第09章CAM曲面加工.ppt

1、第9章 曲 面 加 工,9.1 曲面加工的公用参数设置 9.2 曲 面 粗 加 工 9.3 曲 面 精 加 工 9.4 曲 面 加 工 实 例,MASTERCAM的铣床加工包括多重曲面的粗加工、精加工另外还有多轴加工和线架加工。线架加工相当于选用线架进行造型的方法造出曲面来进行加工。多轴加工指四轴或五轴机床上加工，即可以编制刀轴相对于工件除了三个方向的移动外增加了刀轴的转动和摆动。,使用CAD/CAM软件进行数控编程时，用到最多的还是对曲面进行加工。对于一个具有较为复杂形状的工件（如模具）而言，只有通过沿着其曲面轮廓外形进行加工才能获得所需的形状。MasterCAM的曲面加工系统可用来生成加工

2、曲面、实体或实体表面的刀具路径。实际加工中，大多数的零件都需要通过粗加工和精加工来完成，MASTERCAM 9共提供了8种粗加工和10种精加工类型。,精加工的目的是清除粗加工后剩余的材料，以达到零件的开头和尺寸精度的要求，精加工时，首先要考虑的保证零件的形状和尺寸精度。,9.1 曲面加工的公用参数设置,9.1.1 曲面加工公用选项 在进入曲面加工后，如图9-1（a）所示，在主功能表的上部为粗加工与精加工的选择，而在其下部有以下几个选项：,1加工面 2CAD文件 3检测面 4刀具限制,9.1.2刀具参数设置 刀具参数中首先是要选择一个刀具，在对话框中的刀具列表中选择，如图9-2所示，在刀具参数选

3、项卡中，还可以进行转速、切削用量的设置。,9.1.3 曲面加工参数设置 如前所述，曲面加工有8种粗加工方式和10种精加工方式，每种加工方式的参数是有区别的，而另外一些参数则是公用的。曲面加工参数设置是8种曲面粗加工和10种曲面精加工共用的参数，如图9-3所示为曲面加工参数选项卡。主要设置安全高度，参考高度，下刀位置和要加工的表面；校刀长位置，在加工面的预留量，干涉面使用选项及干涉面余量。,图9-3 曲面加工参数,(a) 内侧,(b) 中心,(c) 外侧 图9-9 限制轮廓示意图,9.2 曲 面 粗 加 工,对于MasterCAM中这么多的刀具路径类型，本书仅介绍常用的平行铣削粗加工与挖槽粗加工

4、这两种最为常用的粗加工形式，其他粗加工方式的操作的设置参数可以参考这两种加工类型或者对应精加工方式的操作和参数设置。,9.2.1平行铣削粗加工 平行铣削加工是一个简单、有效和常用的粗加工方法，加工刀具按指定的进给方向进行切削，适用于工件形状中凸出物和沟槽较小的工件加工。 9.2.1.1 平行铣削粗加工的操作步骤 9.2.1.2工件形状选择,9.2.1.3 平行铣削粗加工专有参数设置 使用平行铣削粗加工，完成了曲面的选择后，弹出曲面粗加工平行铣削参数对话框，除了刀具参数和曲面加工参数两组公用的参数设置外，还需要设置平行铣削粗加工参数，平行铣削粗加工参数选项卡如图9-13所示。以下对各选项的设置进

5、行说明：,图9-13 平行铣削粗加工参数对话框,(a) 单向切削 (b) 双向切削 图9-14 单向切削/双向切削,图9-16 切削角度为30的平行走刀,(a) 图9-17 Z方向的控制,(b) 图9-17 Z方向的控制,图9-18 允许沿面下降切削/允许沿面上升切削,9.2.1.4粗加工扩展参数设置 在曲面粗加工参数中，下面的几个选项是各种曲面粗加工方式所共有的，包括：切削深度、间隙设定与高级设定。在MasterCAM中将这几个参数单独列出，并以弹出对话框的方式进行设置。 1切削深度设置,图9-19 切削深度对话框,2间隙设定,图9-20 间隙设定对话框,图9-21 移动量小于容许间隙时的移

