Mastercam曲面加工策略及應用經驗分享Mastercam曲面加工策略及應用經驗分享Byssg模具數控加工刀具的選擇和銑削曲面時要留意的問題1.刀具的選擇數控機床在加工模具時所采用的刀具多數與通用刀具相同。經常也使用機夾不重磨可轉位硬質合金刀片的銑刀。由于模具中有許多是由曲面構成的型腔，所以經常需要采用球頭刀以及環形刀（即立銑刀刀尖呈圓弧倒角狀）。2．銑削曲面時應注意的問題(1)粗銑粗銑時應根據被加工曲面給出的余量，用立銑刀按等高面一層一層地銑削，這種粗銑效率高。粗銑后的曲面類似于山坡上的梯田。臺階的高度視粗銑精度而定。(2)半精銑半精銑的目的是銑掉“梯田”的臺階，使被加工表面更接近于理論曲面，采用球頭銑刀一般為精加工工序留出0.5㎜左右的加工余量。半精加工的行距和步距可比精加工大。(3)精加工最終加工出理論曲面。用球頭銑刀精加工曲面時，一般用行切法。對于開敞性比較好的零件而言，行切的折返點應選在曲表的外面，即在編程時，應把曲面向外延伸一些。對開敞性不好的零件表面，由于折返時，切削速度的變化，很容易在已加工表面上及阻擋面上，留下由停頓和振動產生的刀痕。所以在加工和編程時，一是要在折返時降低進給速度，二是在編程時，被加工曲面折返點應稍離開阻擋面。對曲面與阻擋面相貫線應單作一個清根程序另外加工，這樣就會使被加工曲面與阻擋面光滑連接，而不致產生很大的刀痕。(4)球頭銑刀在銑削曲面時，其刀尖處的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面銑削比較平緩的曲面時，球刀刀尖切出的表面質量比較差，所以應適當地提高主軸轉速，另外還應避免用刀尖切削。(5)避免垂直下刀。平底圓柱銑刀有兩種，一種是端面有頂尖孔，其端刃不過中心。另一種是端面無頂尖孔，端刃相連且過中心。在銑削曲面時，有頂尖孔的端銑刀絕對不能像鉆頭似的向下垂直進刀，除非預先鉆有工藝孔。否則會把銑刀頂斷。如果用無頂尖孔的端刀時可以垂直向下進刀，但由于刀刃角度太小，軸向力很大，所以也應盡量避免。最好的辦法是向斜下方進刀，進到一定深度后再用側刃橫向切削。在銑削凹槽面時，可以預鉆出工藝孔以便下刀。用球頭銑刀垂直進刀的效果雖然比平底的端銑刀要好，但也因軸向力過大、影響切削效果的緣故，最好不使用這種下刀方式。(6)銑削曲面零件中，如果發現零件材料熱處理不好、有裂紋、組織不均勻等現象時，應及時停止加工，以免浪費工時。(7)在銑削模具型腔比較復雜的曲面時，一般需要較長的周期，因此，在每次開機銑削前應對機床、夾具、刀具進行適當的檢查，以免在中途發生故障，影響加工精度，甚至造成廢品。(8)在模具型腔銑削時，應根據加工表面的粗糙度適當掌握修銼余量。對于銑削比較困難的部位，如果加工表面粗糙度較差，應適當多留些修銼余量；而對于平面、直角溝槽等容易加工的部位，應盡量降低加工表面粗糙度值，減少修銼工作量，避免因大面積修銼而影響型腔曲面的精度。Mastercam的編程路徑第一,Mastercam9.1的二維銑削加工方式有四種:外型銑削、挖槽、鉆孔、面銑等(見圖1)。Contour:二維外型銑削。Drill:鉆孔。Pocket:二維挖槽。Face:銑面。這四個命令都不太復雜,但是在實際加工中卻很管用。只需要把各個命令的參數選項的意思弄清楚就很容易編寫出合理的程序。第二,Mastercam9.1的三維銑削,加工方式分為粗加工和精加工。粗加工中共有八個刀具路徑(見圖2)。精加工共有十個刀具路徑(見圖3)。在粗加工刀路和精加工刀路中,有五個刀路是一樣的名稱,Parallel、Radial、Project、Flowline、Contour,但是在編程的路徑并不是一樣,這是很多初學者很容易混淆的地方。Parallel(平行銑削):主要是對斜率比較小的平面進行加工,一般45度平行銑削加工出來的效果最佳。Radial(徑向銑削):這個刀具的路徑通過制定的原點成360度輻射狀生成刀具路徑,這個路徑最適合加工球面或類球面。Project(投影加工):將已經生成的2D刀具路徑投影到曲面上。Flowline(流線加工):對于一些曲面,我們可以通過這個命令讓刀具沿著曲面的橫向或縱向生成貼合曲面的刀具路徑。