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1、mastercam二维零件设计及轮廓加工刀具路径第2章 二维零件设计及轮廓加工刀具路径二维零件设计是MasterCAM造型设计的基础，应用非常广泛。本章通过一个典型零件说明MasterCAM的零件造型、设计方法、编辑技巧及二维轮廓刀具路径的生成方法。2.1 零件设计过程及典型编辑方法的应用图 2-1图 2-2图2-1a为零件的立体图，图2-1b为此零件的标注尺寸，图2-2为加工过程仿真后的效果图。以下操作步骤为图2-1a中零件的设计、编辑过程。步骤一 基本设置层(Level)：1颜色(Color)：绿色(10)Z向深度控制：0线型(Style)：实线(Solid)线宽(Witdth)：2绘图面

2、(Cplane)：俯视图（T）视图面(Gview)：俯视图（T）步骤二 建立工件设计坐标系，绘制一矩形按功能键F9，在屏幕中间出现一个十字线，即为工件设计坐标系。绘制矩形方法如下：选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-矩形(Rectangle)-两点(2 points)输入左上方端点：-40，50 回车 右下方端点： 0，-50 回车结果如图2-3所示。 图 2-3 图 2-4步骤三 绘制圆选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-圆弧(Arc)-圆心、半径(Circ pt+rad)输入半径：50 回车 圆心：-80，0 回车按Esc键结束绘制圆。结果如图2

3、-4所示。步骤四 打断圆与直线选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-打断(Break)-两段(2 pieces)用鼠标拾取图2-4中的圆C1，并拾取断点位置于圆上P1位置，则圆被打断为两段，断点分别为P1和P2，如图2-4所示；拾取图2-4中的直线L1，并拾取断点位置于直线中点P3位置；打断后的图素与原图素只有拾取图素时才能分辨出，拾取选中的部分，颜色会发生变化。步骤五 修剪选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-修剪(Trim)-两图素(2 entities)用鼠标分别拾取图2-4所示的直线L1上位置P4和圆C1上位置P5，得到图2-5；用鼠标分别拾取图

4、2-5所示的直线上位置P1和圆上位置P2，得到图2-6。步骤六 绘制左上方斜线选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-直线(Line)-端点(Endpoints) 用鼠标拾取图2-6所示的直线端点P1，输入另一端点坐标：-30，50 回车得到图2-7。 图 2-5 图 2-6 图 2-7步骤七 修剪选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-修剪(Trim)-一图素(1 entity)用鼠标分别拾取图2-7所示的直线上位置P1和另一直线上位置P2，得到图2-8。 图2-8 图2-9 图2-10 图2-11步骤八 删除选择 主菜单(Main Menu)-删除(De

5、lete)用鼠标拾取图2-8所示的直线L1，则该直线被删除，如图2-9所示。步骤九 绘制折线选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-直线(Line)-折线(Multi) 用鼠标拾取图2-9所示的直线端点P1，依次输入另外两端点坐标：-20，-30 回车 -10，50 回车按下键盘上Esc键，结束折线绘制，并得到图2-10。步骤十 绘制1/4圆弧按下键盘上的F9键，关闭坐标显示。选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-圆弧(Arc)-极坐标(Polar)-圆心(Center pt)用鼠标拾取图2-10所示的圆心位置P1，通过键盘输入圆弧半径：20 回车起始角度

6、：180 回车终止角度：270 回车得到图2-11。步骤十一 修剪选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-修剪(Trim)-一图素(1 entity)用鼠标分别拾取图2-11所示的直线上位置P1和另一直线L1，得到图2-12。 图 2-12 图 2-13 图 2-14 用鼠标分别拾取图2-12所示的直线上位置P1和圆弧C1，得到图2-13。步聚十二 镜像选择 主菜单(Main Menu)-转换(Xform)-镜像(Mirror)-串接(Chain)-部分(partial)用鼠标拾取起始图素，即图2-13中直线上的位置P1，则在该直线上出现起始串接方向箭头，如图2-14所示。用

