MASTERCAM教程挖槽刀具路径的应用.docx
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MASTERCAM教程挖槽刀具路径的应用
第3章挖槽刀具路径的应用
本章通过几个典型零件，说明MasterCAM的挖槽刀具路径的生成方法以及有关二维刀具路径的生成技巧。
3.1挖槽刀具路径生成过程
图3-1a为一个零件的立体图，零件高度为20mm，挖槽深度为15mm，图3-1b为加工过程仿真后的效果图。
图3-1
挖槽刀具路径生成过程如下：
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_1_1.MC8
存储该文件的零件图形如图3-2所示。
图3-2
步骤二加工上表面
1．设置
视图面（Gview）：
（俯视图T）
关闭毛坯轮廓显示，即在图3-3中，使“显示毛坯（Displaystock）”选择框未选中；
图3-3
2．选择主菜单（MainMenu）-刀具路径（Toolpaths）-表面加工（Face）
3．串接被加工的上表面轮廓，串接后的结果，如图3-4所示，整个方框轮廓被选中，串接起始点为P1点，如图3-4所示；
图3-4
4．用鼠标单击主菜单区的“Done”，结束串接操作，进入表面加工刀具参数（Toolparameters）设置对话框；
5．选择直径为50mm的端铣刀，由于在刀具库Tools_mm.tl8中，没有直径为50mm的端铣刀，需要将此刀具添加到刀具库中，具体操作步骤如下：
（1）选择直径为25mm的端铣刀，则在“表面加工刀具参数（Toolparameters）设置”对话框中，出现直径为25mm端铣刀的图标，如图3-5所示；
图3-5
（2）将鼠标移至直径为25mm端铣刀的图标处，单击鼠标右键，则进入“定义刀具（DefineTool）”对话框，设置完毕后，如图3-6所示；
图3-6
（3）用鼠标单击图3-6中的的“存入刀具库（Savetolibrary…）”按钮，进入“选择刀具库名称（Selectdestinationlibrary）”对话框，如图3-7所示，选择刀具库名称为TOOLS_MM，单击图3-7中的“保存（S）”按钮；
图3-7
（4）如果刀具库存储成功，则出现图3-8所示的提示框，用鼠标单击其“确定”按钮，回到图3-6；
图3-8
图3-9
（5）用鼠标单击图3-6中的“OK”按钮，回到图3-5，而此时的刀具图标已变为直径为50mm的端铣刀图标；
6．用鼠标单击图3-5上部的“表面加工参数（Facingparameters）”选项卡，进入“表面加工参数设置”对话框，设置完毕后，如图3-9所示；
7．用鼠标单击图3-9中的“确定”按钮，则得到上表面加工刀具路径，如图3-10所示。
图3-10
步骤三加工毛坯四周轮廓
1．选择主菜单（MainMenu）-刀具路径（Toolpaths）-轮廓加工（Contour）
2．在绘图区串接被加工的轮廓，串接后的结果与图3-4相同，用鼠标单击主菜单区的“Done”，结束串接操作，进入“轮廓加工刀具参数（Toolparameters）设置”对话框，如图3-5所示；
图3-11
3．选择直径为25mm的端铣刀，出现此刀具的图标；
4．用鼠标单击图3-11上部“轮廓加工参数（Coutourparameters）”选项卡，进入“轮廓加工参数设置”对话框，设置完毕后，如图3-11所示；
5．用鼠标单击图3-11中的“多次切削（Multipasses...）”按钮，进入多次切削设置对话框，设置完毕后，如图3-12所示；
图3-12
6．用鼠标单击图3-12中的“OK”按钮，回到图3-11；
7．用鼠标单击图3-11中的“确定”按钮，得到四周轮廓加工刀具路径，如图3-13所示。
图3-13图3-14
步骤四挖槽加工
