mastercam数控车床自动编程软件实训操作.docx

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mastercam数控车床自动编程软件实训操作

第六章数控车床自动编程软件实训操作

第一节数控车床CAD/CAM自动编程软件介绍

现在的CAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）已经显示出了它的巨大潜力，在机械制造工业方面已经占据了主导地位。

使用CNC/CAM系统产生的CNC程序代码可以替代传统的手工程序制作。

Mastercam具有强大的计算机辅助设计和计算机辅助制造功能，集工件的二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能于一身，并提供友好的人机交互，是当今广泛使用的计算机辅助设计和计算机辅助制造软件。

图6－1图6－2

启动MastercamLathev8.0后，出现如图6－1所示的欢迎画面，进入MastercamLathev8.0后它的窗口界面如图6－2所示。

MastercamLathev8.0的窗口界面主要由标题栏、工具栏、主功能列表区、子功能列表区、工作区和系统提示区组成，如图6－2所示。

一、工具栏

MastercamLathev8.0的工具栏位于主窗口的上方，当光标移动到每个按钮上时，MastercamLathev8.0会自动显示其对应的功能，如图6－3所示。

图6－3

图6－4为单击“下一页”按钮，可以看到其它的快捷按钮，这些按钮在主功能列表区和子功能列表区都能找到相应的命令。

二、主功能列表区和子功能列表区

主功能列表区中显示可供用户选择的命令列表，如图6－5所示。

在主功能列表区有两个按钮，分别是“上层功能表”和“回主功能表”。

利用这两个按钮就可以在命令列表之间寻找需要的命令，并可以方便地返回到上一层命令列表或主功能列表。

图6－4

例如，单击“档案”命令，主功能列表区变成如图6－6所示的档案命令列表；再单击“档案转换”命令，进入如图6－7所示的档案转换命令列表；单击“DXF”命令，进入如图6－8所示的命令列表；单击“读取”可以转换其它CAD/CAM软件中输出的图形。

最后单击“回主功能表”按钮，就回到如图6－5所示的主功能列表区。

子功能列表区在Lathe中的应用不多，因此不展开说明。

图6－5图6－6图6－7图6－8图6－9

三、系统提示区

图6－10

在屏幕的下方有一个专门向用户提供信息其区域，叫做系统提示区，如图6－9所示，系统提示区在适当的时候会提供相应的信息，以帮助用户完成所需的操作。

四、文件操作

MastercamLathev8.0打开和存储的文件格式是以MC8或GE3为后缀名。

1.新建文件

在主功能列表区依次单击“档案”、“开启新档”命令，系统弹出如图6－10所示的提示框，单击“是”按钮，即可建立一个以MC8为后缀名的文件。

2.打开文件

在主功能列表区依次单击“档案”→“取档”命令，弹出如图6－11所示的“请指定欲读取之档名”对话框，在对话框中选择文件名后单击“Open”按钮，即可打开文件。

3.存储文件

在主功能列表区依次单击“档案”→“存档”命令，如果第一次存储，系统将弹出如图6－12“请指定欲写出之档名”对话框，找到文件的存储位置，然后单击“存档”按钮，即可存储文件；如果是非第一次存储，则在单击“存档”命令时，系统首先弹出图6－12所示的对话框，再单击“存档”按钮时，系统弹出如图6－13所示的对话框，单击“是”，即可存储已有文件。

图6－11图6－12

图6－13

第二节MastercamLathev8.0的图形绘制与修整

数控车床中加工的零件，完全可以由二维图形所定义，因此图形的精确生成是很重要的。

图6－14图6－15

MastercamLathev8.0中的图形，有两种方法得到，一是由其它CAD/CAM软件所绘制的平面或实体，输出为DXF、IGES、DWG等文件格式后，通过档案转换而得；二是直接绘制。

注意在档案转换前绘制的图形或直接在MastercamLathev8.0中绘制图形，不必像在AutoCAD中那样把零件所有轮廓线全部都画出来，只需要画出其加工部分的轮廓线即可。