6、动方式,Direct（横越）：直接以直线切削方式从前一刀具路径的终点移动到下一刀具路径的起点，如图9-22（a）所示。,（a） 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例,Broken（打断）：将移动量打断成Z方向和XY方向两段切削，刀具从前一路径终点沿Z方向（或XY方向）移动，然后再沿XY方向（或Z方向）移动，到下一路径的起点，如图9-22（b）所示。,（b） 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例,Smooth（平滑）：用于高速加工，刀具路径沿着平滑方式越过间隙，如图9-22（c）所示。,（c） 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例,Follow surface(s)（沿着

7、曲面）：刀具从一曲面刀具路径的终点沿着曲面外形移动到另一曲面刀个路径的起点，如图9-22（d）所示。,（d） 图9-22移动量小于容许间隙时的移动方式示例,图9-23 边界进退刀延伸及圆弧,3高级设定,图9-24 高级设定对话框,（a） 图9-25 刀具曲面边缘切削,（b） 图9-25 刀具曲面边缘切削,9.2.2 挖槽粗加工 挖槽粗加工也称为口袋式粗加工，它是一种等高方式的加工。其特征是在刀具路径在同一高度内完成一层切削，遇到曲面或实体时将绕过。下降一个高度进行下一层的切削。挖槽粗加工在数控加工应用最为广泛上，用于大部分的粗加工，实际加工中80%以上粗加工都是应用挖槽粗加工完成的。,挖槽粗加

8、工是一层一层地铣削，系统按照零件在不同深度的截面形状、计算各层的刀路轨迹。可以理解成在一个由轮廓组成的封闭容器中，由曲面或实体组成在容器中的堆积物，在容器中注入液体，在每一个高度上，液体存在的位置均为切削范围。,如图9-26所示某零件，分四层切削，,图9-26 挖槽粗加工示例零件,切削层如图9-27所示；,图9-27 切削层,图9-28显示了四个不同层的刀路轨迹示意图。,9.2.2.1 挖槽粗加工的操作步骤 9.2.2.2 挖槽粗加工的参数设置 在曲面粗加工子菜单中选择挖槽粗加工选项，可建立挖槽粗加工刀具路径。使用挖槽粗加工时，除了刀具参数和曲面加工参数外，还需要设置挖槽粗加工参数，这里面的部

9、分参数是与平行粗加工一样的，而另外一些参数则是挖槽粗加工专有的。以下对各专有选项参数设置进行说明。,图9-29 挖槽粗加工参数表,1切削方向误差值 2最大Z轴进给量 3下刀方式,图9-30 螺旋式下刀的设置,图9-31 倾斜下刀方式的设置,4下刀点选项,图9-32 指定下刀点,（a） 图9-33由切削范围外下刀,（b） 图9-33由切削范围外下刀,5粗铣/精铣参数,9.3 曲 面 精 加 工,9.3.1 平行铣削精加工 平行铣削精加工方法是生成一组成一定角度相互平行的刀具路径。平行铣削精加工在实际中应用非常广泛，对于坡度不大，曲面过渡比较平缓的零件加工。,在主菜单上点击T刀具路径U曲面加工F精

10、加工P平行铣削选项，可建立平行铣削精加工。在绘图区选择要加工的曲面后，弹出平行铣削精加工参数对话框。使用平行铣削精加工时，除了刀具参数和曲面加工参数外，还需要设置平行精加工参数，平行精加工参数选项卡如图9-34所示。可以看到该选项卡中的选项与平行铣削粗加工的选项基本相同，但不进行分层加工，没有切削深度、插入控制等选项。,图9-34 平行铣削精加工参数,平行铣削精加工的参数含义与平行铣削粗加工的参数是一样，在设置时，一般精加工的切削误差要相对小一点，通常可以设为要求尺寸公差值的1/10-1/5，而最大切削间距也主要要考虑加工后所能达到的加工精度和表面粗糙度要求。,限定深度,图9-35 深度限制,

