数控加工Mastercam

基于2D图形的刀轨设计在Mastercam中，二维刀具路径的加工方法主要有5种，分别为外形铣削、挖槽、钻孔、平面铣削和全圆路径。在Mastercam中采用2D图形进行刀轨设计具有使用方便、灵活的特点，适合在没有零件实体模型的情况下，读入二维工程图进行快速数控编程。本文通过一个底座加工实例，讲解在MastercamX7中如何进行基于2D图形的刀轨设计，同时对相关的数控加工工艺知识作必要的介绍。1加工任务图1所示是一个底座零件的尺寸图，该底座由槽、凸台、孔、曲线外轮廓等几何结构组成。对这样的零件需要采用平面铣、外形铣削、挖槽加工、钻孔加工以及全圆加工等多种类型的加工模块进行刀具轨迹设计，其中4个六边形槽是加工难点，在Mastercam中，可以采用精粗分层铣削加工解决这个问题。在这个例子中，我们采用基于2D图形的刀具轨迹设计方法。图1底座模型2加工工艺方案底座的加工工艺方案如表1所示。表1底座的加工工艺方案工序号加工内容加工方式机床刀具刀具材料余量备注1下料Φ80的棒料，长度352铣毛坯平面、粗铣四方台面铣铣床平底刀φ12高速钢粗铣3钻中心孔钻铣床钻头φ5高速钢钻中心孔4扩孔铣铣床平底刀φ4高速钢0精铣5粗铣4个六边形槽铣铣床平底刀φ4高速钢粗铣6精铣四方台面铣铣床平底刀φ4高速钢精铣7精铣4个六边形槽铣铣床平底刀φ1高速钢0精铣8精铣工艺台阶铣铣床平底刀φ4高速钢0精铣为了保证加工精度，选择零件毛坯为Φ80的棒料，长度为35。根据模型情况，需要加工的是：平面，43ｘ43的四方台面，Φ8的孔，4个六边形槽，工艺台阶。其加工工艺路线如下：铣平面→钻中心孔→扩孔→粗铣4个六边形槽→精铣四方台面→精铣4个六边形槽→精铣工艺台阶3建立零件毛坯（1）在MastercamX7中画出底座的2D平面图形。（2）选择机床。为了生成刀具路径，首先必须选择一台实现加工的机床，本次加工用系统默认的铣床，即执行【机床类型】→【铣床】→【默认】命令。（3）工件设置。（工序1）在操作管理区中，单击【材料设置】选项，系统会弹出【机器群组属性】对话框；在该对话框中，设置【形状】为圆柱体，中心轴为Z，直径为80，高为35。勾选【显示】复选框，就可以在绘图区中显示刚设置的毛坯，如图3.1所示。（4）零件毛坯与零件2D平面图形的显示如图3.2所示。图3.1机器群组属性对话框图3.2零件毛坯与零件2D平面图形4刀具路径的创建4.1铣毛坯上表面（工序2）1.执行【刀具路径】→【平面铣】命令，系统打开【输入NC新名称】对话框，在该对话框中输入名称，然后单击按钮。2.系统弹出的【串连选项】对话框，单击串连按钮，在绘图区选择外圆，如图4.11所示。然后单击按钮。3.单击【2D刀具路径-平面铣削】对话框中的【刀具】选项卡，进入刀具参数设置区。选择刀具直径为12mm的平底刀，如图4.12所示进行参数设置，。4.单击【2D刀具路径-平面铣削】对话框中的【共同参数】选项卡，进入平面铣削设置区。设置参数如图4.13所示。设置完后，单击按钮，系统立即在绘图区生成刀具路径。图4.11面铣串连的选择图4.12平面铣削-刀具选项卡图4.13平面铣削-共同参数选项卡5.刀具路径验证、加工仿真。在操作管理区单击按钮即可生成刀具路径，图4.14所示为刀具路径大的校验效果。在确定了刀具路径正确后，还可以通过真实加工模拟来观察加工效果。单击按钮即可对使用相关命令完成工件的加工仿真，图4.15所示为加工模拟的效果图。图4.14刀具路径校验结果图4.15真实加工模拟效果4.2粗铣43ｘ43的四方台面（工序2）1.执行【刀具路径】→【外形铣削】命令。然后系统弹出【串连选项】对话框，在绘图区选择43ｘ43四方形，如图4.21所示。最后单击按钮。