第6章 微机自动编程与应用Word下载.docx
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图6-2Mill模块的操作界面
当前流行的MasterCAM是基于WINDOWS平台上运行的一套软件系统，启动MasterCAM8.0版的铣削模块Mill后的操作界面如图6-2所示。
MasterCAM系统将显示界面分割为三个区域：
绘图区、菜单区和系统回应区。
其中：
绘图区是为作图、图形显示、加工模拟显示等提供表演的场所。
可通过功能设定将其划分为多个视区，以达到从不同的角度观察的效果。
系统回应区是人机对话的场所，包括从系统中反馈的信息显示、各种状态显示、错误提示以及必需的键盘响应，进行中需要键入的数据等。
菜单区共分主功能菜单区、次功能菜单区、图标菜单区三部分。
图6-3菜单层次结构
系统绝大部分功能实施都需要通过对主功能菜单的逐层调用来进行。
例如，如图6-3所示为进行“连续画线”功能操作所需要逐层调用的菜单层次结构。
菜单内容的显示始终在同一区域内，当要执行某一项功能时，只能一层层地切换菜单项，操作起来很烦琐。
为使操作方便，该系统采用了如下几种快捷方法。
（1）增设次功能菜单区；
主要是为对图层操作、颜色及构图面等的设定方便而提供的一种快捷操作菜单项。
用鼠标点选这些菜单项时，有关图层与颜色的设置是通过弹出对话框的形式进一步操作的，而有关构图面等的设置则是直接调用主菜单区来进行的。
（2）增设图标菜单区；
主要是为系统常用功能选用方便而提供的一些快捷操作菜单项。
用鼠标点选某一图标，则相当于打开多层菜单，直接调用底层具体执行的功能菜单。
（3）提供逐层回退及直接返回根菜单功能；
连续点选“返回上一菜单”项，可逐层回退直到根菜单，若点选“回根菜单”项，则无论当前是处于那一个菜单层次都可直接回到根菜单。
（4）提供快捷键操作。
系统对一些常用的功能提供即时热键快速调用。
常用热键及对应功能见图6-4所示。
新版本中因有图标菜单，故取消了许多热键功能。
在系统中可随时按F1功能键或按ALT+H键得到更具体的帮助。
2．系统的主要菜单功能
（1）主功能菜单其主菜单各项功能分别为：
分析（Analyze）：
将所选实体的坐标数据信息等显示在屏幕上，如点、线、弧、曲线、曲面或标注的尺寸、文字等的数据状态信息。
主要用于数据查询。
绘图（Create）：
产生点、线、弧、曲线、曲面或标注的尺寸、文字等几何实体，每产生一个实体，其数据自动存入数据库中并且该实体同时显示在屏幕上。
档案（File）：
用于对图形数据的存档、读出、编辑、转换、打印、传送输出等的管理。
修整（Modify）：
用倒圆、修剪、延伸、断开、连接等方式修整已经绘制的几何实体。
图形变换（Xform）：
对已经绘制的实体进行对称、旋转、比例缩放、平移、偏移等多种方式的变换，从而生成新的几何实体。
删除（Delete）：
从屏幕上和系统的数据库中删除一个或者一组几何实体图素。
视屏设定（Screen）：
用于改变图形在屏幕上显示的大小、位置等的设置，如放大、缩小、自动调整、指定范围等的显示方式，颜色、图层等的设定，还有系统设置等。
刀具路径（Toolpaths）：
为零件几何图形的轮廓铣削、钻孔、铣槽形、字型铣削、曲面铣削等的加工定义刀具路线，产生NC刀具路径。
用于为数控加工的自动编程提供数据。
NC公用程序（NCUtils）：
用于对NC刀具路径数据文件进行查询显示、编辑修改、加工模拟、自动编程以及对已有数控程序文件反向进行NC刀具路径的自动生成。
这一功能可用于对手工编程进行加工模拟的校验。
MasterCAM系统的整个菜单内容见书后附录5。
（2）次功能菜单
作图面高度Z：
用于设定当前作图面的高度。
对曲面三维实体的构建必不可少。
作图颜色（Color）：
用于设定当前作图时线条的颜色。
作图层（Level）：
用于设定当前作图的图层。