11、图9-36 限制了切削深度的平行铣削精加工,9.3.2陡斜面加工 陡斜面精加工产生的刀具路径是在被选择曲面的陡斜面上，陡坡面决定于曲面的斜度。适用于零件被加工曲面基本平行于给定方向。陡斜面加工也可以作为其它较适于坡度平缓曲面加工的加工方式，如：投影加工、平行加工等加工的补充，加工陡斜面。,9.3.2.1陡斜面精加工刀具路径的生成步骤 9.3.2.2陡斜面精加工参数设置 陡斜面精加工对话框显示曲面精加工平行陡坡的刀具路径参数，如图9-37所示。在陡斜面参数对话框中，其中部分参数是与平行精加工的参数完全一致的，而且其定义或设置的方法也是一样的，另一些参数是陡斜面加工特有的。,图9-37 陡斜面加工

12、参数表,1切削方向延伸量,图9-38 切削方向延伸,2倾斜范围,图9-39 倾斜范围,9.3.3 放射状精加工 放射状精加工生成中心向外扩散的刀轨，这种方式生成的刀具路径在平面上是呈离散变化的，即越靠近轴原点处刀间距越小，越远离轴原点刀间距越大。因此这种方式适用于球形的工件，另外对于本身具有放射特征的，离放射中心距离较远的曲面加工也可适用。,在主功能菜单依次点击T刀具路径U曲面加工F精加工R放射状精加工选项，可建立放射状精加工。使用放射状精加工时，除了刀具参数和曲面加工参数外，还需要设置放射状精加工参数，放射状精加工参数选项卡如图9-40所示。,图9-40 放射状精加工参数,在放射状刀具路径的

13、选项卡，放射状刀具路径通过起始角度、扫掠角度、最大角度增量、起始补偿距离和起始点等参数设置。其参数的意义如图9-41所示。,图9-41 放射加工的参数含义,1最大角度增量 2起始角度 3扫掠角度 4起始补正距离 5起始点,9.3.4 投影精加工 投影加工是将已经产生的刀具路径或几何图形（曲线、点）投影在要加工的曲面上来切削曲面。实际上，投影后的刀具路径只改变了Z坐标值，X和Y方向的坐标并没有改变。在主功能菜单依次点击T刀具路径U曲面加工F精加工J投影加工选项，可建立投影式精加工。,使用投影精加工时，除了刀具参数和曲面加工参数外，还需要设置投影精加工参数，投影精加工参数选项卡如图9-42所示，以

14、下对其独有的几个参数进行说明。,图9-42 投影式精加工,1投影方式 投影方式选择用于生成在曲面上的刀具路径投影对象类型，包括有NCI刀具路径、曲线、点和混合4个选择,图9-43 NCI投影刀具路径示例,图9-44 曲线投影加工刀具路径示例,2增加深度 增加深度选项从已选择的文件中获得深度，并应用于刀具路径，若关闭该选项，NCI文件直接投影到曲面上。,9.3.5 曲面流线精加工 曲面流线精加工也可称为参数线精加工，其特点是按曲面的流线方向切削一个或者一组连续曲面。由于能精确控制刀痕高度（球刀残余高度），因而得到精确而光滑的加工表面。沿面切削在实际应用中，主要用于单个曲面或相毗连的几个曲面的加工

