Mastercam常见刀具路径编辑技巧

由于零件的复杂性和多样性，在利用Mastercam建模和刀具路径编辑上也有一些技巧，下面通过实例来说明。

7.1 零件的工艺分析

图7-1技术要求：

1）以小批量生产编程。

2）不准用砂布及锉刀修饰表面。

3）未注公差尺寸按GB/T 1804—m。

毛坯尺寸：150mm′130mm ′30mm。

与其他CAD/CAM软件相比，Mastercam的优势是二维加工简单明了、容易学习，这一点是UG、Pro/E等软件无法比拟的。在判断零件尺寸是否合格的方法上，大多数企业或操作工人都是用基本的测量工具，如游标卡尺、千分尺、百分表、直角尺、R规等来测量图样标注尺寸，很少有企业能够具备用三坐标测量机、光学投影仪等设备来测量空间曲面尺寸。也就是说，操作工人用常规测量工具测量图样标注尺寸作为判断零件合格的标准，空间曲面尺寸因为无法测量而一般认为都是合格的。

除了典型曲面零件外，大多数零件一般都具有二维线框和三维曲面的特征。加工方法基本遵循二维线框建模－三维实体建模－生成曲面－刀具路径编辑等过程。

本例也遵循这个过程，所不同的是，本例仅对三维曲面需要加工的部分少量建模，而其他部分采用二维建模。图7-1中有多处R5和R3的圆角，为了避免多次换刀，选择f10、f 6的立铣刀和f 6R3的球刀进行加工。

7.2 零件的CAD建模

操作步骤如下：

1）以Z0为作图深度，分别以X67.5 Y52.5、X-67.5 Y52.5、X-67.5 Y-52.5、X67.5 Y-52.5为中心绘制4′f25、4′f17、4′f10圆，以原点为中心绘制f60、f70圆，如图7-2左所示。

2）设定新的作图深度Z-5，做4′f25圆，矩形120′100，倒圆角R5（8个），修剪后图形如图7-2右所示。

3）设定新的作图深度Z=-10，做40′20、20′40、圆角半径为R5的矩形各2处，选择步骤2）矩形边的中点为抓点方式，如图7-3所示。

4）以原点为圆心做f20圆；以33′3.6作矩形，点的位置选择“中下”，在“转换”菜单单击“旋转”，以原点为抓点方式，将该矩形以复制方式旋转2次，角度为120°，修剪各处，图形如图7-3所示。

5）设定新的作图深度Z=-15，做矩形150′130，在“转换”菜单条里以“串连补正”的方式向外补正10mm。

6）将上述二维图形默认放在第1层，设定层名称“line”，新建层：2，设定名称“solid”，颜色为“3号青色”，将第2层设为当前层。

7）将视图切换到等角视图，单击“实体”“挤出”，选择f70圆，方向“下”，距离：30；单击“实体”“挤出”，选择f60圆，方向“下”，距离：18，点选“切割主体”。

8）单击“实体”“挤出”，选择f20的圆，方向“下”，距离：10.0，点选“增加凸缘”；勾选“增加拔模角”“朝外”，设定角度：10.0°，点选“增加凸缘”，如图7-4所示。

9）单击“实体”“挤出”，选择3个修剪后的33′3.6矩形，方向“下”，距离：10，勾选“增加拔模角”“朝外”，设定角度：10.0°，点选“增加凸缘”，如图7-4所示。

10）以原点为球心做基本实体“圆球”，半径R10，与步骤9）的实体做“结合”的布尔运算；单击“实体”“导圆角”，按图样要求各处导圆角R3。

11）新建层：3，设定名称“surface”，颜色为“9号蓝色”，将第3层设为当前层。在“绘图”菜单里，单击“曲面”“由实体产生”，选择上述所建的实体，产生曲面，并关闭第2层，最终建模效果如图7-5所示。