弹出【2D刀具路径-外形铣削】对话框。2.单击【2D刀具路径-外形铣削】对话框中的【共同参数】选项卡，进入外形铣削设置区。设置参数如图4.22所示。由于铣四方台的刀具和面铣相同，因此无需再重新设置。图4.21外形铣削串连选择图4.22外形铣削-共同参数选项卡3.单击【2D刀具路径-外形铣削】对话框中的【分层铣削】选项卡，进入分层切削设置区，设置粗加工【次数】为3，粗加工【间距】为5；精加工【次数】为1，【间距】为0.5，如图4.23所示。图4.23外形铣削-分层铣削选项卡4.单击【2D刀具路径-外形铣削】对话框中的【深度切削】选项卡，进入深度分层切削设置区，设置【最大粗切步进量】为10，其他采用默认值，如图4.24所示。单击该对话框中的按钮即可生成相应的刀具路径。图4.24外形铣削-深度分层切削选项卡5.刀具路径验证、加工仿真。在操作管理区单击按钮即可生成刀具路径，图4.25所示为刀具路径大的校验效果。在确定了刀具路径正确后，还可以通过真实加工模拟来观察加工效果。单击按钮即可对使用相关命令完成工件的加工仿真，图4.26所示为加工模拟的效果图。图4.25刀具路径校验结果图4.26真实加工模拟效果4.3钻中心孔（工序3）1.执行【刀具路径】→【钻孔】命令。2.在系统弹出的【选取钻孔的点】对话框中单击【在屏幕上选取钻孔点的位置】按钮，在绘图区选择圆的中心。然后单击按钮。弹出【2D刀具路径-钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔】对话框。3.单击【2D刀具路径-钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔】对话框中的【刀具】选项卡，进入刀具参数设置区。单击从【从刀库中选择】，选择直径为5mm的中心钻，其他参数如图4.31所示。图4.31钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔-刀具选项卡4.单击【2D刀具路径-钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔】对话框中的【刀具】选项卡，进入刀具参数设置区。参数设置如图4.32所示。单击【2D刀具路径-钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔】对话框中的【刀尖补正】选项卡，并勾选【刀尖补正】复选框，其他均采用默认值，如图4.33所示。图4.32钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔-共同参数选项卡图4.33钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔-刀尖补正选项卡5.刀具路径验证、加工仿真。在操作管理区单击按钮即可生成刀具路径，图4.34所示为刀具路径大的校验效果。在确定了刀具路径正确后，还可以通过真实加工模拟来观察加工效果。单击按钮即可对使用相关命令完成工件的加工仿真，图4.35所示为加工模拟的效果图。图4.34刀具路径校验效果图4.35真实加工模拟效果4.4扩孔（工序4）1.执行【刀具路径】→【全圆铣削路径】→【全圆铣削】命令。弹出【选取钻孔的点】对话框，单击【选取钻孔的点】对话框中的【选择图素】按钮，并在绘图区选择中心圆，然后单击确定按钮。2.单击【2D-刀具路径-全圆铣削】对话框中的【刀具】选项卡，进入刀具参数设置区。设置参数如图4.41所示，选择直径为4mm的平底刀。图4.41全圆铣削-刀具选项卡3.单击【2D-刀具路径-全圆铣削】对话框中的【共同参数】选项卡，进入扩孔参数设置区。