7、鼠标拾取终止图素，即图2-13中的圆弧C1，则在该圆弧上出现终止串接方向箭头，如图2-14所示。用鼠标单击菜单区中的“Done”，结束串接选择。再用鼠标单击菜单区中的“Done”，结束图素选择。用鼠标拾取图2-14中的直线L1作为镜像对称线，进入图2-15所示的“镜像”对话框，按图2-15的内容设置后，单击图2-15中的“OK”按钮，得到镜像后的图形，如图2-16所示。步骤十三 倒圆角选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-倒圆角(Fillet)-半径(Radius)通过键盘输入半径：5 回车用鼠标分别拾取图2-16中的直线L1与直线L7和直线L10与直线L2，则分别得到倒圆

8、角圆弧C1和C2，如图2-17所示。 图 2-15 图 2-16用鼠标单击菜单区中的“半径(Radius)”，再通过键盘输入半径：6 回车用鼠标分别拾取图2-16中的直线L5与圆弧C2和直线L4与圆弧C1，则分别得到倒圆角圆弧C3和C4，如图2-17所示。按照上述方法，改变倒圆角半径为8，用鼠标分别拾取图2-16中的直线L6与直线L5和直线L4与直线L3，则分别得到倒圆角圆弧C5和C6，如图2-17所示。改变倒圆角半径为10，用鼠标分别拾取图2-16中的直线L7与直线L8、直线L8与直线L9和直线L9与直线L10，则分别得到倒圆角圆弧C7、C8和C9，如图2-17所示。 图 2-17 图 2-

9、18步骤十四 删除选择 主菜单(Main Menu)-删除(Delete)用鼠标拾取图2-17所示的直线L1，则该直线被删除，如图2-18所示。步骤十五 存储文件选择 主菜单(Main Menu)-文件(File)-存储(Save)在绘图区出现如图2-19所示的“选择存储文件名（Specify File Name to Write）”对话框，输入文件名CH2_1_15后，用鼠标单击图2-19右下部的“Save”按钮。图 2-192.2 轮廓加工刀具路径生成图 2-20加工刀具路径的生成是在造型设计的基础上产生的，即根据需要，要加工造型的那部分，就产生这部分的加工刀具路径。产生刀具路径时，造型的

10、图形一定是在绘图区中。当图2-18所示的图形在绘图区中，产生此图形外形轮廓的加工刀具路径方法如下：步骤一 串接被加工轮廓选择 主菜单(Main Menu)-刀具路径(Toolpaths)-轮廓加工(Contour)用鼠标拾取图2-20中被加工的轮廓，整个轮廓被串接，串接的起始点为图2-20中的P1点，箭头方向为刀具移动方向。用鼠标单击主菜单区中的“Done”，出现“刀具参数选择（Tool parameters）”对话框，如图2-21所示。步骤二 选择刀具1将鼠标移至图2-21上部空白部分，单击鼠标右键，出现图2-22所示的弹出式菜单；2用鼠标单击图2-22中的“从刀具库选择刀具(Get too

11、l from library.)”，则得到图2-23所示的“刀具管理（Tool Manager）”对话框，从中选择直径为10mm的端铣刀(Endmill1 Flat)；3用鼠标单击图2-23中的“OK”按钮，则在图2-21上部空白部分出现直径为10mm端铣刀的图标，如图2-24所示，切削速度、进给量等加工参数按图2-24中各项内容设置。步骤三 轮廓加工参数设置用鼠标单击图2-24上部的“轮廓参数 (Contour parameters)”选项卡，则出现“定义轮廓加工参数”对话框，设置完毕后，如图2-25所示。步骤四 轮廓加工刀具路径生成用鼠标单击图2-25的“确定”按钮，则得到如图2-26所示