在曲面粗加工中,使用最多的命令要屬Pocket。因為一般切削類的曲面零件,在選擇曲面和外圍邊界后,留上一定的余量就開始挖槽,而Pocket命令中有九個刀具路徑選擇,適合很多形狀零件的加工,所以Pocket這個命令成為使用頻率最高的命令。在曲面精加工中,Contour、Shallow、Leftover、Scallop這四個命令的使用頻率也是比較高的。Contour(等高外形):對于比較陡的側面是不二的首選命令。Shallow(淺平面加工):對于斜率比較小曲面,這個刀具路徑能夠達到很好的加工效果,主要用來加工零件的上表面和底平面。Leftover(交線清角):自動計算兩個曲面交匯的地方,并用刀具沿交線的位置銑掉多余的材料。Scallop(3D環繞):當曲面是無規則的,而用其他命令都不太適合的時候,就可以用這個刀具路徑。但是這個刀具計算起來很復雜,而且生成的程序數據量很大。不到萬不得以的時候最好少用。第三,Mastercam9.1的多軸銑削有5個五軸加工路徑和一個四軸加工路徑(見圖4)。五軸銑床的價格很昂貴,在一般的企業中很少見。而四軸銑床在一般的企業中很常見,但是四軸編程的刀路就一個,而且程序中的參數也不是很復雜。其實對于數控機床的編程而言,難處不在自動編程的過程中,而是在編程之前對曲面和邊界輪廓的處理過程中。對于曲面和邊界輪廓的處理,并不是一天就能學會,而是日積月累的結果。UGCAM常見問題UGCAM常見問題本問答題作為本書最后的復習，主要針對UGCAM中的一些基本概念和基礎知識進行一下系統的總結，讀者也可以先不看答案，自己回答這些問題，作為學習本課程后的一個自我檢查。1：什么是操作？答：操作中包含了生成一個刀軌所需的全部信息。2：創建操作的目的是什么？答：創建操作的目的是存貯CAM的信息和生成刀軌。3：操作信息存貯在哪里？答：操作信息存貯在部件文件（.prt）中。4：一個操作可以生成多少個刀軌？答：只有一個。5：當加工零件上的平面時，選擇何種操作類型？答：當加工幾何體上的平面時，選擇操作類型的原則是使用平面銑。6：當粗加工曲面類的零件時，選擇何種操作類型？答：當粗加工曲面類的幾何體時，選擇型腔銑操作。7：當精加工曲面類的零件時，選擇何種操作類型?答：當精加工曲面類的零件時，選擇固定軸曲面輪廓銑操作。8：在加工裝配件中是否包含實際的幾何體？答：一般情況下，加工裝配件中沒有實際的幾何體，但是有時也可以包含毛坯幾何體。9：創建和使用加工裝配件的目的是什么？答：創建和使用加工裝配件，可以使不同的部門共同使用各個部件文件，這些部件文件是寫保護的。這樣可以保護部件文件的數據，避免不必要的重復建模，節省磁盤空間和內存。10：在加工裝配件時使用的是什么方法?答：使用的是主模型方法。11：在打開一個部件文件，創建操作時，是否每次都需要選擇加工環境?答：如果打開的這個部件文件中沒有任何加工的信息，或是第一次進入加工應用，則需要選擇加工環境，當一個部件文件中已經存在操作或加工信息時，就不需要再選擇加工環境。12：進入加工應用模塊后，UG界面中有那些對話框是加工應用所特有的？答：進入加工應用模塊后，創建對話框，操作導航工具是加工應用特有的也是常用的對話框。13：創建對話框可以創建哪些加工對象?答：創建對話框可以創建操作、刀具、幾何體、方法和程序。14：操作導航工具有哪幾種視圖顯示方式?答：操作導航工具有四個視圖：程序順序、刀具、幾何體和加工方法。?15：刀軌輸出是按照哪個視圖的順序?答：刀軌按照程序順序視圖中的順序輸出。16：為什么要在創建操作前先要創建程序、刀具、幾何體和方法等父節點組？答：在創建操作前先創建程序、刀具、幾何體和方法等父節點組的好處一是可以減小部件文件的大小，二是在只需要選擇對應的父節點組即可快速容易地創建多個操作。三是操作與它的父節點組之間具有相關性，操作繼承了父節點組的信息，修改父節點組后，只需重新生成刀軌即可。17：操作中使用的刀具可以用什么方法得到?答：有兩種方法可以得到所需的刀具：創建刀具和從刀具庫中調入（Retrieve）刀具。18：創建了一把刀具后，它能否作為父節點組呢?答：可以。因為刀具可以包含操作，如果把一個操作從一把刀具下移動到另一把刀具下，這個操作將繼承新的刀具的設置。