注：

本例零件的特点是多为直线和平面，少量曲面。直线和平面的加工可以用二维线框来完成，所以不必对整个实体进行建模，从而节省时间。

7.3 零件的刀具路径编辑

操作步骤如下：

1）选择“挖槽”，从刀库中选择直径为10mm的平刀，加工图形选择4′f25、f70圆和170′150的矩形；在“刀具参数”选项卡中，输入进给率：800、下刀速率：400、提刀速率：2000、主轴转速：2500，勾选：“喷油”。在“挖槽参数”选项卡中，输入参考高度；30.0、进给下刀位置：3.0，点选“增量坐标”，勾选“快速提刀”，工件表面：0.0，深度：-5.0。XY方向预留量：0.0，Z方向预留量：0.0；勾选“Z轴分层铣深”，在“Z轴分层铣深设定”对话框中，设定最大粗切深度：0.8、精修次数：1、精修量：0.2，勾选“不提刀”，分层铣深的顺序点选“依照深度”，如图7-6所示。在“粗切/精修 参数”选项卡中，选择“等距环切”，切削间距（直径%）：75.0，勾选“刀具路径最佳化（避免插刀）”“精修”“精修外边界”“不提刀”“只有在最后深度才执行一次精修”，勾选“进给率”，设定为500.0，勾选“主轴转速（S）”，设定为2500，其余默认，如图7-7所示。

2）选择“外形铣削（2D）”，加工图7-2右所示外形。刀具参数、参考高度和进给下刀位置等均同步骤1），工件表面：0.0，深度：-15.0，XY方向预留量：0.0，Z方向预留量：0.0，补正形式选择“电脑”，补正方向：右；勾选“Z轴分层铣深”，参数同步骤1）；勾选“进/退刀向量”，参数默认；勾选“平面多次铣削”，设定粗铣次数：2、间距：5．设定精修次数：1、间距：0.2，执行精修的时机，点选“最后深度”，勾选“不提刀”，其余默认。

3）复制步骤1），图形选择40′20、20′40、圆角半径为R5的矩形各2处，设定工件表面：-5.0、深度：-13.0，其余默认。

4）选择“外形铣削（螺旋式渐降斜插）”，继续选择直径为10mm的平刀，图形选择4′f17孔，进给率改为600，下刀速率改为300，其余刀具参数、参考高度和进给下刀位置等均同步骤1），工件表面：0.0，深度：-7.0，XY方向预留量：0.0，Z方向预留量：0.0，补正形式选择“电脑”，补正方向：左；在“外形铣削的渐降斜插”对话框中，点选“深度”，设定斜插深度：0.4，勾选“在最终深度补平”，其余默认，如图7-8所示。将以上步骤1）～4）设定为一个群组，群组名称D10。

5）新建群组D6，选择“外形铣削（螺旋式渐降斜插）”，从刀库中选择直径为f6的平刀，图形选择4′f10孔，工件表面：-7.0，深度：-20.0，其余参数均同步骤4）。

6）选择“曲面粗加工-挖槽”，继续选择直径为f6mm的平刀，在“刀具参数”选项卡中，输入进给率：800、下刀速率：400、提刀速率：2000、主轴转速：2500，勾选：喷油；在“曲面加工参数”选项卡中，输入参考高度：30、进给下刀位置：3，点选“增量坐标”，勾选“快速提刀”，图形选择所有的曲面，切削范围选择f70圆，设定加工的曲面/实体预留量：0.3，刀具的切削范围点选“中”；在“粗加工参数”选项卡中，输入Z轴最大进给量：0.5，勾选“螺旋式下刀”，在“螺旋式下刀”选项卡对话框中，设定最小半径：20.0%、最大半径：50.0%、Z方向开始螺旋位置（增量）：0.5、XY方向预留间隙：0.5、进刀角度：3.0，如果螺旋下刀失败，点选“中断程式”，进刀采用的进给率点选“下刀速率”，其余默认，如图7-9所示；在“挖槽参数”选项卡中，选择“等距环切”，设定切削间距（直径%）：75.0，其余默认，如图7-10所示。

7）复制步骤6），在“曲面加工参数”选项卡中，将加工的曲面/实体预留量改为0.0；在“粗加工参数”选项卡中，单击“限定深度”，在“切削深度的设定”对话框中点选“绝对坐标”，设定最高位置：-18.0、最低位置：-18.0，勾选“自动调整加工面的预留量”，其余参数均默认，如图7-11所示。

