MasterCAM教案之数控加工工艺与刀位轨迹生成.docx
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MasterCAM教案之数控加工工艺与刀位轨迹生成
湖南省技工学校
理论教学教案
教师姓名蒋志杰
学
科
MasterCAM
执行记录
日期
星期
检查
签字
班级
节次
课题
数控加工工艺与刀位轨迹生成
课的
类型
单一课
教
学
目
的
1、使学生掌握CNC数控加工工艺的基本概念；
2、使学生掌握CNC数控加工刀具及刀具参数的设定；
3、进一步掌握CNC数控加工的切削方式与工艺参数设定。
教
学
重
点
1、CNC数控加工工艺的基本概念；
2、CNC数控加工刀具及刀具参数的设定。
教
学
难
点
对CNC数控加工与普通加工工艺的区别。
主要教学方法
讲授及多媒体操作演示
教
具
挂
图
多媒体电脑及投影仪
教学环节时间分配
1、组织教学时间
3min
3、讲授新课时间
71min
2、复习导入时间
5min
4、归纳小结时间
8min
5、作业布置时间
3min
教
学
后
记
教案纸
课题数控加工工艺与刀位轨迹生成
组织教学：
点名，清查学生人数，集中学生注意力。
复习提问：
我们已经学习了MasterCAM的CAD功能
及数控加工的基本操作，对于数控加工与普通加工两者
有何区别？
导入新课：
数控加工工艺与刀位轨迹的生成。
教学内容及授课步骤
一、数控加工的基本概念：
数控编程时，加工轨迹的计算是工作最大的一部分
工作，它涉及到一些复杂的计算。
当采用CAM类软件时，
复杂的计算过程完全交由计算机去完成，此时工作量大
的部分是如何把工件几何形状描述成计算机数字模型，
即所谓的CAD。
在NC编程的过程中，此时更多的是数控
铣削加工的工艺参数的选择与刀具及其参数的确定。
1、数控铣加工的基本概念：
1）用CAM软件编程实现加工的过程：
需配置好机床，这是正确输出代码的关键；
看懂图纸，用CAD功能正确表达工件；
根据工件形状，选择合适的加工方式，生成刀位轨
迹，产生刀具加工路径文件；
教案纸
生成G代码，传送给机床进行数控加工。
2）两轴加工与多轴加工：
两轴加工：
机床坐标系的X和Y轴两轴联动，而Z
轴固定，即机床在同一高度下对工件进行切削。
两轴加
工适合于铣削平面图形。
两轴半加工：
两轴半加工在二轴的基础上增加了Z
轴的移动，当机床坐标系的X和Y轴固定时，Z轴可以
有上下的移动。
利用两轴半加工可以实现分层加工，每
层在同一高度（指Z向高度）上进行两轴加工，层间有
Z向的移动。
三轴加工：
机床坐标系的X、Y和Z三轴联动。
三轴
加工适合于进行各种非平面图形即一般的曲面加工。
3）轮廓：
轮廓是一系列首尾相接曲线的集合。
在进行数控编程，交互指定待加工图形时，常常需
要用户指定图形的轮廓，用来界定被加工的区域或被加
工的图形本身。
如果轮廓是用来界定被加工区域的，则
要求指定的轮廓是闭合的；如果加工的是轮廓本身，则
轮廓也可以不闭合。
4）区域和岛屿：
区域是指由一个闭合轮廓围成的内部空间。
岛屿是指在区域内的闭合轮廓围成的内部空间。
教案纸
如上图所示，区域指外轮廓与岛屿之间的部分，由外轮
廓和岛屿共同指定待加工的区域。
外轮廓用来界定加工
区域的外部边界，岛屿用来屏蔽其内部不需要加工或需
保护的部分。
2、机床参数：
1）速度参数：
包括主轴转速、接近速度、进给速度
和退刀速度等。
主轴转速是切削时机床主轴转动的角速度；
教案纸
进给速度是正常切削时刀具行进的线速度；
接近速度为从安全高度切入工件前刀具行进的线速
度，又称为进刀速度；
退刀速度为刀具离开工件回到安全高度时刀具行进
的线速度；
在安全高度以上刀具行进的线速度取机床的G00。
注意：
速度参数的设定一般依赖于用户的经验，原则上
讲，它们与机床本身、工件的材料、刀具材料、工件的
加工精度和表面粗糙度要求等相关。
速度参数与加工的
效率密切相关。
2）安全高度和起止高度：
安全高度是指保证在此高度以上可以快速走刀不发
生干涉的高度。
安全高度应高于零件的最大高度。
起止高度是进退刀时刀具的初始高度，起止高度应
大于安全高度。
如上图所示。
3）慢速下刀高度：
每一次下刀，刀具都是快速运动（G00），当距下刀
点某一距离值时，刀具以接近速度下降。
这个距离值称
为慢速下刀高度。
4）行距和残留高度及刀次：
行距指加工轨迹相邻两行刀具轨迹之间的距离。
教案纸
如上图所示：