12、的加工刀具路径；图 2-21图 2-22图 2-23图 2-24图 2-25图 2-26步骤五 存储文件文件名：Ch2_2_1.MC82.3 轮廓加工刀具路径的修改2.3.1 刀具路径起始点的改变步骤一 读取文件选择 主菜单(Main Menu)-文件(File)-读取(Get)文件名：Ch2_2_1.MC8步骤二 进入“操作管理”对话框选择 主菜单(Main Menu)-刀具路径(Toolpaths)-操作管理(Operations)得到图2-27所示的“操作管理（Operations Manager）”对话框。图 2-27步骤三 改变串接起始点1用鼠标单击轮廓加工刀具路径项中的第三项“几何

13、图形(Geometry-.)”，则得到图2-28所示的“串接（Chain Manager）”对话框，同时，在绘图区显示轮廓加工串接时的起始点位置，用直角坐标标志的原点表示，如图2-29所示； 图 2-28 图 2-292在图2-28中，选中需要改变刀具路径的串接项，如本例中的串接1(Chain 1)，单击鼠标右键，得到图2-30所示的弹出式菜单； 图 2-30 图 2-31 图 2-323用鼠标单击图2-30中的“起始点(Start point)”，进入选择刀具路径起始点状态，并在主菜单区中出现串接起始点选择(Chain Start Point)菜单项，如图2-31所示；4用鼠标拾取图2-29

14、中直线上的位置P1，作为新的刀具路径的起始点，则出现刀具路径新起始点的直角坐标标志，如图2-32所示；5用鼠标单击主菜单区中的“Done”，回到图2-28，单击图2-28中的“OK”按钮，回到图2-33；图 2-33步骤四 重新生成刀具路径1. 在图2-33的“操作管理”对话框中，在刀具路径组（Toolpath Group）的前面出现红色叉号，说明有修改过的刀具路径，此修改过的刀具路径出现在刀具路径第四项中有红色叉号的位置，用鼠标单击图2-33右上部“重新生成刀具路径(Regen Path)”按钮，则系统按照新的轮廓串接重新生成刀具路径，如果重新生成成功，则红色叉号消失，并在绘图区显示重新生成

15、的刀具路径，如图2-34a所示，此刀具路径的切削起始点如图2-34b所示；图 2-342. 用鼠标单击图2-33的“OK”按钮，退出刀具路径操作管理模式，刀具路径起始点的改变而完成操作。步骤五 存储文件文件名：Ch2_3_1.MC82.3.2 刀具路径方向的改变在文件Ch2_2_1.MC8所存储的刀具路径的方向是沿着工件轮廓顺时针方向运动的，如果要使刀具路径的方向沿着工件轮廓逆时针方向运动，操作步骤如下：步骤一 读取文件文件名：Ch2_2_1.MC8步骤二 改变刀具路径方向可参照2.3.1节步骤三的操作方法，得到图2-30，用鼠标单击图2-30中的“串接反向(Reverse chain)”，则

16、回到图2-28，并且在绘图区得到刀具路径反向的标志，用直角坐标标志表示，如图2-35所示。图 2-35步骤三 重新生成刀具路径与2.3.1节步骤四相同，重新生成的刀具路径与图2-34相同。步骤四 存储文件文件名：Ch2_3_2.MC82.3.3 在深度方向增加分层切削次数对于厚度较大工件的轮廓加工，在深度方向需要分多次切削，完成工件的加工。深度方向的切削次数及每次切削的厚度可用下述操作完成。步骤一 读取文件文件名：Ch2_2_1.MC8步骤二 进入“操作管理”对话框按下键盘上的Alt键和字母O健（Alt+O），则进入图2-27。步骤三 在深度方向增加分层切削次数1. 用鼠标单击图2-27中轮廓