MasterCAM系统也同样引入图层的概念，用于存放一些具有相同属性的实体，以便于进行管理。
MasterCAM设定最多为256层。
刀具面（TPlane）：
用于设定当前刀具所处的方位。
对三维立体形状工件而言，只有设置合理的刀具方位才能保证合理加工程序的产生。
构图面（CPlane）：
用于设定当前所绘图形的空间方位。
绘制三维图形时需要及时改变构图面的位置，结合作图面高度的设定可使得图形绘制过程快捷方便。
观察面（View）：
用于改变观察所绘图形的视角，以获得满意的观察效果。
如在进行模拟加工时将观察面设定为“轴测面”可得到较形象的观察效果。
（3）图标菜单各图标菜单及其功能见书后附录6。
6.2零件基本几何图形的绘制
6.2.1基本线圆定义
1．绘制直线（Line）见图6-5所示。
（1）水平线（Horizontal）画一条水平方向的线段。
操作：
先指定第一点，同时菜单转为公共给点菜单，这时可选择用键盘输入坐标点的方式或捕捉已有点的方式，默认状态为直接用鼠标在屏幕上点取一点，你可根据情况选择一种取点方式并用鼠标点取相应的菜单项。
图6-5直线绘制方法
给定第一点后，屏幕即提示输入第二点的坐标，方法同上。
然后屏幕显示第一点的Y坐标值，并允许输入修改为其它值，修改或认可回车后，即可得到由第一、二两点的X值确定左右边界，由指定的Y值确定上下位置的一条水平线。
（2）垂直线（Vertical）．画一条垂直方向的线段。
方法同水平线，只是由第一、二两点的Ｙ值定上下边界，由第一点的Ｘ值或输入修改后的X值确定左右位置的一条垂直线。
（3）两点连线（Endpoints）由指定的两点画一条线段。
先后要求指定两点，点值可根据公共给点菜单的选项采用键盘输入或捕捉得到。
（4）连续画线（Multi）画一些首尾相接的连续线段。
每一条线的画法同两点连线，只不过该方法始终是将前一条线的第二点作为后一条线的第一点，连续不停地持续下去，直到按ESC键、或用鼠标去拾取其它画线方法而中止。
（5）极坐标画线（Polar）画一指定角度且定长的线段。
先指定一点作为线段的起点，然后要求输入极角和极半径值。
每次重启系统或重新初始化后默认的极角值为0，极半径为25mm，当定义一次以后，所定义的值将作为新的默认值为其后使用，直到再定义新值后，新值又将作为新的默认值。
（6）切线（Tangent）画一和某圆弧相切的线段。
本画线方式菜单还有下级菜单，即将其细分成：
切角切线、公切线、点切线
①切角切线（Angle）：
与某圆弧相切并和X正轴夹于某角度值。
先选择并拾取相切圆弧，再接着要求输入夹角、输入线长（系统将根据拾取点的位置决定两可能切点中的一个切点，如果拾取点在过圆心的水平线的上方则取上切点，否则取下切点，若夹角为90度则左右区分切点），然后在屏幕上显示出由切点向两边切向画出的两段切线，并提示要求在欲保留的那段切线上拾取一下，则另一段切线将自动被舍弃。
在要求用鼠标拾取某线圆时，若不合要求（如离可能的线圆太远等）则需要重试。
②公切线（2arcs）：
同时切于两圆弧的直线。
要求先后选择并拾取两圆弧，并根据拾取点的位置确定几条可能公切线中的一条。
如下规定仅供参考：
上←―→上：
上外公切线下←―→下：
下外公切线
上←―→下：
内公切线下←―→上：
内公切线
当对两相交圆弧拾取时，若由于拾取点的位置导致计算在内公切线方式上时，系统会产生错误提示。
由于公切线的产生和拾取点的位置是有很大关系，所以拾取时应尽量使拾取点靠近所需切点。
③点切线（Point）：
即过一点向某圆弧作切线。
输入时先提示拾取相切圆弧，然后再提示指定该切线经过的某点。
最后则要求指定该切线从切点处开始计量的长度（默认长度为指定点到切点的计算长度）。
定义完成后则显示出从切点起指定长度的直线段。
（7）点垂线（peRpendclr）过一点且与另一线段或圆弧相垂直的线段（端点为垂足）。
先拾取相垂直的原始实体，然后提示指定一点，最后还要求指定垂线的长度（默认长度为指定点到被垂直实体的垂足点间的计算长度）。
