第6章三維曲面 實體加工 圖6 1曲面粗加工命令 圖6 2曲面精加工命令 6 1曲面加工共同參數6 2曲面平行銑削加工6 3曲面放射狀加工6 4曲面流線加工6 5曲面等高外形加工6 6曲面投影加工6 7曲面挖槽粗加工 6 8曲面殘料粗加工6 9曲面插削粗加工6 10交線清角精加工6 11殘料清角精加工6 12曲面環繞等距精加工6 13陡斜面精加工6 14淺平面精加工 6 1曲面加工共同參數 6 1 1概述 在Mastercam系統中 編制曲面數控加工刀具路徑的一般步驟如下 1 選擇適當的加工刀具路徑模組 2 選擇需要進行加工的曲面 3 從刀具資料庫中選擇或自定義刀具 4 設置刀具有關參數 5 設置曲面或實體加工的各項參數 6 設置各刀具路徑模組特有的參數 7 生成刀具路徑并模擬切削效果 6 1 2曲面參數 圖6 3曲面參數 圖6 3曲面參數 1 高度設置系統使用4個高度參數 Clearance 安全高度 Retract 參考高度 Feedplane 進給下刀位置 和Topofstock 工件表面 2 Drivesurface solid 導動面 實體 導動面 實體用于設置切削曲面或實體面的加工預留量 3 Checksurface solid 干涉面 實體 在曲面加工時 為了防止切到禁止加工的表面 往往要將禁止加工的曲面設為干涉面 定義干涉曲面或實體后 在生成刀具路徑時系統會按設置的預留量 使用干涉曲面對刀具路徑進行干涉檢查 在多刀切削復雜的曲面或實體時 使用該功能可以有效地防止過切 4刀具切削范圍 曲面加工時 允許定義一個封閉輪廓或區域作為特定的加工范圍 系統提供了Inside 內部 Outside 外部 和Center 封閉串連上 三種設定 5 Direction 進刀與退刀向量 用于設置曲面加工時進刀及退刀的刀具路徑 圖6 5Direction對話框 7 新增功能 圖6 6Surface solid CAD菜單 Drive 導動面 設置為N表示不選取加工曲面 實體 設置為S表示要選取加工曲面 實體 設置為A表示自動選取所有的曲面 實體 Check 干涉面 設置為N表示不選取干涉曲面 實體 設置為S表示要選取干涉曲面 實體 設置為U表示自動選取加工曲面以外的所有曲面 實體 Contain 定義范圍 設置是否要定義切削范圍的封閉串連 設置為N表示不定義邊界串連 設置為Y時表示要定義邊界串連 CADfile CAD文件 設置為Y表示需定義加工曲面的CAD文件 設置為N表示不需定義加工曲面的CAD文件 6 2曲面平行銑削加工 平行銑削加工是一種簡單 有效和常用的加工方法 對工件沿特定的方向產生一系列平行的刀具路徑 加工時刀具按指定的進給方向進行切削 適于工件中凸出物或淺溝槽的加工 6 2 1平行銑削粗加工 1工件形狀的選擇 圖6 7PartShape菜單 圖6 8Roughparallelparameters選項卡 2平行銑削粗加工參數 1 Totaltolerance 總誤差 Totaltolerance設置值越小 刀具路徑就越精確 但生成的數控程序段越長 2 Cuttingmethod 切削方式 Cuttingmethod下拉列表框用來設置刀具在XY平面內的切削方式 系統支持兩種切削方式 Zigzag 雙向切削 和Oneway 單向切削 a 雙向切削 b 單向切削 圖6 9切削方式 3 Maximumstepover 最大切削間距 該參數用來設置XY平面內 兩相鄰刀具路徑之間的最大步進距離 該設置值必須小于刀具的直徑 一般粗加工時 常取刀具直徑的75 85 作為其最大切削間距 a 大切削間距的加工效果 b 小切削間距的加工效果 圖6 10最大切削間距的設定 4 Machiningangle 加工角度 該參數用來設置加工角度 0 360度 加工角度是指刀具路徑與刀具面X軸正向的夾角 5 Maximumstepdown 最大Z軸進給量 該參數用來設置Z方向兩相鄰刀具路徑層之間的最大距離 切深 也稱背吃刀量 a 切深較大時的加工效果 b 切深較小時的加工效果 圖6 