17、加工刀具路径中的第一项“参数（Parameters）”，进入图2-24；2. 用鼠标单击前图2-24上部的“轮廓参数 (Contour parameters)”选项卡，进入图2-25，单击图2-25的“切削深度(Depth cuts.)”按钮左边的复选框，使其有效，则方框内出现对勾，切削深度控制功能有效，该按钮内的字由原来无效时的灰色变为有效时的黑色，其他设置内容与图2-25相同；3. 用鼠标单击经过改变后的“定义轮廓加工参数”对话框（类似于图2-25）中的“深度切削(Depth cuts.)”按钮，进入“深度切削”对话框，设置完毕后，如图2-36所示；图 2-364. 用鼠标单击图2-36的

18、“OK”按钮，回到图2-25。5. 用鼠标单击图2-25的“确定”按钮，回到图2-33。步骤四 重新生成刀具路径与2.3.1节步骤四相同，重新生成的刀具路径如图2-37a所示，图2-37b为刀具路径局部放大图，在深度（共12mm）方向切削刀具路径共有四次，在图2-37b中，分别用数字1、2、3和4表示，刀具路径1、2和3为粗加工刀具路径，刀具路径4为精加工刀具路径。图 2-37步骤五 存储文件文件名：Ch2_3_3.MC82.3.4 在轮廓方向增加粗、精加工次数对于要求较高的轮廓表面，一般都要分成粗、精加工完成，粗加工的余量较大，精加工余量较小。粗、精加工余量的具体数值，一般要视被加工质量要求

19、、工艺系统组成、刀具材料、工件材料等确定。下面以2.2节的例子，说明在轮廓方向增加粗、精加工次数的方法。步骤一 读取文件文件名：Ch2_2_1.MC8步骤二 在轮廓方向增加粗、精加工次数1. 按照2.3.3节步骤二和三的方法，进入“轮廓（Contour）”对话框，如图2-25所示，用鼠标单击图2-25中 “切削次数(Multi passes.)”按钮左边的复选框，使其有效，其他设置内容与图2-25相同；2. 用鼠标单击经过改变后的“定义轮廓加工参数”对话框（类似于图2-25）中的“切削次数(Multi passes.)”按钮，进入“切削次数（Multi passes）”对话框，设置完毕后，如图

20、2-38所示；图 2-383. 其他操作同2.3.3节的相应操作。步骤三 重新生成刀具路径与2.3.1节步骤四相同，重新生成的刀具路径如图2-39a所示，图2-39b为刀具路径局部放大图，在轮廓方向切削刀具路径共有三次，在图2-39b中，分别用数字1、2和3表示，其中刀具路径1和2为粗加工刀具路径，刀具路径3为精加工刀具路径，数字4表示工件外形轮廓。图 2-39步骤四 存储文件文件名：Ch2_3_4.MC82.3.5 增加切入、切出刀具路径为了平稳切入和切出工件以及提高工件切入和切出部分的加工质量，需要增加切入、切出刀具路径。增加切入、切出刀具路径的方法如下：步骤一 读取文件文件名：Ch2_2

21、_1.MC8步骤二 增加切入、切出刀具路径1按照2.3.3节步骤二和三的方法，进入“轮廓（Contour）”对话框，如图2-25所示，用鼠标单击图2-25下部的“切入、切出(Lead in/out.)”按钮左边的复选框，使其有效，其他设置内容与图2-25相同；2用鼠标单击经过改变后的“轮廓（Contour）”对话框（类似于图2-25）中的“切入、切出(Lead in/out.)”按钮，进入“切入、切出(Lead in/out.)”对话框，设置完毕后，如图2-40所示；图 2-403其他操作同2.3.3节的相应操作。步骤三 重新生成刀具路径与2.3.1节步骤四相同，重新生成的刀具路径如图2-41

22、所示。步骤四 存储文件文件名：Ch2_3_5.MC8图 2-412.4 倒角刀具路径的生成要在图2-2所示的轮廓加工方法加工出的工件基础上，在上表面沿着轮廓线倒角，形成如图2-42所示的图形。 图 2-42 图2-43倒角刀具路径的生成步骤如下：步骤一 读取文件文件名：Ch2_2_1.MC8步骤二 进入“操作管理”对话框按下键盘上的Alt键和字母O健（Alt+O），得到图2-27。步骤三 复制轮廓加工操作1. 用鼠标单击轮廓加工刀具路径，使其选中，按住鼠标右键，并移动鼠标至该加工刀具路径的第四项NCI文件，松开鼠标右键，出现弹出式菜单，如图2-43所示；2. 用鼠标单击图2-43中的“复制到后