1.选择主菜单（MainMenu）-刀具路径（Toolpaths）-挖槽加工（Pocket）
2.在绘图区串接挖槽加工的轮廓，串接后的结果如图3-14所示，用鼠标单击主菜单区的“Done”，结束串接操作，进入“挖槽加工刀具参数（Toolparameters）设置”对话框；
3.选择直径为20mm的端铣刀；
4.用鼠标单击图3-15上部“挖槽加工参数（Pocketingparameters）”选项卡，进入“挖槽加工参数设置”对话框，设置完毕后，如图3-15所示；
图3-15
图3-16
5.用鼠标单击图3-15上部“粗/精加工参数（Roughing/Finishingparameters）”选项卡，进入“挖槽粗/精加工参数设置”对话框，设置完毕后，如图3-16所示；
6.用鼠标单击图3-16中的“确定”按钮，得到挖槽加工刀具路径，如图3-17所示。
图3-17
步骤五存储文件
文件名为：
Ch3_1_4.MC8
3.2挖槽加工切入起始点和切入方式的确定
当不指定挖槽加工刀具切入起始点和切入方式时，切入的起始点由系统自动产生，切入方式为简单的垂直进刀切入方式。
但是，这个自动产生的切入起始点往往不符合人们的要求，即不是刀具切入的最佳工艺点。
垂直进刀切入方式切入不平稳，当切入速度较快时，有切入冲击现象。
因此，挖槽加工的切入起始点和切入方式通常需要用户指定。
例如，在3.1节的例子中，自动产生的切入起始点在P1点，如图3-17所示，要将其移到图3-17中的P2点，其坐标为（0，-20），切入方式改为螺旋式进刀，操作步骤如下：
图3-18
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_1_4.MC8
步骤二绘制切入点
选择主菜单（MainMenu）-绘图（Create）-点（Point）-位置（Position）
通过键盘输入点：
0，-20回车
得到图3-17所示的P2点，按下Esc键，结束绘制点操作。
步骤三进入操作管理
同时按住Alt键和字母O键（Alt+O），进入“操作管理（OperationsManager）”对话框，如图3-18所示；
步骤四确定刀具切入起始点
1．用2.3.1节步骤三的方法，得到如图2-30所示的弹出式菜单；
2．用鼠标单击图2-30中的“增加串接（Addchain）”；
3．用鼠标拾取切入起始点，如图3-17中所示的P2点；
4．用鼠标单击主菜单区的“Done”，结束串接操作，回到图3-19所示，新增加的串接切入点，即串接点2（ChainPoint2），出现在对话框中；
图3-19
5．用鼠标单击图3-19中的“OK”按钮，回到图3-18。
图3-20
步骤五确定切入方式
1.用鼠标单击图3-18中第3刀具路径的第2项“参数（Parameters）”，进入“挖槽加工刀具参数设置”对话框，再用鼠标单击图3-20上部“粗/精加工参数（Roughing/Finishingparameters）”选项卡，进入“挖槽粗/精加工参数设置”对话框；
2.用鼠标单击图3-20中的“切入螺旋线（Entry-helix）”按钮左侧的选择框，使其出现对勾，如图3-20所示；
3.用鼠标单击图3-20中的“切入螺旋线（Entry-helix）”按钮，进入“挖槽加工切入方式设置（Helix/RampParameters）”对话框，设置完毕后，如图3-21所示；
图3-21
4.用鼠标单击图3-21中的“确定”按钮，回到图3-20，再单击图3-20中的“确定”按钮，回到图3-18；
图3-22
5.用鼠标单击图3-18中的“重新生成刀具路径（RegenPath）”按钮，则生成新的加工刀具路径，如图3-22a所示，此图中的刀具路径，与图3-17中的刀具路径相比，切入起始点发生了变化，按照人为设置的切入起点切入，相应地整个刀具路径发生了变化。
切入刀具路径不是直线切入，而是螺旋线切入，如图3-22b所示（注：