11最大切深的設定 6 Plungecontrol Z方向控制 該參數用來設置粗加工下刀和退刀時Z軸方向的移動方式 以防止刀具空切穿過已經切除毛坯的地方 系統提供了3種設定方式 Allowmultipleplungealongcut 切削路徑允許連續的下刀和提刀 刀具允許沿著曲面連續下刀或提刀 可用于加工多重凸凹工件的表面 Cutfromoneside 單側切削 僅沿工件的一側下刀或提刀 Cutfrombothside 雙側切削 沿工件的兩側下刀或提刀 7 定義下刀點 Promptforstartingpoint 系統將要求指定刀具路徑的起始點 以距指定點最近的角點作為刀具路徑的起始點 8 Z方向運動方式設置刀具沿曲面Z向的運動方式 即平行切削的刀具在曲面加工時 是否允許進行沿曲面的上升或下降切削 一般 允許沿曲面上升或下降切削可以得到較光滑的表面 AllownegativeZmotionalongsurface 負Z方向切削 允許刀具沿曲面負Z方向切削 AllowpositiveZmotionalongsurface 正Z方向切削 允許刀具沿曲面正Z方向切削 圖6 12切削深度對話框 9 Cutdepths 切削深度 10 Gapsettings 間隙設定 間隙是指在連續曲面中有缺口或曲面有斷開的地方 可設置刀具在不同間隙時的運動方式 即定義有間隙時的刀具動作 圖6 13間隙設定 1 Gapsize 容許間隙 設置系統允許的間隙值 2 Motion Gap 移動量小于容許間隙 設置當刀具的移動量小于容許間隙時刀具的移動方式 此時不提刀 Direct 橫越 刀具以直線切削方式 從前一個曲面刀具路徑的終點直接移動到下一個曲面刀具路徑的起點 Broken 打斷 將刀具移動量打斷成Z方向和XY方向的兩段切削 即刀具從前一個曲面刀具路徑的終點沿Z方向 或X Y方向 移動 然后再沿X Y方向 或Z方向 移動到下一個曲面刀具路徑的起點 Smooth 平滑 刀具路徑沿著平滑方式越過間隙 多用于高速加工 Followsurface s 沿著曲面 刀具從前一個曲面刀具路徑的終點 沿著曲面外形移動到另一個曲面刀具路徑的起點 Checkgapmotionforgouge 檢查刀具在間隙的過切情形 當出現圓鑿切削時 若移動量小于允許間隙系統將自動校準刀具路徑 3 Motion Gap 移動量大于容許間隙 設置移動量大于容許間隙時刀具的移動方式 平行銑削曲面粗加工實例 6 2 2平行銑削精加工 可以生成某一特定角度的平行銑削精加工刀具路徑 圖6 15Finishparallelparameters選項卡 6 3曲面放射狀加工 放射狀加工對工件表面產生放射狀的刀具路徑 適于旋轉曲面或實體加工 圖6 16RoughRadialParameters選項卡 6 3 1放射狀粗加工 1 Max angleincrement 最大角度增量 Max angleincrement用于設定曲面放射狀粗加工中 每兩條刀具路徑間的最大夾角 切削中的實際值小于設定值 如圖a所示 其最大角度增量為30 如圖b所示 其最大角度增量為10 b 圖6 17最大角度增量的設定 2 Startangle 起始角度 Startangle用于設定放射狀粗加工刀具路徑的起始角度 即第1刀的切削角度 如圖a所示 刀具路徑的起始角度為180 如圖b所示 刀具路徑的起始角度為90 a b 圖6 18起始角度的設定 3 Sweepangle 掃掠角度 Sweepangle用于設定放射狀粗加工刀具路徑的掃掠角度 其影響著刀具路徑的生成范圍 如圖a所示 刀具路徑的掃掠角度為180 如圖b所示 刀具路徑的掃掠角度為270 b 圖6 19掃掠角度的設定 a Startdistance 起始距離 Startdistance用于設定放射狀粗加工刀具路徑的中心點與路徑起始位置的距離 以避免在中心處刀具路徑過于密集 降低加工效率 如圖a所示 刀具路徑的起始距離為20 如圖b所示 刀具路徑的起始距離為40 b 圖6 20起始距離的設定 5 Startingpoint 