19：創建方法對話框有哪些作用?答：創建方法對話框可以設置粗加工或精加工選項（如，零件余量、內公差和外公差），可以設置顯示選項，可以計算進給速度和主軸轉速。20：創建程序對話框有哪些作用?答：用來對操作分類和排序，決定刀軌輸出時的順序，在大多數情況下，不需要創建新的程序父節點組，而是利用UG缺省的程序父節點組。21：操作從它的程序父節點組中繼承了什么信息?答：沒有繼承任何信息。把操作從一個父節點組下移動到另一個父節點組下后，沒有改變該操作的任何設置。22：既然程序父節點組不會向操作中傳遞任何信息，那么為什么還要創建程序父節點組呢？答：雖然程序父節點組不會向操作中傳遞任何信息，但是它的存在是十分必要的，因為在操作導航工具的程序順序視圖中刀軌的排列順序決定了它們的輸出順序。23：在加工應用模塊中，工作坐標系（WCS）有什么特殊的作用?答：在加工應用模塊中，所有輸入的坐標值（如，FROM點）、矢量（如I，J，K）以及安全平面的位置（如ZC=30）等均相對于WCS。24：什么是加工坐標系（MCS）?答：加工坐標系決定了刀軌的零點，刀軌中的坐標值均相對于加工坐標系。另外在沒有定義刀軸方向時，缺省的刀軸方向為MCS的+ZM。25；用哪個對話框創建MCS?答：MCS是在創建幾何體對話框中創建的，在操作導航工具的幾何體視圖中是一個加工坐標系父節點組。26；在UGCAM中可以創建幾個MCS?答：在UGCAM中，MCS的數量不限，可以根據實際需要創建多個MCS。27：如果創建了多個MCS的父節點組，每個MCS下可以列出那些操作？答：凡是使用這個加工坐標系的操作都應列在這個MCS父節點組下。28：平面銑使用何種類型的幾何體？答：平面銑使用邊界幾何體。29：應該為平面銑操作創建何種類型的幾何體父節點組?答：Mill_Bnd。?30：請列舉出UGCAM中常用的幾種切削方法。答：UGCAM中常用的切削方法包括：Zig，Zig-Zag,ZigwithContour,FollowPart,FollowPeriphery,Profile,StandardDrive等.31：在每種操作類型中，有哪些共同的設置?試舉出三個參數。答：Engage/Retract,Stock,ClearancePlane,FeedRates和CheckGeometry等。32：可以用于平面銑操作的幾何體父節點組有哪些?答：Mill_Bnd和MCS。33：可以用于型腔銑操作的幾何體父節點組有哪些?答：Mill_Geom和MCS。34：型腔銑操作可以加工哪種類型的幾何體?答：型腔和型芯。35：在型腔銑中刀具切削時是否有Z軸方向的運動?答：沒有。因為型腔銑是兩軸聯動的操作類型，所以在切削運動中刀具沒有Z軸方向的運動。36：缺省的切削區間的位置在哪里？答：缺省的切削區間是從零件或毛坯的頂部到底部。37：什么是頂部切削層（TopLevel）?答：頂部切削層是第一個區間的頂部，即開始切削的地方。38：什么是區間頂部（RangeTop）?答：區間頂部是某個區間的頂部，也是上一個區間的底部。39：在型腔銑中，生成刀軌時如果出現這樣一個警告信息：ToolCannotCutintoAnyLevel，這時應檢查哪些設置？答：出現這個警告信息，首先要檢查刀軸方向和加工坐標系的ZM是否正確，再檢查刀具是否太大，最后檢查切削區間的設置是否正確。40：平面銑和型腔銑中各用什么參數定義切削深度？答：平面銑中用CutDepth選項定義切削深度，型腔銑中用CutLevel選項。41：在固定軸曲面輪廓銑中除了選擇零件幾何體外，還可以用什么進一步引導刀具的運動？答：用驅動幾何體可以進一步引導刀具運動。42：選擇各種驅動方法的依據是什么？答：根據被加工的幾何體（如，曲線、曲面還是邊界）和刀軌的類型（如，螺旋狀還是放射線狀）選擇驅動方法。43：非切削運動中的工作狀況（Case）是什么意思？答：非切削運動中的工作狀況是指該運動用在什么時候，如初始的進刀運動，其工作狀況為Initial。44：定義非切削運動幾何體時用Accept和ReturnCurrent中的哪個選項接受該幾何體？答：用ReturnCurrent。