例如图6－14为所需加工的零件图，而图6－15为轮廓循环加工所需绘制的图（图中粗黑线部分）。

一、图形的档案转换

由于加工的零件主要由二维图形所定义，所以图形一般可以在AutoCAD中绘制。

在AutoCAD中绘制完图形，保存文件时在文件类型框中选取后缀为DXF的文件格式（当然文件类型版本尽可能选低一些），如图6－16所示。

打开MastercamLathev8.0，依次按图6－5～图6－8打开，单击“读取”命令，系统弹出如图6－17

图6－16图6－17

所示对话框，选择需要的文件，单击“打开”，此时系统又会弹出如图6－18所示的对话框，单击“确定”即可。

此时可能在MastercamLathev8.0的工作区内什么也没有，单击“适度化”按钮，此时在工作区显示出转换后的图形。

但必须对图形作进一步的处理，具体操作如下：

首先单击“回主功能表”，然后在主功能列表区依次单击“转换”→“平移”→“所有的”→“图素”→“执行”→“两点间”→单击图形上最右端与轴线的交点（或端点）→“原点”，在弹出的对话框中（图6－19）单击“确定”，再单击一下“适度化”按钮。

此时，在工作区显示出零件的图形，零件的坐标原点在工件最右端的轴心线上，如图6－15所示。

图6－18图6－19

二、图形绘制

图6－20

在MastercamLathev8.0的绘图功能中，主要包括点、直线、圆弧、倒圆角、曲线、曲面曲线、矩形、尺寸标注、倒角、文字、椭圆、多边形等。

下面主要介绍直线与圆弧的绘制。

1.直线的绘制

在主功能列表区单击“直线”就进入如图6－20的画线命令列表。

（1）水平线绘制过程如下：

1）在工作区选择一个位置单击一下（或直接输入端点坐标值，如图6－21所示），确定一个端点。

2）使用鼠标水平拉出一段距离，然后单击左键确定另一个端点，此时在系统提示区出现如图6－22所示的提示，输入该水平线所在的d位置值（注意在MastercamLathev8.0中，系统默认直径绘图，即水平线间的实际距离为零件的半径差），然后按回车键即可。

图6－21图6－22图6－23

（2）垂直线绘制过程如下：

1）在工作区选择一个位置单击一下（或直接输入端点坐标值），确定一个端点。

图6－24

2）使用鼠标垂直拉出一段距离，然后单击左键确定另一个端点，此时在系统提示区出现如图6－23所示的提示，输入该垂直线所在的Z位置值，然后按回车键即可。

（3）任意线段段绘制过程如下：

1）在工作区已有的图上采用抓点模式确定一个端点（或直接输入端点坐标值）。

2）使用抓点模式确定另一个端点（或直接输入端点坐标值）。

2.圆弧的绘制

在主功能列表区单击“圆弧”就进入如图6－24的绘制圆弧命令列表。

图6－25

（1）点半（直）径圆绘制过程如下：

1）在系统提示区输入圆的半（直）径值。

2）在工作区已有的图上采用抓点模式确定圆心（或直接输入圆心坐标值）。

（2）两点画弧绘制过程如下：

1）在工作区已有的图上采用抓点模式确定第一点（或直接输入坐标值）。

2）在工作区已有的图上采用抓点模式确定第二点（或直接输入坐标值）。

3）在提示区输入半径值，此时在工作区出现两个圆，如图6－25所示，单击你所需的圆弧。

图6－26

（3）切弧单击“切弧”，进入如图6－26所示的画切弧命令列表，有切一个物体、切两个物体、切三个物体、中心线、切圆外点、动态绘弧等，具体操作注意系统提示区提示。

3.绘图举例

例如要绘制图6－15中的粗线轮廓部分，其绘制过程如下：

“回主功能表”→“档案”→“开启新档”→“是”（如果原来已绘图，进一步会提示你是否存档，存档按存储文件的方法进行）→“回主功能表”→“绘图”→“画弧”→“点半径圆”→输入半径9，按回车键→输入（0，－9），按回车键→“上层功能表”→“切弧”→“切一物体”→单击已画圆→点取上面的四等分位→输入半径5，按回车键（此时出现上下两个切圆）→单击上切圆的左侧→“回主功能表”→“绘图”→“直线”→“水平线”（依次画出直径分别为22、26、30、32、38、41的六条水平线）→“上层功能表”→“垂直线”（依次画出Z位置分别为－13、－23、－25、－48、－56、－66、－76的七条垂直线）→“上层功能表”→“任意线段”→利用抓点画出倒角及R5圆弧到倒角间的斜线→“删除”（删除Z为－13、－23、－25的三条垂直线及直径为22的水平线）→“回主功能表”。