下刀點 Startingpoint欄用于設置刀具路徑的起始點以及路徑方向 有兩種選擇 Startinside 從內開始 表示加工時刀具路徑從下刀點向外切削 Startouside 從外開始 表示加工時刀具路徑起始于外圍邊界并往內切削 b 圖6 21下刀點的設定 放射狀曲面粗加工實例 圖6 22Finishradialparameter選項卡 6 3 2放射狀精加工 6 4曲面流線加工 曲面流線加工對工件產生沿曲面流線方向的加工路徑 適于單一 規則曲面或實體加工 圖6 23Roughflowlineparameters選項卡 6 4 1流線粗加工 1 Cutcontrol 切削方向控制 Cutcontrol欄用于曲面流線加工時 控制刀具沿曲面切削方向的切削運動 Distance 距離 設定沿曲面切削方向的切削進給量 它決定著刀具移動距離的大小 Totaltolerance 切削方向之誤差 設定曲面刀具路徑的精確程度 即刀具路徑與曲面之間允許的最大弦差 該設置值越小則產生的刀具路徑越精確 圖6 24切削控制 Checkflowlinemotionforgouge 過切檢查 對刀具切削路徑執行過切檢查 如臨近過切 系統會對刀具路徑進行自動調整 2 Cutcontrol 截斷方向控制 Cutcontrol欄用于曲面流線加工時 設定刀具路徑中計算截斷方向進刀距離的方法 Distance 距離 設定一個值 作為刀具于相鄰兩個切削方向路徑間切削時的步進距離 即截斷方向的進刀量 Scallopheight 殘脊高度 設定曲面流線加工中允許殘留的余料最大扇形高度 即殘脊高度 系統將依據該高度值自動計算刀具于截斷方向的進刀量 圖6 25殘脊高度 一般 當曲面的曲率半徑較大且沒有尖銳的形狀 或是不需要非常精密的加工 常用固定步進距離來設定進刀量 當曲面的曲率半徑較小且有尖銳的形狀 或是需要非常精密的加工 則應采用殘脊高度的方式來設定進刀量 在完成所有參數的設置并確認后 系統會顯示Flowline菜單并在繪圖區顯示刀具偏移方向 切削方向 每一層刀具路徑移動方向及刀具路徑起始點 如圖6 26所示 圖6 26曲面流線加工菜單 b 圖6 27刀補方向 1 Offset 刀補方向 改變刀具路徑的偏移方向 b 圖6 28刀具路徑方向 2 Cutdir 刀具路徑方向 改變刀具路徑的方向 圖6 29每層方向 3 Stepdir 每層方向 改變每層刀具路徑移動的方向 圖6 30起點 4 Start 起點 改變刀具路徑的起點位置 5 Poltedges 邊界顯示 以不同的顏色來顯示不同的邊界類型 自由邊界 部分共同邊界和共同邊界 曲面流線粗加工 6 4 2流線精加工 圖6 31Finishflowlineparameters選項卡 6 5曲面等高外形加工 等高外形加工的特點是它的加工路徑產生在相同的等高輪廓線上 對于接近零件形狀的毛坯 無需一層一層地對毛坯進行切削 選擇這種方法比較理想 6 5 1等高外形粗加工 圖6 32Roughcontourparameters選項卡 1 Directionofclosedcontours 封閉式外形的方向 Directionofclosedcontours用于設定等高外形加工中 封閉式外形的切削方向 Conventional 逆銑 和Climb 順銑 兩個選項 Start文本框用于設定刀具路徑的起始位置在等高線以下的距離 2 Directionofopencontours 開放式外形的方向 Directionofopencontours欄用于設定等高外形加工中 開放式外形的切削方向 Oneway 單向切削 和Zigzag 雙向切削 b 圖6 34開放式外形的切削方向 3 Transition 移動量 Transition欄用于設置當移動量小于容許間隙時刀具的移動方式 其中 Highspeed選項表示以平滑方式越過間隙 Ramp選項表示以直線方式直接橫越間隙 圖6 35移動量 4 Entry exitarc 進 退刀圓弧 可在曲面等高外形加工中 設定一段進 