2．绘制圆弧和整圆如图6-6所示。
圆弧部分（Arc）有极坐标画弧、两点定弧、三点定弧、相切圆弧等。
（1）极坐标方式（Polar）：
细分为圆心点、拾取点、起径角、终径角等定义方式。
圆心点：
先指定圆心点，再输入半径，指定起始角和终止角（初始默认值为：
半径25mm，起始角和终止角均为0度，鼠标拾取则视为回车认可）。
拾取点：
基本同上，但其起始角和终止角可由鼠标直接拾取确定（不可捕捉拾取）。
适用于画草图。
起径角：
先指定圆弧起点再输入半径值，最后定起始角和终止角
终径角：
先指定圆弧终点再输入半径值，最后定起始角和终止角（鼠标拾取视为回车）
（2）两点半径定弧（Endpoints）：
先后提示指定两点（弧的两端点）后，再按要求输入半径值，接着显示出所有满足条件的圆弧，并要求选择其一。
若计算出两点间距>
直径，则出现错误信息
＝直径，则有两半圆弧供选择
<
直径，则有四段圆弧供选择
若在欲保留的圆弧段上拾取一下,则其余几段圆弧自动被舍弃。
（3）三点定弧（3points）：
经过指定的三点、且由三点顺序决定圆弧方向的圆弧。
先后按提示输入起点、中间点、终点。
同样可用公共取点菜单提供的取点方法。
图6-6圆、弧及非圆曲线绘制
（4）相切圆弧（Tangent）：
细分为切一实体、三切圆、点切圆三种方式
①切一实体：
先选被切实体，再指定一用于确定切点所在方位的点（或切点），然后提示输入半径的大小，则计算出圆心在指定点与被切实体所作的垂线上，且与被切实体相距为半径值。
并由此作出一整圆，最后提示要求选取所需的一半圆弧。
②三切圆：
既不知半径大小，又不知圆心位置，但同时切于三个实体的圆弧，其端点即为第一被切实体和第三被切实体的切点，圆弧走向由三被切实体的拾取顺序决定。
分别按提示拾取三个被切实体。
③点切圆：
经过指定点且与指定实体相切的指定半径大小的圆弧，圆弧的两端点分别为指定点和切点。
先选择被切实体，再指定圆弧的一端点，接着按提示输入半径大小，最后再在所有可能的四段圆弧中选取一段，则其余三段就自动被舍弃。
整圆部分（Circle）有两点定圆、三点定圆、圆心半径、圆心直径、圆上一点等。
（5）两点定圆（2ptcir）：
由处在直径上的两端点来作圆
先后按提示输入两点，取点方法可由公共菜单提供的方法进行。
（6）三点定圆（3ptcir）：
由圆上的三点来作圆
同三点定弧，指定三点后即可得到一整圆。
（7）圆心半径（ptRadcir）：
由圆心点和指定的半径大小来作圆
先提示指定圆心点、然后按要求输入半径大小。
（8）圆心直径（ptDiacir）：
由圆心点和指定的直径大小作圆
先提示指定圆心点、然后按要求输入直径大小。
（9）圆上一点（ptedGcir）：
由圆心点和圆上一点来作圆
先提示指定圆心点，接着提示指定圆上的一点，指定完后，系统自动将此两点间距作为半径值而作出整圆。
3．绘制矩形（Rectangle）和多边形（Polygon）：
矩形绘制有定宽高和定两角点两种方式。
宽高方式下先要求定一角点，再定矩形宽度及高度。
对两角点方式则是要求先后指定第一、第二角点位置。
多边形绘制时，要先后输入多边形的边数、相对于正常放置位置的旋转角度（即起始角）、外接圆半径等，最后给定多边形中心的位置即可。
4．非圆曲线
（1）平滑曲线（Spline）
给定一系列点以后，系统即自动地将这些点连接为一条平滑的曲线。
（2）椭圆（Ellipse）
按要求先后设定长轴、短轴半径，起始角度，终止角度及整个椭圆相对于正常放置时的旋转角度等参数值后，再指定椭圆中心点的位置，即可绘制出一要求的椭圆或椭圆弧。
6.2.2图形修整与变换
1．图形修整（Modify）
（1）倒圆（Fillet）：
用指定半径大小的圆弧来光滑连接两线圆。
先应分别设定倒圆半径、圆心角、修剪要求、链接等参数值，然后再选定线圆进行倒圆处理。
倒圆半径默认大小为6mm，圆心角用于决定是大半圆还是小半圆（即>