所画之图如图6－27所示。

图6－27图6－28图6－29

三、图形的修整

对于绘制好的图形，必须作进一步的修整才能符合我们的需求。

在主功能列表区单击“修整”，进入如图6－28所示的修整命令列表。

单击“修剪延伸”，进入如图6－29所示的修剪延伸命令列表。

单击“两个物体”，在工作区从左上开始进行修剪，注意在修剪时应单击所保留的图线，最后删除多余的线，就成了如图6－30所示的轮廓线图。

注意切槽处的倒角不考虑，在切槽加工时由参数设定。

图6－30

第三节MastercamLathev8.0的刀具路径基本操作

在主功能列表区单击“刀具路径”，就进入图6－31所示的车床刀具路径命令列表，列表中列出了MastercamLathev8.0所能进行的车削加工，包括简式加工（下级列表有：

粗车、精车、径向车削）、粗车、精车、径向车削、钻孔、车螺纹、截断、循环切削（下级列表有：

粗车、精车、径向车削、外形重复）等其它加工方式。

图6－31

简式加工与车床刀具路径列表下的粗车、精车、径向车削及循环切削之间有以下相同及不同点：

1.简式加工下的粗车、精车与车床刀具路径命令列表下的粗车、精车的加工轨迹是相同的。

在简式加工下，粗车完毕后进行精车，系统会自动选择上次的加工轮廓进行；而在车床刀具路径命令列表下，粗车完毕后再进行精车，必须人工重新选择加工轮廓（一般采用单击“选择上次”）。

2.循环切削下的粗车、精车与上面的加工轨迹有所不同，循环加工在进行粗、精加工时碰到凹槽时会根据外圆车刀的副偏角情况而往槽内进行切削加工一部分。

因此，如果你所使用的车刀（一般为可转位刀片）与MastercamLathev8.0中选择的可转位刀片的所有角度都相同，那么可以采用循环切削；但实际上是不可能全部相同的，因此在画零件轮廓图时，零件轮廓必须满足这样的条件：

d随－Z方向变化时，只允许从小到大，中间不允许有任何的d值变小；如果必须画上凹槽，那么不推荐使用循环切削下的粗车与精车，以免造成过切。

3.循环切削下的粗车、精车与简式加工下的粗车、精车及车床刀具路径命令列表下的粗车、精车在进刀粗车（精车）参数方面也不相同。

循环切削下没有－Z方向的进刀延伸量设置，它为默认设置；而简式加工等可以人工设置。

4.对于有右端面的零件，有时可能会采用不先车端面，而直接由粗车、精车加工形成，那么在选择切削方法时应注意。

循环切削下，在粗车完毕进入精车时，其快速进刀是在毛坯直径外Z接近0处（假设坐标原点在端面与轴线的交点处）沿－d方向进行的，如图6－32所示，如果毛坯所留轴向余量较多，那么肯定崩刀。

而在简式加工或车床刀具路径命令列表下的粗车、精车情况下，其快速进刀是在设置的进刀延伸量（Z方向）处先沿－d至轴线，然后沿－Z以进给方式运动到Z0，如图6－33所示。

图6－32图6－33图6－34

5.循环切削下的“外形重复”，主要用于锻、铸类毛坯，其外形与实际轮廓接近，只需沿轮廓进行重复加工即可。

一、车端面

车端面的操作过程如下：

1.打开、转换或新建所需加工的零件轮廓图。

图6－35

2.在主功能列表区开始依次单击“刀具路径”→“车端面”→直接输入（41，0）（假定零件毛坯直径为40mm），按回车→输入（0，0），按回车，在工作区的图上显示出车端面所决定的两个“点”，如图6－34所示，同时系