图3-22为轴测视图下的刀具路径，图3-22b只表示了图3-22a中的切入刀具路径）；
6.用鼠标单击图3-18中的“OK”按钮，退出操作管理对话框。
步骤六存储文件
文件名为：
Ch3_2_1.MC8
3.3挖槽加工刀具路径的修正
当产生的挖槽加工刀具路径不能满足要求时，如产生过切或者未切削，需要对挖槽加工刀具路径进行修正，使新生成的刀具路径加工出的零件精度更高。
对于不同的挖槽刀具路径，修正的方法也不相同，下面介绍常用的三种挖槽加工刀具路径修正方法。
3.3.1改变刀具直径修正挖槽加工刀具路径
对于3.2节产生的挖槽刀具路径仿真结果如图3-23所示，在挖槽区域的左下方和右上方有未切削区域，这是由于这两个区域的轮廓半径小于所用刀具半径所致，可以通过减小刀具半径解决，方法如下：
图3-23
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_2_1.MC8
步骤二进入操作管理
同时按住Alt键和字母O键（Alt+O），进入“操作管理”对话框，如图3-18所示。
步骤三改变刀具直径
1．用鼠标单击图3-18所示对话框中的第3刀具路径，即挖槽刀具路径（Pocket），此刀具路径项被选中；
2．用鼠标单击图3-18中第3刀具路径的第2项“参数（Parameters）”，进入“挖槽加工刀具参数设置（PocketingParameters）”对话框，如图3-24所示；
图3-24
3．用鼠标单击3号刀具（直径20mm）图标，选中该刀具，单击鼠标右键，进入”定义刀具”对话框，如图3-25所示，改变刀具直径为10mm；
图3-25
4．用鼠标单击图3-25中的“OK”按钮，回到图3-24，此时的3号刀具已变为直径为10mm的端铣刀；
5．用鼠标单击图3-24中的“确定”按钮，回到图3-18，单击图3-18中的“重新生成刀具路径（RegenPath）”按钮，则重新生成挖槽刀具路径。
带有刀具痕迹的刀具路径仿真结果，如图3-26所示，与图3-23相比可以看出，由于减小了刀具直径，刀具可以到达所有挖槽区域；
图3-26
6．用鼠标单击图3-18中的“OK”按钮，退出操作管理对话框。
步骤四存储文件
文件名为：
Ch3_3_1.MC8
3.3.2改变挖槽方式修正挖槽加工刀具路径
对于3.3.1节中的例子，其他参数不变，当挖槽方式采用平行螺旋方式（ParallelSpiral）时，产生的挖槽刀具路径仿真结果，如图3-27所示，在中间部分有未切削区域共5处，分别用数字1～5表示，对于这种情况，可采用改变挖槽方式修正挖槽刀具路径，如采用往复式挖槽方式（Zigzag），即3.2节中的挖槽方式。
产生图3-27效果的文件名为：
Ch3_3_2.MC8。
图3-27
3.3.3改变挖槽参数修正挖槽加工刀具路径
图3-27显示出的挖槽加工问题，可以采用改变挖槽方式解决，也可以通过改变挖槽参数加以修正，即仍采用原来的平行螺旋方式（ParallelSpiral），但是，减小平行刀具路径之间的间距，也可以起到修正的目的，操作步骤如下：
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_3_2.MC8
步骤二减小平行刀具路径之间的间距
1．参照3.2节步骤二和步骤五的方法，进入“挖槽粗/精加工参数（Roughing/Finishingparameters）”设置对话框，如图3-28所示，平行刀具路径之间的间距百分比（Stepoverpercentage）由原来的75改为50，则此设置框下的平行刀具路径之间的间距（Stepoverdistance）设置框自动由原来的7.5变为5.0，设置完毕后，如图3-28所示；
图3-28
图3-29
2．用鼠标单击图3-28中的“确定”按钮，回到图3-18，重新生成刀具路径后的仿真结果，如图3-29所示，此图即为修正挖槽参数后的加工仿真结果，比较图3-27和图3-29可知，图3-27中的未切削部分得到加工；