定義非切削運動幾何體時只有用ReturnCurrent才會接受當前的幾何體。45：可以用點位加工操作加工的幾何體包括哪些？答：點位加工操作可以加工孔、點、圓弧和圓等類型的幾何體。46：在一個點位加工操作中最多可以定義幾個循環參數組？答：5個。MastrecamUG的運用心得用Mastercam和UG多年了，借此論壇談一談我用Mastercam和UG之心得體會。一、2D銑削Mastercam編程的特色是快捷、方便。這一特色體現在2D刀路上尤為突出。1、Mastercam的串聯非常快捷，只要你抽出的曲線是連續的。若不連續，也非常容易檢查出來哪里有斷點。一個簡單的方法是：用分析命令，將公差設為最少，為0.00005，然后去選擇看似連續的曲線，通不過的地方就是有問題的。可用曲線融接的方法迅速搞定。總之，在Mastercam中，只要先將加工零件的輪廓邊現、臺階線、孔、槽位線等等，全部搞定，接下來的cam操作就很方便了。2、由于Mastercam的2d串聯方便快速，所以不論你一次性加工的工件含有多少輪廓線，總是很容易的全部選取下來。一個特大的好處是：串聯的起始處便是進刀圓弧（通常要設定進刀弧）所在處。這一點，至少是UG目前的任何版本望塵莫及的。3、流道或多曲線加工時，往往有許多的曲線要選取，由于不需要偏置刀半徑，在Mastercam中，可以用框選法一次選取。而在UG中，則要一條一條的選取，可以想象這個工作有多么繁雜！UG的2d加工的不便之處：雖然我很喜歡UG，但如果我說，UG的2d銑削功能與Mastercam不相伯仲，那一定是言不由衷的話。1、不能像Mastercam那樣，一次性串聯選取多個輪廓，而是必須選取一個線串后，點擊“選取下一邊界”，才可以繼續選取。并且，若是開放與封閉的線串雜在一起，則每次都要設定；還有，刀半徑偏置的也要特別注意，一不留神，沒準方向就反了。不像Mastercam，串聯開始的左邊便是刀具偏置的方向。2、流道或多曲線加工時，往往有許多的曲線要選取，在UG中，要一條一條的選取，可以想象這個工作有多么繁雜！而Mastercam可以輕松搞定！3、2D銑的進刀弧的位置。這是很重要的。在UG中，需要一個輪廓一個輪廓的設定進刀點的位置。需要注意的是：在UG的”planarprofile“中，根本就沒有設定這一參數的地方，你沒辦法定義進刀點！當然，這個問題可以在toolpath中的customizedialog中調用出來。或者修改樣板檔，就不用以后每次都修改設置了。若不知道如何調用，可選擇planarmill的操作，在cutmethod中，選profile的走刀方式。二、3D曲面挖槽：Mastercam的開粗1、鑼銅公或公模，最好不要在工件里面下刀。Mastercam可以方便的選取一個點作為每次的下刀點，當然這個點在工件外，但也不要偏離工件太遠。Mastercam的這一功能設計得非常好，提刀少，效率高，且基本上可以保證下刀點在同一點，加工比較安全。2、若用此方式鑼型腔，或銅公的低洼處，螺旋下刀很重要，螺旋下刀角度盡可能少點。銅料３到５度適宜，鋼料不要超過５度，我以為最好２度。加工起來比較平穩，沒什么大的噪音。3、一個重要的設定：ifallentryattemptsfail請選擇skip。否則，銑到底部不能螺旋或斜線下刀時，就會直插下來。幾年來我的好幾個同事在鑼型腔鑼到底部的時候，機床常常發出尖銳的插刀聲音。顯然原因出在這里。4、一個絕招：曲面挖槽時，在螺旋下刀參數欄中，將“followboundary”打上勾。這個功能也許用到的人不多。可作用卻是大大的好。它可以令刀具下到工件的最深處，且環繞式下刀，而不是直插！UG的挖槽開粗：１、即cavitymill。很多人都反映UG的開粗加工，抬刀太多。平心而論，UG的抬刀確實比Mastercam多得多，用慣Mastercam的人，可能很不習慣UG的不厭其煩的反復抬刀。實在講，跳刀多至多影響效率和質量，如果因為不安全的抬刀而導致撞刀，損壞工件，甚至傷到機床，那才真是一件令人痛心的事！２、UG的粗加工的減少抬刀的方法：在cutmethod中，選取followperiphery。在cutting中的cutdirection中，選取inward.