8）选择“挖槽”，继续选择直径为6mm的平刀，加工图形选择f60、f20圆。设定工件表面：0.0、深度：-10.0，不勾选“分层铣深”，其余参数均同步骤1）。

9）选择“曲面精加工-等高外形”，继续选择直径为6mm的平刀，进给率改为400、下刀速率改为200，其余刀具参数、参考高度和进给下刀位置等均同步骤1）。设定加工的曲面/实体预留量：0.0，加工面选择SR10半球面，干涉的曲面/实体预留量：0.0，不选择切削范围；在“等高外形精加工参数”选项卡中，设定Z轴最大进给量：0.1，勾选“切削顺序最佳化”和“减少插刀情形”，其余默认；单击“限定深度”，在“切削深度的设定”对话框中，点选“绝对坐标”，设定最高位置：-7.0、最低位置：-10.0，勾选“自动调整加工面的预留量”，其余参数均默认，如图7-12所示。

注：

步骤9）主要是为了加工半球面下部球刀无法到达的部位，因此改用平刀加工。

10）新建群组D6R3，从刀库中选择f6R3的球刀，选择“环绕等距”加工方式，加工SR10半球面，不选择干涉面，不选择切削范围；在“刀具参数”选项卡中，输入进给率：400、下刀速率：200、提刀速率：2000、主轴转速：3000，勾选：喷油；在“曲面加工参数”选项卡中，设定参考高度：30.0、进给下刀位置：3.0，点选“增量坐标”，勾选“快速提刀”，设定加工的曲面/实体预留量：0.0、干涉的曲面/实体预留量：0.0；在“3D环绕等距参数”选项卡中，设定整体误差：0.02、过滤的比率为1:1、最大切削间距：0.1，勾选“限定深度”，设定最高位置：0.0、最低位置：-10.0，其余参数默认，如图7-13所示。

11）选择“曲面精加工-等高外形”，继续选择f 6R3球刀，进给率改为400、下刀速率改为200，其余刀具参数、参考高度和进给下刀位置等均同步骤10）。设定加工的曲面/实体预留量：0.0，加工面选择所有的曲面，不选择干涉面，切削范围选择f60圆；在“等高外形精加工参数”选项卡中，设定Z轴最大进给量：0.1，勾选“切削顺序最佳化”和“减少插刀情形”，其余默认，单击“限定深度”，在“切削深度的设定”对话框中点选“绝对坐标”，设定最高位置：-10.0、最低位置：-18.0，勾选“自动调整加工面的预留量”，其余参数均默认，如图7-14所示。工件设定为X150.0 Y130.0 Z30.0，工件原点X0.0 Y0.0 Z0.0，实体切削验证如图7-15所示。将图形保存为7-1. MC9。

注：

步骤11）主要是为了加工10°的斜面和R3圆角面，只能用曲面精加工等高外形来做，其他方法都不太好，有兴趣的读者可以自己试一试。

一般来讲，直径6mm以下的平刀和球刀，刀具刃口直径和夹持部分的直径是不同的，比如f5、f3、f 6R3、f 6R1.5等，其弹簧夹头夹持部分的直径都为6mm，而刃口直径则是5mm、3mm、R3、R1.5。这也是为什么选用f 6R3球刀而不选用f 6R2.5球刀的原因，如果选用f 6R2.5球刀，f 60内圆柱面由于较深是无法下刀的。

本例全部是自由公差尺寸，工艺上与第2章有所不同，尺寸都是一步到位的，省略了测量和误差修正的环节。在实际加工过程中，如果选用正确的刀具和对刀操作，误差会很小，且在自由公差范围内。

用立铣刀走外形铣削（螺旋式渐降斜插）代替钻孔，是一种常见的孔加工方法。在加工过程中，例如用f 6平刀加工f10的孔时会存在排屑困难的问题，由于残料来不及排出和受到挤压，加工的孔径一般偏小且误差较大，解决办法是等该平刀加工完后，吹气排屑，测量孔实际尺寸后重走一遍外形铣削（螺旋式渐降斜插）即可。

本例的主轴转速、进给率等都沿袭前几章的参数，实际上开粗加工进给率可以到1200～1500mm/min，精加工可以到800～1000 mm/min，以提高效率。

内容来源：《Mastercam数控加工自动编程经典实例 第3版》

来源：机工教育