步骤三存储文件
文件名为：
Ch3_3_3.MC8
3.4带有起模角挖槽加工刀具路径的生成及切削深度控制方法
当加工如图3-30所示的带有倾斜角的内腔时，需要采用带有起模角挖槽加工工艺及挖槽时的深度控制，操作方法如下：
图3-30
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_1_1.MC8
图3-31
步骤二带有起模角挖槽加工刀具路径的生成
1．选择主菜单（MainMenu）-刀具路径（Toolpaths）-挖槽加工（Pocket）
2．在绘图区串接挖槽加工的轮廓，先串接挖槽轮廓，串接后的结果如图3-14所示，再串接点，如图3-17中的P2点，用鼠标单击主菜单区的“Done”，结束串接操作，进入挖槽加工刀具参数设置对话框，如图3-24所示；
3．选择直径为10mm的端铣刀；
4.用鼠标单击图3-31上部“挖槽加工参数（Pocketingparameters）”选项卡，进入“挖槽加工参数设置”对话框；
5.用鼠标单击图3-31中“深度切削（Depthcuts...）”按钮左侧的选择框，使其出现对勾；
6.用鼠标单击图3-31中“深度切削（Depthcuts...）”按钮，进入“深度切削（Depthcuts）”对话框，设置完毕后，如图3-32所示；
图3-32
7.用鼠标单击图3-32中的“OK”按钮，回到图3-31；
8．用鼠标单击图3-31上部“粗/精加工参数（Roughing/Finishingparameters）”选项卡，进入“挖槽粗/精加工参数设置”对话框，设置内容与图3-28相同；
9．用鼠标单击图3-28中的“确定”按钮，得到带有起模角的挖槽加工路径。
步骤三加工过程仿真加工
加工过程仿真后的效果，如图3-33所示。
图3-33
步骤四存储文件
文件名为：
Ch3_4_1.MC8
图3-34
3.5挖槽加工重切削刀具路径的生成
挖槽加工重切削是一种有效利用刀具尺寸，提高加工效率的方法。
它采用较大直径的刀具最大限度地切除工件材料，剩余部分的工件材料，再利用较小直径的刀具切除。
而且，较小直径刀具的刀具路径与较大直径的刀具路径不重合，不产生重复切削。
挖槽加工重切削刀具路径的生成操作方法如下：
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_1_4.MC8
步骤二生成刀具直径为35mm的挖槽加工刀具路径
利用3.3.1节的方法，将文件Ch3_1_4.MC8中的刀具直径由20mm改为35mm，其他参数不变，重新生成刀具路径，其仿真结果如图3-34所示。
图3-35
步骤三挖槽加工重切削
1．选择主菜单（MainMenu）-刀具路径（Toolpaths）-挖槽加工（Pocket）
2．在绘图区串接挖槽加工的轮廓，先串接挖槽轮廓，串接后的结果如图3-14所示，再串接点，如图3-17中的P2点，用鼠标单击主菜单区的“Done”，结束串接操作，进入“挖槽加工刀具参数设置”对话框，如图3-24所示；
图3-36
3．选择直径为15mm的端铣刀；
4．用鼠标单击图3-35上部“挖槽加工参数（Pocketingparameters）”选项卡，进入挖槽加工参数设置对话框，在“挖槽类型（Pockettype）”栏中选择“重切削（Remachining）”，设置完毕后，如图3-35所示；
5．用鼠标单击图3-35中的“重切削（Remachining）”按钮，进入“挖槽加工重切削设置”对话框，设置完毕后，如图3-36所示；
图3-37
6．用鼠标单击图3-36中的“OK”按钮，回到图3-35；
7．用鼠标单击图3-35上部“粗/精加工参数（Roughing/Finishingparameters）”选项卡，进入“挖槽粗/精加工参数设置”对话框，设置完毕后，如图3-37所示；