23、(Copy after)”，复制操作完成，得到图2-44。步骤四 调入倒角加工刀具1. 用鼠标单击图2-44中刀具路径2中第一项参数(Parameters)，进入“刀具参数”选项卡，如图2-45所示，将此对话框中的注释（Comment）框中的内容改为：Ch2 Chamfer；2. 调用直径为25mm的倒角铣刀(Chamfer Mill) (注意：此时的刀具库文件名应为：BIG_MM.TL8)，则在图2-45所示的空白部分出现直径为25mm倒角铣刀的图标。图 2-44图 2-45步骤五 确定倒角加工参数1. 用鼠标单击图2-45上部的“轮廓参数 (Contour parameters)”选项卡，

24、进入“定义轮廓加工参数”对话框，选择左下角的“轮廓加工类型（Contour）”为“2D倒角（2D chamfer）”，则在左下角的倒角按钮有效，其上的文字倒角(Chamfer)由灰色变成黑色，如图2-46所示；图 2-462. 用鼠标单击图2-46中的“倒角(Chamfer)”按钮，则进入“倒角（Chamfering）”对话框，设置完毕后，如图2-47所示；图 2-473. 其他操作同2.3.3节的相应操作。步骤六 重新生成刀具路径与2.3.1节步骤四相同，重新生成的倒角刀具路径如图2-48所示。图 2-48步骤七 毛坯形状及外形尺寸的确定选择 主菜单(Main Menu)-刀具路径(Tool

25、paths)-毛坯设置(Job setup) 进入“毛坯设置（Job Setup）”对话框，设置完毕后，如图2-49所示，用鼠标单击图2-49中的“OK”按钮，得到图2-50。图 2-49图 2-50步骤八 存储文件文件名：Ch2_4_1.MC82.5 加工过程仿真步骤一 读取文件文件名：Ch2_4_1.MC8步骤二 加工过程仿真1. 按下键盘上的Alt键和字母O健（Alt+O），进入“操作管理”对话框，如图2-51所示，并用鼠标单击图2-51中右上侧“选择所有（Select All）”按钮，则刀具路径1和2都被选中，如图2-51所示；图 2-512. 用鼠标单击图2-51中右侧的“仿真(Ve

26、rify)”按钮，则进入仿真状态，绘图区中出现仿真控制键，如图2-52所示。图 2-523. 用鼠标单击图2-52中从左侧数第一键，进入“仿真基本参数设置（Verify configuration）”对话框，如图2-53所示，用鼠标单击图2-53中右上部“当前MC8(Current MC8)”按钮，则已设置的毛坯参数被调入，如图2-53所示；图 2-534. 用鼠标单击图2-53的“OK”按钮，回到图2-52，并且绘图区中显示按照图2-53参数设置的毛坯外形；5. 可以通过工具条中的视图旋转工具条，改变视图角度，则绘图区中的图形可以任意旋转，以便仿真时得到最佳观察角度；6. 用鼠标单击图2-52中从左侧数第三键，即“仿真运行”按钮键，则加工过程仿真开始，绘图区出现刀具路径的仿真过程，仿真的速度可以通过图2-52中右侧的滑动条控制；7. 加工过程仿真结束后的图形如图2-54所示； 图 2-54 图 2-558. 可以通过工具条中的视图旋转工具条，改变视图角度，以便得到最佳观察角度，图2-55是另一个视角观察的仿真效果图。9. 用鼠标单击图2-52中右上侧的“视窗关闭”按钮，退出仿真状态，回到图2-51，再单击图2-51中的“OK”按钮。