180度或<
180度），修剪要求是指倒圆的同时，是否自动修剪相关的线圆而使光滑连接的切点成为其新的端点。
链接是指是否要对多段首尾连接的实体间所有尖角都自动倒圆处理。
（2）修剪（Trim）如图6-7所示。
有修单个、两个、三个、多个实体，修至垂足点，闭合弧，分割实体等方式。
①修单个实体（1entity）：
要求先后拾取欲修剪的两个实体。
但只对两相交线圆中的第一段的延伸部分进行修剪，修剪边界由交点分隔，剪取部分则根据拾取实体时点取的位置确定，拾取点所在的部分为保留部分。
若欲修剪的为整圆则视整圆为0~360度的弧，修剪时从所计算出的两交点中选取距第二拾取点较近的点作为分隔边界，将整圆分成两部分，最后保留第一拾取点所在的那段圆弧。
②修两个实体（2entities）：
基本操作同上，只是最后同时对两个实体都进行修剪，拾取处所在的那部分保留，另一部分则自动舍弃。
若对两未交接上的实体进行修剪，还可以起到延伸的作用。
③修三个实体（3entities）：
同时对三个实体进行修剪，分别修剪至交点处。
第一、二两个实体的修剪端点，即为与第三个实体相交的交点，第三个实体的两端及第一、二两个实体的一端将被剪掉（或延伸至交点处）。
也就是说，第一、二两个实体只修剪掉一端，而第三个实体则两端都将被修剪掉。
④修至垂足点（Topoint）：
修剪指定实体到以过指定位置点向该实体所作垂线的垂足处。
a．选择实体去修剪或延伸，由此拾取实体位置点确定实体保留部分。
b．提示修剪或延伸的位置点，由此点向指定实体作垂线以确定垂足点。
⑤修多个实体（Many）：
将被选择的多个实体，在指定的一方分别修剪或延伸至与指定修剪边界线相交处
操作：
a．先选择欲修剪的实体，然后点确认以结束选择。
b．拾取指定用以确定修剪边界的曲线（实体）。
c．确定将不被剪掉的一方。
⑥闭合弧（Closearc）：
将弧修剪成整圆。
⑦分割（Divide）：
将指定欲分割的实体，由两指定的分界线分割成三部分，并将中间部分舍弃。
（3）打断（Break）有打断成圆弧、打成多段、打成两段、定长打断等方式。
①打断成圆弧（Arc）：
将二维的平滑曲线打断成线或圆弧。
②打成多段（Mnypieces）：
将指定实体按指定段长或指定段数打成多段。
若指定段长，则段数自动计算生成。
（按均分计算）
若指定段数，则段长自动计算生成。
③打成两段（2pieces）：
在指定断点处将某实体打成两段。
若指定断点拾取在线侧，则断点取在从拾取点向该实体所作垂线的垂足处；
若垂足超出实体两端点外则出错。
④指定长度（atlength）：
（选择一个实体，输入指定长度。
）从靠近拾取点的那个端点起到指定长度处将某实体断开成两个实体。
若指定长度超过线长，将要求修改指定长度。
（4）连结（Join）：
将原来打断成两段的实体连接成一个实体。
该操作是打断的逆操作，要先后拾取两实体，且要求两实体应可连接成一个实体。
若是直线，则其斜率应相同。
若是圆弧，则圆心半径应相同。
（5）延伸（Extend）：
将选定的线、弧在靠拾取点的那个端点处向外延伸指定的长度。
（6）拖曳（Drag）：
采用鼠标直接拖放的方式复制或移动某些实体的方法。
先从选择实体菜单中确定一种选择方式，选好实体并确认后即出现移动（平移或旋转）或复制（平移或旋转）操作方式选择菜单，选定一种方式后，即要求指定平移拖曳的相对点或旋转中心点，之后移动鼠标则图形亦跟随着移动，并还可随时切换旋转平移方式，直至满意后拾取一下鼠标即告完成。
此时菜单区显示要求选择“新的”、“旧的”菜单项，若还想对另一些实体进行拖曳操作，可点“新的”菜单项，则又重新出现实体选择方式菜单，可重新进行前述操作；
若仅想对刚进行过拖曳操作后的实体继续进行另外的拖曳操作，可点“旧的”菜单项，则菜单区又出现移动、复制方式选择菜单，接着便可继续后续操作。
2．图形变换（Xform）如图6-7所示。
（1）对称变换（Mirror）