8.用鼠标单击图3-37中的“确定”按钮，在绘图区中出现上一次挖槽加工中切削过的区域，即以直径为35mm端铣刀加工过的区域，以深红色表示，如图3-38a所示；
图3-38
9.按“回车（Enter）”键，出现本次加工所能切削的区域，以浅黄色表示，如图3-38b所示；
10．按“回车（Enter）”键，出现本次需要切削的区域，即重切削区域，以浅黄色表示，如图3-38c所示；
11．按“回车（Enter）”键，在绘图区中出现经过上一次挖槽粗加工和本次重切削后，依然残留的未切削区域，如图3-39a所示，并在信息提示区中，显示残留的未切削区域面积的数值，本例中残存的未切削区域面积为零（Area=0.0000），说明重切削刀具路径正确，勿须再加工；
图3-39
12．按“回车（Enter）”键，在绘图区中出现重切削刀具路径，如图3-39b所示。
步骤四存储文件
文件名为：
Ch3_5_1.MC8
3.6挖槽加工子程序的生成
应用子程序可以缩短NC加工程序的长度，可以用于产生相同或类似零件形状的刀具路径。
在MasterCAM中，子程序可以应用于挖槽深度控制切削、整圆切削、钻削等。
缩短NC加工程序的长度，对于存储容量较小的CNC机床，减少程序传输时间，具有非常明显的效果。
本节以3.4节中的例子为例，介绍产生子程序的方法。
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_4_1.MC8
步骤二产生具有子程序的刀具路径
1．按照3.3.1节步骤二和步骤三的方法，进入“挖槽加工刀具参数设置”对话框，如图3-24所示；
2．用鼠标单击图3-24中“改变NCI（ChangeNCI...）”按钮，进入“选择NCI文件（SelectoutputNCIfile）”对话框，如图3-40所示，输入NCI文件名：
CH3_6Sub.NCI后，单击图3-40中的“OK”按钮，回到图3-24；
图3-40
3．“挖槽加工参数”对话框的设置内容与图3-31相同；
4．“深度切削（Depthcuts...）控制”对话框设置完毕后，如图3-41所示，其中的子程序选择框为有效；
图3-41
5．“挖槽粗/精加工参数（Roughing/Finishingparameters）”对话框设置完毕后，如图3-42所示；
图3-42
6.切入方式对话框的设置内容与图3-21相同；
7.重新生成具有子程序的挖槽加工刀具路径如图3-43所示；
图3-43
8.用鼠标单击“操作管理”对话框（图3-18）中的“后处理（Post）”按钮，进入“后处理设置（Postprocessing）”对话框，设置完毕后，如图3-44所示；
9.用鼠标单击图3-44中的“OK”按钮，系统开始进行后处理，并在信息提示区显示正在处理的信息，处理完毕后，直接调用MasterCAM的编辑器，并将生成的NC加工代码显示于编辑器中，如图3-45所示；
图3-44
图3-45
10.图3-45中的NC程序是用MPFAN.PST后处理程序生成的，适用于Fanuc控制器，NC程序中有多处调用子程序P1001，如N118M98P1001，N398M98P1001等，其中M98是Fanuc系统调用子程序的指令，P1001为子程序号，子程序一般放在NC程序的最后；
11.用鼠标单击图3-45中右上部的关闭窗口按钮，关闭MasterCAM编辑器；
12.退出“操作管理”对话框。
步骤三存储文件
文件名为：
Ch3_6_1.MC8
3.7具有岛屿及表面特征技术的挖槽加工
本节通过图3-46所示的零件形状，介绍挖槽类型为表面（Facing）的技术的应用，主要用于加工轮廓是开放的情况，即这一轮廓边界是需要加工的；另外还介绍当挖槽区域内具有多个岛屿，且岛屿的高度不同时，如何应用挖槽加工技术。
图3-46