將islandcleanup打勾。３、抬刀頻繁，效率更高：另一種相近的方法，即是通常說的抬刀多的那種：followpart.這種刀路其實也是蠻好的，雖然抬刀多，但只要機床的快速移動的按鍵是打上的話，并不影響什么效率。反而這種走法，效率更高。不信的話，細心的朋友可以去比較一下兩者的刀路顯示，再比較一下兩者所產生的nc程式的大小就知道了。４、如何不撞機：由于機器的不同，雖然同樣的設置，有的人從不因橫越而撞機，而有的機器則屢試不爽。一個確保安全、萬無一失、絕對有效的方法即是：設置transfermethod（即橫越方式）為：clearanceplane(安全平面）。別胡思亂想其他的方法了。三、3Ｄ流道的加工：注意是3D而不是2D；是坡度較大的3D而不是較平坦的3D。１、在Mastercam中，如果是加工較平坦的3d面的流道，運用3d曲線加工的功能最好。但如果破度較大，或者像波浪形一樣。便要用投影加工的方法，將3d流道的中心線投影到面上。然后分許多次負補正的往下加工到球刀刀半徑的深度。不可圖簡單用transform的方法往下偏移。至于為何，仔細想一想就會知道了。２、UG銑3D流道有幾種方法。基本上和Mastercam相同。也是用投影加工中的curve/point或boundary的方法，兩者的原理是一樣的。但UG一個程式就可以做出來。如果選擇boundary，走刀方式應是forfile。否則刀路生不出來。四、關于平行銑削：不管是Mastercam還是UG，這種加工方式的使用率最高。但共同的缺點是：有一邊陡峭的地方會銑得不好。１、Mastercam中有一個絕好的走刀方式，是曲面精加工中的scallop。Mastercam中的此刀路非常好用，有人反映說計算費時。但如果誤差設為一個絲，計算速度也不慢，加工出來的效果已經很好了。我比較過，公差一絲和半絲鑼出來的東西看起來差不多。２、UG也有這一功能，是areamilling中followperiphery、onpart的走刀方式。但在UG中，此法后處理出來的nc非常大，以至在一些機床上的加工速度跟不上nc程式里的F值，驟快驟慢，對機床和工件都不好。除非是中加工，公差可以設得大沒有問題，但精加工就似乎不太行了。所以，這一功能理論上雖好，但對一些機器來說，相當于雞肋！五、關于清角：１、Mastercam的清角比UG計算稍微慢些。２、但UG的清角，如果是曲面不太好，或選用的刀支不合理，很容易過切！我說的是曲面加工中的清角。３、不論是用Mastercam還是UG，清角一定要用從外向內（即角落）的方式。這在Mastercam里是預設好的，在UG里需要自己去選取。六、關于刀具的調用：１、在Mastercam里，建立一把刀具的同時就設定刀具的直徑、r角、轉數，進給率等參數一次性設定好。以后調用此刀時，就不需要每次都設定轉數，進給率了。２、但在UG中卻不行（或許有，但本人還不會用）。不同的操作調用同一把刀具，而轉數和進給率等卻要重新輸入，無疑有點麻煩。不過值得安慰的是，如果操作已經計算出來，但突然想起忘了輸入轉數、進給率，或者輸錯了，那么就可以事后修改，不必重新計算刀路。還可以選擇多個操作來一次性修改和統一轉數、進給率等。這一點，卻是Mastercam做不到的。七、平行銑削的深度設定：１、Mastercam里，曲面加工也能定義銑削深度，這是一個絕好的功能！２、在UG里，曲面加工不可以定義切削深度，這是一個缺點！雖有修整功能，但也只能修整xy平面的刀路，不能修整yz、xz平面的刀路。３、有些情況下，可能不想讓球刀銑那么深，或者計算出來發現銑到下面的平面了，只要稍微淺一點點就可以了，在Mastercam里，就可以通過調整cutdepths而得到很好的控制，保證刀具不碰到底下的平面。４、在UG里，就沒有這么方便了，需要建輔助面來控制。在這一點上，UG比不上Mastercam！八、關于平刀補正的問題：銑曲面時，Mastercam（據說x版本的可以，但我沒試過）和UG都不能將平刀作負值補正。我覺得最好的辦法是編程時，將刀的實際大小減去單邊負補正量*2。有人說給刀加個r角就可以負補正。這真是沒有好好去研究才這樣說和做的。加r角不是不可