在三轴加工中，由于行距造成的两刀
之间一些材料未切削，这些材料距切削面的高度即是残
留高度。
在加工时，可通过控制残留高度来控制加工的
精度。
有时可通过指定刀具轨迹的行数及刀次来控制残
留高度。
5）顺铣与逆铣：
在铣加工中需注意顺铣与逆铣的不同，顺铣与逆铣
的切削效果是不同的。
在数控铣削加工中，一般总是采
用逆铣的方式，可以得到较好的加工效果。
教案纸
二、刀具及刀具参数的设定：
1、常用铣刀的种类及用途：
按铣刀的形状可以将铣刀分为：
盘铣刀、端铣刀、
成形铣刀、球头铣刀与鼓形铣刀。
1）盘铣刀一般用在铣削较大的平面；
2）端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛
用于加工平面类零件。
端铣刀除其用端刃铣削外，也常
用其侧刃铣削，有时端刃、侧刃同时进行铣削，端铣刀
也可称为圆柱铣刀；
3）成形铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门
设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状（如角
度面、凹槽面等），也适用于特形孔或台；
4）球头铣刀适用于加工空间曲面零件，有时也用于
平面类零件较大的转接凹圆弧的过渡加工；
5）鼓形铣刀主要用于对变斜角面的近似加工。
2、数控铣刀的选用原则：
刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一，它
不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
1）选择数控铣刀通常要考虑机床的加工能力、工序
内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相比，数控
加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚性好、耐
教案纸
用，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
2）铣刀刚性与耐用度是选用数控铣刀的主要因素。
采用刚性好的铣刀，一是为了提高生产率而采用大切削
量的需要；二是为了适应数控铣床加工过程中难以调整
切削用量的特点；三是为了提高刀具的耐用度，当一把
铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损很快，就
会影响工件的表面质量与加工精度，而且还会增加换刀
引起的调刀与对刀次数，同时会使工件表面留下因对刀
误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。
3）铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等
也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分
忌讳的。
结论：
根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及
加工余量选择刚性好、耐用度高的铣刀，是充分发挥数
控铣订的生产效率和获得满意的加工质量的前提。
3、铣刀尺寸的确定：
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面
尺寸和形状相适应。
选择端铣刀时，刀具的有关参数，
推荐按以下经验数据选取：
刀具半径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径ρ，
一般取r＝（0.8～0.9）ρ；
教案纸
零件的加工高度H＜（1/4～1/6）r，以保证刀具有足
够的刚度；
对不通孔（深槽），选取l＝H+（5～10）mm（l为刀具
切削部分长度，H为零件高度）；
加工外型及通槽时，选取l＝H+rc（5～10）mm（rc为刀
尖角半径）。
三、课堂总结：
1、CNC数控加工与普通机加工的不同之处；
2、CNC数控加工的操作过程及重点内容；
3、CNC数控加工参数及刀具参数的设定。
四、上机操作作业：
将前面所做的三维实体零件进行CNC数控加工，按
今天所介绍的内容设置各加工参数。
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