步骤一读入文件
文件名：
Ch3_7_1.MC8
存储该文件的图形如图3-47所示，这一图形是绘制在Z向控制深度为零的平面内。
图3-47
步骤二毛坯尺寸设置
选择主菜单（MainMenu）-刀具路径（Toolpaths）-毛坯设置（Jobsetup）
进入“毛坯设置”对话框，设置完毕后，如图3-48所示，用鼠标单击图3-48中的“OK”按钮。
图3-48
改变视图方式为：
视图面（Gview）：
轴测图（I）
得到图3-49，图中的虚线为毛坯的线框轴测图。
图3-49
步骤三挖槽类型为表面（Facing）的挖槽加工1
关闭毛坯轮廓显示。
1．选择主菜单（MainMenu）-刀具路径（Toolpaths）-挖槽加工（Pocket）
2．在绘图区串接挖槽加工的两个轮廓，串接后的结果如图3-50所示，用鼠标单击主菜单区的“Done”，结束串接操作，进入挖槽加工刀具参数设置对话框，设置内容与图3-41相同；
图3-50
3．选择直径为10mm的端铣刀；
4．用鼠标单击图3-51上部“挖槽加工参数（Pocketingparameters）”选项卡，进入“挖槽加工参数设置”对话框，挖槽类型（Pockettype）设置为表面（Facing），表面挖槽类型有效，设置完毕后，如图3-51所示；
图3-51
5．用鼠标单击图3-51中的“表面（Facing）”按钮，进入“挖槽表面设置（Facing）”对话框，设置完毕后，如图3-52所示，单击图3-52中的“OK”按钮，回到图3-51；
图3-52
6．用鼠标单击图3-51上部“粗/精加工参数（Roughing/Finishingparameters）”选项卡，进入“挖槽粗/精加工参数设置”对话框，设置完毕后，如图3-53所示；
图3-53
7．用鼠标单击图3-53中的“确定”按钮，得到挖槽加工刀具路径，如图3-54a所示，其中虚线为毛坯线框轮廓，图3-54b为加工过程仿真后的结果。
步骤四挖槽类型为标准（Standard）的挖槽加工2
本步骤的操作方法与步骤三的操作方法相同。
不同点为：
1．图3-51中的挖槽类型（Pockettype）设置为标准（Standard）；
2．图3-51中的加工深度（Depth…）设置为绝对坐标的30；
3．串接的轮廓如图3-55a所示，加工过程仿真后的结果如图3-55b所示。
图3-54
图3-55
图3-56
步骤五挖槽类型为标准（Standard）的具有岛屿的挖槽粗加工3
本步骤的操作方法与步骤四的操作方法相同。
不同点为：
1．图3-51中的加工深度（Depth…）设置为绝对坐标的10；
2．串接的轮廓有三个，如图3-56a所示，生成的刀具路径如图3-56b所示，加工过程仿真后的结果如图3-56c所示。
步骤六挖槽类型为表面（Facing）的三角形岛屿挖槽加工4
本步骤的操作方法与步骤三的操作方法相同。
不同点为串接的轮廓为三角形岛屿，如图3-57a所示，生成的刀具路径如图3-57b所示，加工过程仿真后的结果如图3-57c所示。
图3-57
步骤七挖槽类型为表面（Facing）的圆形岛屿挖槽加工5
本步骤的操作方法与步骤三的操作方法相同。
不同点为：
1．图3-51中的加工深度（Depth…）设置为绝对坐标的20；
2．串接的轮廓为圆形岛屿，如图3-58a所示，生成的刀具路径如图3-58b所示，加工过程仿真后的结果如图3-58c所示。
图3-58
步骤八挖槽类型为重切削（Remachining）的具有岛屿的挖槽精加工6
本步骤的操作方法与3.5节步骤三的操作方法相同。
不同点为：
1.选择的刀具是直径为5mm的端铣刀；
2.“挖槽加工参数设置”对话框的设置内容与图3-51基本相同，不同点有两个，一是加工深度（Depth…）设置为绝对坐标
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