退刀弧形刀具路徑 其中 Radius文本框用于設定圓弧刀具路徑的半徑 Sweep文本框用于設定圓弧刀具路徑的掃描角度 圖6 36圓弧形式的進 退刀路徑 圖6 37銳角過渡 5 Cornerrounding 銳角過渡 該選項用于設定在銳角處 小于135 生成的圓弧刀具路徑的半徑值 如圖6 37所示 6 Ordercutsbottomtotop 由下至上切削 該選項用于設置等高外形加工時 刀具路徑從工件底部開始向上切削 在工件頂部結束 7 Shallow 淺平面 用于刪除或添加在淺平面處的刀具路徑 圖6 38ContourShallow對話框 6 5 2等高外形精加工 圖6 39Finishcontourparameters選項卡 6 6曲面投影加工 曲面投影加工將已有刀具路徑或幾何圖形 投影到要加工的曲面上生成粗加工刀具路徑 6 6 1投影粗加工 圖6 40Roughprojectparameters選項卡 其中 Projectiontype欄用于設定投影的方式 1 NCI 刀具路徑 選取已存在的NCI文件來進行投影 投影后的刀具路徑僅改變它的深度Z坐標 而不改變X和Y坐標 因此 在生成投影路徑之前應先創建好原始刀具路徑 圖6 41NCI投影刀具路徑 2 Curves 曲線 選取一條曲線或一組曲線來進行投影 系統要求在設定好曲面投影粗加工參數后必須選取所需的投影曲線 3 Points 點 選取一個點或一組點來進行投影 系統要求在設定好曲面投影粗加工參數后必須選取所需的投影點 圖6 42Curves投影刀具路徑 圖6 43Points投影刀具路徑 6 6 2投影精加工 圖6 44Finishprojectparameters選項卡 Adddepths選項用于設定是否增加Z軸方向的深度 勾選 系統將使用所選NCI文件的Z軸深度 作為投影后刀具路徑的深度 未勾選 系統將直接由曲面來決定投影后刀具路徑深度 6 7曲面挖槽粗加工 可產生在加工曲面及指定串連邊界間進行材料切削的刀具路徑 即依曲面形態產生一個曲面的挖槽粗加工刀具路徑 圖6 45曲面挖槽刀具路徑 圖6 46曲面挖槽加工效果圖 圖6 47Finishpocketparameters選項卡 6 8曲面殘料粗加工 可用于清除其它加工模組未切削 或因直徑較大刀具未能切削所殘留的材料 該模組需要與其它加工模組配合使用 圖6 48Restmillparameters選項卡 圖6 49Restmaterialparaneters選項卡 1 computeremainingstockfrom 用于設置殘料粗加工中清除材料的方式 1 Allpreviousoperations 將前面各加工組不能切削的區域作為殘料粗加工的切削區域 2 Oneotheroperations 將某一個加工模組不能切削的區域 作為殘料加工的切削區域 3 Roughingtool 根據刀具直徑和刀角半徑來計算出殘料粗加工的切削區域 2 Adjustmentstoremainingstock 用于調整 即放大或縮小 定義的殘料粗加工區域 包含3個選項 1 Useremainingstockascomputedmakes 不改變定義的殘料粗加工區域 2 Adjustremainingstocktoignoresmall 允許殘留較小的尖角材料由后面的精加工來清除 以便提高加工速度 3 Adjustremainingstocktomillsmall 在殘料粗加工中需清除較小的尖角材料 6 9曲面插削粗加工 可以切削所有位于曲面與凹槽邊界間的材料 而生成粗加工刀具路徑 曲面插削粗加工是類似鉆孔的一種方法 它依曲面外形 在Z方向下降生成粗加工刀具路徑 以迅速去除粗加工余量 圖6 50插削加工效果圖 圖6 51Roughplungeparameters選項卡 6 10交線清角精加工 可在粗加工或精加工的交角處產生切削刀具路徑 用于清除殘留在交角內的材料 圖6 52交線清角刀具路徑 圖6 53Finishpencilparameters選項卡 6 11殘料清角精加工 可以生成用于