图6－36图6－37

图6－38图6－39

统弹出如图6－35所示的车端面对话框，双击刀具图形，系统将弹出如图6－36所示的刀具设置对话框，在该对话框中可以选择刀片及刀杆的形状、尺寸、补正位置等。

3.设定好刀具参数和加工切削参数，单击“确定”，此时在工作区显示出车端面的刀具轨迹，如图6－37所示。

二、粗车

粗车的操作过程如下：

1.打开、转换或新建所需加工的零件轮廓图，如图6－15中粗线部分。

2.在主功能列表区开始依次单击“刀具路径”→“粗车”→在如图6－38所示的粗车命令列表中单击“窗选”，进入如图6－39所示的串连命令列表，点矩形→在工作区用矩形框中整个图形→在图形原点处单击，主功能列表将返回到图6－38→单击“执行”，系统弹出如图6－40所示的粗车对话框。

图6－40

3.设定好刀具参数和粗车切削参数，单击“确定”，此时在工作区显示出粗车的刀具轨迹，如图6－41所示，同时主功能表返回到图6－31所示的车床刀具路径命令列表。

图6－41

三、精车

在轮廓加工中，一般粗车完毕后马上进行精加工，操作过程如下：

1.在粗车完毕返回到刀具路径命令的列表中，单击“精车”、进入如图6－38相类似的精车列表，在该列表中单击“选择上次”与“执行”，系统弹出与图6－40相类似的精车对话框。

图6－42

2.设定好刀具参数和精车切削参数，单击“确定”，此时在工作区显示出精车的刀具轨迹，如图6－42所示，同时主功能表返回到图6－31所示的车床刀具路径命令列表。

图6－44

图6－43

粗车、精车设置完毕后，其最终的加工效果如何呢？

在MastercamLathev8.0中提供了强大的二维及三维模拟功能，单击图6－31中的“操作管理”，系统弹出如图6－43所示的“操作管理员”对话框，在该对话框的“ToolpathGroup#1”下列出了已设定的加工种类（如粗车、精车等），在每项加工种类下又列出了：

参数（双击进入图6－40所示的对话框，可以重新设置加工参数）；车刀（双击进入图6－36所示的车刀设置对话框，可以重新设置刀具）；图形（双击进入图6－44所示串连对话框，在框中右击“串连1”将弹出如图6－45所示的右键菜单，可以重新选择加工轮廓、方向等）；D:

\MCAM8\LATHE\NCI\11.NCI－5.7K（双击，主功能表进入“刀具路径模拟”命令列表，如图6－46所示。

在键盘上按“S”键手动控制刀具路径模拟；按“R”键自动执行刀具路径模拟。

但该项与图6－43中右侧的“刀具路径模拟”按钮有所不同，该项只能模拟所在的一种加工种类；而“刀具路径模拟”按钮可以模拟一种或多种加工种类）。

以上参数、车刀、图形中，任何一项方式改变，都需单击图6－43右侧的“重新计算”按钮，否则后面的操作无法继续进行。

在图6－43所示的对话框右侧单击“全选”、“刀具路径模拟”，主功能表进入图6－46的刀具路径模拟命令列表，用键盘上的“S”键或“R”键进行刀具的路径模拟，如图6－47所示。

在图6－43所示的对话框右侧单击“全选”→“实体切削验证”，在工作区马上显示如图6－48所示的毛坯实体及“实体验证”控制栏，在控制栏中单击

，进入如图6－49所示的“实体验证之参数设定”对话框，在该对话框中的“其他项目”下选中“使用真实实体”，这样的实体验证更真实，单击“确定”后返回。

在控制栏中单击

，则工作区的实体在平面视图、1/4剖切等角视图、等角视图三者之间转换，便于观察。

单击

就能观察整个实体切削过程，如图6－50所示。

实体验证完毕后，关闭“实体验证”控制栏，返回图6－43。

为了便于后面的操作等，应把刀具路径关闭（图6－41中的路径线），右击“ToolpathGroup#1”，在右键菜单的“选项”→“刀具路径之显示”下点“关”，单击“确定”退出操作管理。

