步骤5 模拟直齿齿轮的外形铣削加工刀具路径图6.29 外形铣削示例,步骤1 调取直齿圆柱齿轮的二维线框图形，并设置好加工环境图6.31 工件设置,图6.32 选取当前操作使用的刀具,步骤2 编制齿轮外形粗加工的刀具路径图6.36 平面多次铣削参数设置,图6.33 顺时针串连齿轮的外轮廓,图6.34 设定粗加工的刀具参数,图6.35 设定粗加工的外形铣削参数,,图6.39 生成的外形粗加工刀具路径,图6.37 Z向分层铣削参数的设置,图6.38 进刀/退刀参数的设置,步骤3 编制齿轮外形精加工的刀具路径。

图6.41 设定精加工的外形铣削参数,图6.42 生成的外形精加工刀具路径,图6.40 设定精加工的刀具参数,步骤4 编制齿根倒角处的残料加工刀具路径图6.44 设定残料加工的外形铣削参数,图6.45 残料加工参数的设置,图6.43 设定残料加工的刀具参数,图6.46 生成的外形残料加工刀具路径,步骤5 模拟直齿齿轮的外形铣削加工刀具路径图6.44 设定残料加工的外形铣削参数,（a）外形粗加工 （b）外形精加工 （c）外形残料加工 图6.49 外形铣削加工的实体切削效果,图6.43 设定残料加工的刀具参数,6.2 平面铣削加工 平面铣削加工是指将工件表面铣削至一定深度，为下一次加工做准备，常用于制作工件基准面、铣平面、毛坯粗加工等场合 6.2.1 平面铣削的操作步骤 （1）选择铣床类型，设置加工环境 （2）选择【刀具路径】（Toolpaths）/【面铣】（Face Toolpath）命令 （3）定义要加工的平面轮廓边界 （4）在平面铣削对话框中，设置刀具参数、平面铣削加工参数等 （5）生成平面铣削加工的刀具路径并进行实体切削校验 6.2.2 平面铣削的参数设置,图6.50 平面铣削参数设置,1．平面铣削方式 2．两切削间的位移方式 3．平面铣削参数,图6.53 平面铣削方式,图6.58 重叠量和进/退刀引线的设定,6.2.3 平面铣削加工实例 例6.2 打开下载目录中的文件sample6-2.mcx，如图6.59所示，编制工件的平面铣削刀具路径。

其中，零件高度为30，凹槽深度为15，凹槽中间的岛屿高度为25，右下角和岛屿中间的两圆孔均为通孔 步骤1 调取工件的二维线框图形，并设置好加工环境 步骤2 编制平面铣削的刀具路径图6.59 平面铣削示例,步骤1 调取工件的二维线框图形，并设置好加工环境图6.61 定义面铣刀的尺寸参数,图6.60 工件设置及其模型,步骤2 编制平面铣削的刀具路径图6.65 生成的面铣削刀具路径,图6.64 深度分层铣削参数的设置,图6.62 设定刀具参数,图6.63 设定平面加工参数,图6.66 面铣削的实体切削验证,6.3 挖槽加工 挖槽加工用来铣削封闭外形轮廓所围成的圆形或非圆形的沟槽和凹陷区域，且允许包含不铣削的突起岛屿 挖槽加工可大量地去除封闭外形轮廓内的材料，且允许外形轮廓与外形轮廓之间存在嵌套关系图6.67 挖槽加工示例,6.3.1 挖槽加工的操作步骤 （1）进入铣削加工模块，设置工件加工环境 （2）选择【刀具路径】（Toolpaths）/【挖槽】（Pocket Toolpath）命令 （3）串连定义一个或多个封闭外形（包括内部岛屿） （4）在挖槽加工对话框中，设置刀具参数、挖槽参数和粗切/精修参数等。

（5）生成挖槽加工的刀具路径 （6）校验并存储生成的加工刀具路径，并后处理生成NC程序图6.67 挖槽加工示例,6.3.2 挖槽加工形式 1．标准挖槽加工 2．槽平面加工 3．岛屿深度加工 4．残料加工 5．开放式轮廓挖槽,图6.70 挖槽加工形式,1．标准挖槽加工 标准挖槽加工（Standard）是Mastercam系统中最常用的挖槽加工方式，其只针对封闭的工件轮廓产生刀具加工路径，即仅铣削所定义外形内的材料，而对边界外或岛屿的材料不进行铣削 图6.71 标准挖槽加工,2．槽平面加工 槽平面加工（Facing）与平面铣削刀具路径功能类同，即在加工过程中只保证加工出选择的槽表面，而不考虑是否对边界外或岛屿的材料进行铣削该功能可用于毛坯的开粗加工图6.72 标准挖槽与槽平面加工的区别,图6.73 平面加工参数设置,3．岛屿深度加工 采用标准挖槽加工时，系统不会计算岛屿的加工刀具路径对于岛屿深度和槽的深度不一样的情形，必须采用岛屿深度加工（Island Facing）功能此时，需设置岛屿上方预留量，使岛屿铣削至设置的深度，而不对边界外进行铣削 采用岛屿深度加工方式后，如在【深度分层切削设置】对话框选中【使用岛屿深度】（Use Island Depths）选项，系统将在加工时优先岛屿加工，即先将工件加工至岛屿深度再对其凹槽部分进行加工。

图6.74 岛屿加工参数设置,图6.75 岛屿加工时的深度分层铣削设置,4．残料加工 挖槽残料加工（Remachining）与外形铣削的残料加工基本相同，即选用直径较小的刀具以挖槽方式去除上一次（较大刀具）加工余留的残料图6.76 【挖槽的残料加工】对话框,5．开放式轮廓挖槽 开放式轮廓挖槽（Open）专用于没有完全封闭的串连外形，即开放轮廓的槽形零件加工a）参数设定对话框 （b）生成的刀具路径 图6.77 开放式轮廓挖槽加工,6.3.3 挖槽参数设置,图6.78 挖槽参数的设定,1．分层铣深（Depth Cuts） 2．加工方向（Machining Direction） ① 顺铣：刀具的切削运动方向和机床工作台的移动方向相同 一般多选用顺铣，有利于延长刀具的寿命并获得较好的表面加工质量 ② 逆铣：刀具的切削运动方向和机床工作台的移动方向相反 逆铣多用于切削有硬质层、积渣，或工件表面凹凸。