设置参数如图4.42所示。图4.42全圆铣削-共同参数选项卡4.单击【2D-刀具路径-全圆铣削】对话框中的【切削参数】选项卡，【起始角度】为90，【进/退刀圆弧的扫描角】为180，其他均采用默认值，如图4.43所示。图4.43全圆铣削-切削参数选项卡5.单击单击【2D-刀具路径-全圆铣削】对话框中的【深度切削】选项卡，进入深度分层切削设置，设置【最大粗切步进量】为5，如图4.44所示，然后单击按钮。图4.44全圆铣削-深度切削选项卡6.刀具路径验证、加工仿真。在操作管理区单击按钮即可生成刀具路径，图4.45所示为刀具路径大的校验效果。在确定了刀具路径正确后，还可以通过真实加工模拟来观察加工效果。单击按钮即可对使用相关命令完成工件的加工仿真，图4.46所示为加工模拟的效果图。图4.45刀具路径校验结果图4.46真实加工模拟效果4.5粗铣六边形槽（工序5）1.执行【刀具路径】→【标准挖槽】命令。利用系统弹出的【串连选项】对话框选择其中一六边形，如图4.51所示。单击按钮。弹出【2D刀具路径-2D挖槽】对话框。图4.51选择六边形串连2.单击【2D刀具路径-2D挖槽】对话框中的【刀具】选项卡，选择4mm的平底刀。3.单击【2D刀具路径-2D挖槽】对话框中的【共同参数】选项卡，进入挖槽参数设置区。设置参数如图4.52所示。图4.522D挖槽-共同参数选项卡4.单击【2D刀具路径-2D挖槽】对话框中的【深度切削】选项卡，进入深度分层切削设置区，设置【最大粗切步进量】为5，如图4.53所示，然后单击按钮。图4.532D挖槽-深度切削选项卡5.执行【刀具路径】→【刀具路径转换】命令，系统弹出【转换操作参数设定】对话框如图4.54所示。在该对话框的【形式】中选择【旋转】，并在【原始操作】列表中选择【2D挖槽】刀具路径。图4.54转换操作参数设置对话框6.单击【转换操作参数设定】对话框中【旋转】选项卡，设置【旋转的基准点】为原点，【切削次数】为4，【起始角度】为90，【旋转角度】为90，如图4.55，最后单击按钮。图4.55转换操作参数设置-旋转选项卡7.刀具路径验证、加工仿真。在操作管理区单击按钮即可生成刀具路径，图4.56所示为刀具路径大的校验效果。在确定了刀具路径正确后，还可以通过真实加工模拟来观察加工效果。单击按钮即可对使用相关命令完成工件的加工仿真，图4.57所示为加工模拟的效果图。图4.56刀具路径校验结果图4.57真实加工模拟效果4.6精铣六边形槽（工序7）1.执行【刀具路径】→【标准挖槽】命令。利用系统弹出的【串连选项】对话框选择其中一六边形。然后单击按钮。2.单击【2D刀具路径-2D挖槽】对话框中的【刀具】选项卡，从刀库中选择1mm的平底刀，并设置参数如图4.61所示。图4.612D挖槽-刀具选项卡3.单击【2D刀具路径-2D挖槽】对话框中的【共同参数】选项卡，进入挖槽参数设置区。设置参数如图4.62所示。图4.622D挖槽-共同参数选项卡4.单击【2D刀具路径-2D挖槽】对话框中的【切削参数】选项卡，【挖槽类型】为【残料加工。5.单击【2D刀具路径-2D挖槽】对话框中的【深度切削】选项卡，进入深度分层切削设置区。设置【最大粗切步进量】为5，如图4.63所示，然后单击按钮。图4.632D挖槽-深度切削选项卡6.同粗加工槽类似，精加工也要对刀具路径进行旋转操作。7.刀具路径验证、加工仿真。在操作管理区单击按钮即可生成刀具路径，图4.64所示为刀具路径大的校验效果。在确定了刀具路径正确后，还可以通过真实加工模拟来观察加工效果。单击按钮即可对使用相关命令完成工件的加工仿真，图4.65所示为加工模拟的效果图。图4.64刀具路径校验结果图4.65真实加工模拟效果