15、，如波纹面等。,通过沿面切削得到的结果，其行间进刀量是指定义刀具路径的相邻两条曲面流线的间距，使用这种方法可以得到较为光顺的加工结果。,9.3.5.1曲面流线精加工参数选项 在主功能菜单依次点击T刀具路径U曲面加工F精加工F曲面流线选项，可建立曲面流线精加工。使用曲面流线精加工时，除了刀具参数和曲面加工参数外，还需要设置曲面流线精加工参数，曲面流线精加工参数选项卡如图9-45所示。对下对独有的选项作说明：,图9-45 曲面流线加工参数,1切削方向控制 切削方向控制用于设置刀具切削方向的误差控制参数，即设定其切削的最大行间距。 2截断方向控制 截断方向控制用于设置刀具路径截断方向的误差控制参数。

16、,图9-46 残余高度控制步距,9.3.5.2 曲面流线精加工子菜单,图9-47曲面流线子菜单,1切换 曲面流线加工时，对以下选项可以进行切换的设定： （1）O补偿方向：用于切换曲面法向和曲面法向反方向之间的刀具半径补正方向，如图9-48（a）、图9-48（b）所示。,（a）（b）,（2）C流线方向：用于切换两个切削方向的刀具路径，点击该选项可以在曲面的切削和截断两个方向进行切换，如图9-48（c）、图9-48（d）所示。,（c）（d）,（3）S步进方向：用于变换刀具路径切削的起始边，如图9-48（e）、图9-48（f）所示。,（e）（f）,（4）T起始位置：用于变换刀具路径的下刀点，如图9-

17、48（g）、图9-48（h）所示。,（g）（h）,2边界误差 3显示边界线,9.3.6 等高外形精加工 等高外形精加工的刀具路径在同一高度层内围绕曲面进行加工，逐渐降层进行加工。等高外形精加工在数控加工应用非常广泛上，用于大部分直壁或者斜度不大的侧壁的精加工；通过限定高度值，只作一层切削，等高外形精加工可用于清角加工等。,在主功能菜单依次点击T刀具路径U曲面加工F精加工C等高外形选项，可建立等高外形精加工刀具路径，使用等高外形精加工时，除了刀具参数和曲面加工参数外，还需要设置等高外形精加工参数，等高外形精加工参数选项卡如图9-49所示。对下对独有的选项作说明：,图9-49 等高外形精加工参数,

18、1封闭式轮廓方向,图9-50 起始长度,2开放式轮廓方向 3两区段间的处理方式 4进退刀圆弧 5转角走圆之长度 6浅平面加工,图9-51 等高外形的浅平面加工设置,(a)(b) 图9-52 增加浅平面加工,9.3.7浅平面精加工 浅平面精加工用于加工较平坦的曲面，与陡斜面加工正好互补。某些精加工方式（如等高外形加工）会在曲面的平坦部位产生刀具路径较稀的现象，此时就可以用浅平面加工来保证该部位的加工精度。如图9-53所示为浅平面加工示例。,图9-53 浅平面加工示例,在主功能菜单依次点击T刀具路径U曲面加工F精加工S浅平面加工选项，可建立浅平面精加工刀具路径，使用浅平面精加工时，除了刀具参数和曲

19、面加工参数外，还需要设置浅平面加工参数，浅平面精加工参数选项卡如图9-54所示。对下对独有的选项作说明：,图9-54 浅平面精加工参数,1斜角范围 2切削方向延伸量 33D环绕切削,图9-55 环绕设置,9.3.8 交线清角精加工 曲面交流清角加工用于两个或两个以上曲面间的交角加工，清除曲面交角处的材料，在交角处产生一致的半径，相当于在曲面间增加一个倒圆曲面，加工示例如图9-56所示。,图9-56 交线清角加工示例,交线清角精加工必须使用刀尖半径大于曲面间交角半径的刀具，否则不能生成刀具路径。在主功能菜单依次点击T刀具路径U曲面加工F精加工E交线清角选项，可建立曲面交线清角精加工。交线清角精加工参数对话框如图9-57所示，该对话框的参数较简单，而且在前面均已说明，在此不再重复。,图9-57 交线清角加工参数,9.3.9残料清角精加工 残料清角加工用于清除先前较大直径