图6－45图6－46图6－47

图6－48图6－49

图6－50

四、径向车削

径向车削主要用于切槽、加工工件内凹轮廓等，如图6－51所示零件。

图6－52中的粗线部分，采用上面介绍的三种方法进行先加工。

（一）径向槽的加工

径向槽的加工操作过程如下：

1.打开所需加工的零件轮廓图（如图6－15所示）或在加工的零件图上添加切槽所需的辅助线（如图6－53所示中粗线部分）。

图6－51图6－52

图6－53

图6－54

2.在图6－31所示的车床刀具零件命令列表中单击“径向车削”，系统弹出如图6－54所示的“切槽之选项”对话框，一般选择“2点”，点“确定”，在图中利用抓点方式选取槽的最高点与对角的最低点（如图6－15、图6－53中的说明）。

图6－55图6－56

3.在主功能表中单击“上层功能表”，系统弹出如图6－55所示的径向车削设置对话框。

双击刀具图形进入刀具设置窗口，设置切槽刀的刀宽（一般用4mm宽的刀具），单击“确定”返回。

进入“Grooveshapeparameters”页面（图6－56），针对不同形状的槽，应作不同的设置：

①对于图6－14所示零件的

倒角（

），由于倒角一直到槽底，因此只要设置

锥度角即可；②对于倒角没有到槽底的情况（

），选中“倒角”并单击，进入如图6－57所示的“切槽之倒角”设置

图6－57

窗口，设置好宽度（注意应按槽径向最高点的尺寸进行设置。

如前面括号中的图，左侧槽高为3mm，右侧为1mm倒角，倒角到槽底的距离是1mm，那么在设置

倒角宽度时应取3－1＝2进行设置）；③对于非

的槽或由圆锥所形成的槽（如图6－51中右面的“槽”

），应添加适当的辅助线（在图6－52粗线的基础上添加到图6－53所示，共4条辅助线，且4条辅助线在径向必须等高），在进入图6－57所示的设置窗口时，并不是设置槽的宽度或高度，而是单击“选择倒角线”，在图中选取（如图6－53中所说明的）。

进入“Grooveroughparameters”页面，在“切削方向”中选择“Negative”。

设置完毕后单击“确定”，在工作区显示径向车削的加工路径。

图6－58

4.单击主功能表中的“操作管理”，同样可以进行刀具路径模拟或实体切削验证。

（二）内凹轮廓的加工

对于图6－51中R30的内凹圆弧的加工，亦属于径向切削，不过所用的刀具必须采用圆头刀，其操作过程如下：

1.打开或绘制所需加工的零件轮廓图，车端面、粗车及精车等加工设置完毕。

2.在加工的零件图上添加辅助线，如图6－53所示。

图6－59

3.在主功能列表区，单击“径向车削”，在图6－54所示的弹出对话框中选择“内/外边界”后点“确定”，主功能列表区变成如图6－58所示的命令列表，在工作区单击第一条边界（如圆弧），主功能列表区又变成如图6－59所示的命令列表，在该列表中单击“结束选择”，此时又返回到图6－58所示，再在工作区单击另一条边界（如斜直线），主功能列表区又变成图6－59，又一次单击“结束选择”，在返回图6－58所示的列表区中单击“执行”，系统将弹出如图6－60所示的对话框。

4.在图6－60所示的对话框中双击刀具图形，进入与图6－36相似的对话框，设置好圆头刀尺寸，并点“确定”返回。

进入““Grooveroughparameters”页面（如图6－61所示），除在“切削方向”中选择“Negative”外，还在“切槽之壁边”选择“平滑”，单击“参数”，进入如图6－62所示的“移除切槽之斜壁切削”对话框，在“移除之最小步进量”下输入0.001（如果该值取得较大，如0.2，则在曲线接近水平的槽底处出现只粗加工而不精加工的现象），点“确定”返回到图6－60。