先进入实体选择方式菜单选择实体并确认后，再按要求指定对称轴（X、Y或某线），然后弹出对话框要求回答是采用移动复制还是连接处理方式？
确认后对称自动生成。
被选择的转换实体和转换后的实体（转换结果）将以设定的颜色显示，直至重新选择转换实体并进行转换操作后，新的转换操作实体则转为特殊显示。
转换后的结果可作为一个整体在进行其它处理时被选择。
若为移动，则原始线将不复存在，若为复制，则原始线保留
若为连接，则在对称后生成的新线的各端点和原始线相应各端点间自动产生连接线段。
图6-7图形的修整与变换
（2）旋转变换（Rotate）
操作基本同上，只是指定对称轴变为指定旋转中心点（原点或指定点），移动复制连接对话框中多了旋转次数和旋转角度输入两项，旋转角度为逆正顺负；
旋转次数为不包括本身在内的次数。
若为移动（Move），则原始实体不复存在
若为连接（Join），则每一次旋转后的新实体都将和原始实体端点相接。
（3）缩放变换（Scale）（非显示上的缩放）：
基本操作同旋转变换。
不同的是
①旋转中心变为缩放中心点。
②对话框中，旋转次数改为缩放次数
③对话框中旋转角度改为比例因子。
若缩放比例为1则无论缩放多少次则均不缩放。
XYZ缩放（Scalexyz）前述缩放为各个方向的缩放比例都是相等的，而X、Y、Z缩放则可分别指定各个方向上的比例因子。
（4）平移变换（Translate）
先从选择实体方式菜单选择实体并确认后，即出现直角坐标，极坐标，两点之间及两视角间四种平移方式选择菜单。
各自接续的操作如下：
直角（Rectang）：
输入平称矢量，X、Y、Z方向用逗号隔开。
极坐标（Polar）：
输入平移距离，平移角度，由此算出X、Y矢量。
两点之间（Btweenpts2）：
输入开始平移的参照点，平移去的目标点，由此两点得到的矢量作为平移矢量。
两视角之间（btweenVws2）定义原始转换平面，目标转换平面开始参照点，移去的目标点。
（5）删除（Delete）
删链接线（Chain）用于删除首尾链接的连续多段实体
删重叠线用于删除一些重复绘制的实体。
但该功能只能删除完全重叠的线，即两端点完全相同的线，若某一线于另一线而又重叠存在的话，则无法识别。
若交叉重叠时也无法自动识别。
删单一线（Only）用于删除单独某一点、线、圆弧等实体。
选中此项后即转入公共的单一实体项菜单。
删所有某种（All）用于删除某种类型的所有实体，如所有直线，所有圆弧等。
选中此项后，即转入公共的所有实体项菜单。
删组群（Group）用于删除径组群定义的多个实体。
删变换结果（Result）用于删除径图形变换操作而新生成的多个实体，即某些特殊颜色显示的线，或经过多变换操作，则系统记忆最后一次变换而生成的结果。
删窗交线（Interwndw）用于删除开窗选择时凡会在窗内及压在窗框上的实体。
恢复删除（Undelete）用于恢复刚刚删除的实体，可一步一步地往前恢复，但最多可恢复的实体数目受到系统配置中相应设定项的限制。
6.3空间立体图形的绘制
6.3.1构图平面与工作深度
图6-8原始坐标系
MasterCAM中使用的原始基本坐标系统还是标准的笛卡儿坐标系，其各轴正向符合右手定则，如图6-8所示。
但随着设定构图平面而形成的当前工作坐标系，其各坐标轴方向并不一定和原始基本坐标系一致。
无论其在原始坐标系中的位置如何，当前构图平面总是为XY平面，以俯视（TOP）观察面显示时其工作坐标系总是按X轴正向朝右，Y轴正向朝上，Z轴正向朝绘图者。
如图6-9所示，构图平面就是当前要使用的绘图平面，如设置为俯视图，所绘制的图形就产生在平行于俯视图的构图平面上，如设置为主视图（前视），所绘制的图形就产生在平行于主视图的构图平面上。
而工作深度是指构图平面所在的深度，即当前工作坐标系中的Z高度（并非原始坐标系中的Z
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