5.单击“确定”，在工作区马上显示加工路径。

6.单击主功能表中的“操作管理”，同样可以进行刀具路径模拟或实体切削验证。

图6－63为图6－51所示零件进行车端面、粗车、精车及径向加工后的平面剖视实体验证图。

图6－60图6－61

图6－62图6－63

五、钻孔

对于如图6－64所示的零件，必须先钻孔后才能进行镗孔、车内螺纹等。

对于该零件在MastercamLathev8.0只需画出如图6－65中的粗线部分即可。

图6－64图6－65

钻孔的操作过程如下：

1.打开或绘制所需加工的零件轮廓图。

2.在图6－31所示的“车床单击路径”命令列表中单击“钻孔”，系统弹出如图6－66所示的车床钻孔对话框，双击刀具图形进入刀具设置对话框，设置好钻头的直径等参数。

3.单击“深孔钻”，进入另一界面（如图6－67所示），设置好钻孔深度，单击“确定”，在工作区显示钻孔的刀具路径。

图6－66图6－67

六、镗孔

镗孔是在钻孔的基础上进一步对孔进行加工，但在图6－31的“车床刀具路径”命令列表中没有镗孔的命令，那么该选择什么命令呢？

实际上还是选择“粗车”、“精车”命令，不过在选择刀具、设置进退刀量时应注意。

镗孔的操作过程如下：

1.打开或绘制所需加工的零件轮廓图。

图6－68图6－69

2.在图6－31所示的“车床刀具路径”命令列表中单击“粗车”，与前面粗车的操作相同，用矩形框中所要镗孔的轮廓，然后单击图6－65中所示的点。

3.在主功能命令列表区单击“确定”，系统弹出图6－40的对话框，在对话框的刀具栏中选择镗刀，此时在图6－40右侧对话框的“粗车方向/角度”栏下应是“内径”，单击该对话框的“进/退刀向量…”，进入如图6－68所示的对话框，进入“LeadOut”的另一对话框（图6－69），在“退刀向量”下的角度处填0；长度处填28（此长度必须比镗孔深度大，否则镗刀在快速退刀时会与零件碰撞），单击“确定”返回到图6－40所示的对话框。

设置好加工参数，单击“确定”后，在工作区显示出粗镗的路径（图6－70所示）。

图6－70

4.在主功能命令列表区继续单击“精车”→“选择上次”→“执行”，进入精车的设置对话框，设置好精车参数（刀具的进/退刀量同样要设置好），单击“确定”，在工作区又会显示出精镗的路径。

5.单击主功能表中的“操作管理”，同样可以进行刀具路径模拟或实体切削验证。

七、车螺纹

螺纹加工有内、外螺纹；左、右旋螺纹；锥螺纹等。

螺纹的左、右旋主要由刀架所处的位置；螺纹刀的正、反安装；主轴的旋转方向及进给方向等所确定，具体参见图6－71。

图6－71

在MastercamLathev8.0中，内、外螺纹的程序是以图6－71a）、c）的布置形式生成的。

但按c）布置形式车内螺纹时，螺纹车刀快速进刀方向在MastercamLathev8.0较难设置，所以不推荐此种刀具进给形式加工内螺纹。

为此应根据不同的情况作相应的调整：

1.在MastercamLathev8.0中如果是以图6－71a）所示的刀架、刀具布置形式和进给方向加工内、外螺纹时：

（1）数控车床刀架的实际布置形式如图6－71a）～d）所示，如需要加工的是右旋内、外螺纹，则刀具及进给方向就按a）设置，生成的程序中不需要修改；如需要加工的是左旋内、外螺纹，则刀具及进给方向应按b）设置，另外在所生成的程序中把切削螺纹时的主轴旋转指令从M3改为M4。

（2）数控车床刀架的实际布置形式如图6－71（e）～（h）所示，如需要加工的是右旋内、外螺纹，则刀具及进给方向应按e）设置，生成的程序中不需要修改；如需要加工的是左旋内、外螺纹，则刀具及进给方向就按f）设置，另外在所生成的程序中把切削螺纹时的主轴旋转指令从M3改为M4。

2.在