masterCAM9教程

第1章基础知识 1 1MasterCAMV9 0模块功能简介1 2MasterCAMV9 0的铣削加工特点1 3MasterCAMV9 0工作界面 Mastercam软件是美国CNCSoftware INC开发的CAD CAM系统 是最经济有效率的全方位的软件系统 在国内外CAD CAM领域 它是微机平台上装机量最多 应用最广泛的软件 成为CAD CAM系统的行业标准 1 1MasterCAMV9 0模块功能简介 MasterCAM系统是一套CAD CAM集成软件 它包含以下主要功能 1 三维设计系统 design 2 铣削加工系统 mill 3 车 铣复合加工系统 lathe 4 线切割 激光加工系统 wire 其中 三维设计系统是CAD功能模块 其它为CAM功能模块并包括三维设计系统 1 2MasterCAMV9 0的铣削加工特点 1 2 1任务管理1 2 2强大的零件造型功能1 2 3刀具路径的相关性1 2 4型腔铣 轮廓铣和点位加工1 2 5强劲的曲面粗加工功能1 2 6灵活的曲面精加工 1 2 7曲面修整加工1 2 8多轴加工1 2 9提高加工过程中走刀速度的方法1 2 10加工参数管理及优化工具1 2 11文件管理及数据交换1 2 12易学易用1 2 13系统配置要求 1 3MasterCAMV9 0工作界面 图1 1是 MasterCAMV9 0的Mill模块的窗口界面 分五大部分 绘图区 主菜单区 辅助菜单区 工具栏区 系统提示区 依Windows程序风格 还有标题栏 帮助栏 第2章二维图形的构建 2 1点的构建2 2直线的构建2 3圆弧的构建2 4倒圆角2 5曲线的构建 2 1点的构建 点是最基本的图形元素 线条由无数个点构成 一个完整图形则会包含若干个线条 学会二维图形的绘制首先要会如何确定点的位置 绘制点常常是为了定位图素 如 两个端点定位一条直线 圆心点可以定位一个圆 圆弧 的位置 2 1 1指定位置选取 绘图 点 指定位置 弹出图2 4抓点方式菜单 该菜单的各项功能如表 所示 实例如图2 6所示 通过键盘直接输入坐标来绘制点 单击键盘 X Y Z 或任意一个数字健 在系统提示区会出现输入对话框如图2 5所示 图2 5输入对话框 例如 X23Y33 表示X坐标为23 Y坐标为33 如果不输入X Y 则坐标之间要用 分隔 如 23 33 43 注意 输入坐标时 刚才输入的坐标是 现在要输入 则只要在输入对话框中输入 就可以了 如果要输入的是 则在输入对话框中输入 就可以了 同样如果要输入的是 则在输入对话框中输入 就可以了 在输入对话框中允许使用 与括号 如 2 1 2等分绘点可以在选取的线条 直线 曲线 圆弧 样条曲线 上生成一系列等距离的点 等距离不是指两点间的直线相等 而是两点间的曲线长度一致 选取 绘图 点 等分绘点 选取要等分的线条 在提示区输入点的数目 回车后 选取的线条上产生一系列的点 实例如图2 7所示 2 1 3曲线节点可以在参数型样条曲线的节点处生成点 这些点不会随参数型样条曲线的修改而改变点的位置 如果选取的线条不是参数型样条曲线 则系统会提示重新选取参数型样条曲线 2 1 4控制点可以在 样条曲线的控制点处生成点 如果选取的线条不是 样条曲线 则系统会提示重新选取 样条曲线 2 1 5动态绘点可以沿选取的图素用鼠标的移动动态的生成需要点 该图素可以是直线 曲线 圆弧 样条曲线 实体 2 1 6指定长度可以在选取的线条 直线 曲线 圆弧 样条曲线 上生成一个与靠近选取点的端点有一定距离的点 2 1 7剖切点可以在选取的一条或多条线条 直线 曲线 圆弧 样条曲线 上生成与指定平面的交点 该平面称剖切平面 2 1 8投影至曲面可以生成一个已有的点在一个或多个平面 曲面 实体面上的投影点 投影时可以选取投影于构图平面或沿曲面的法线方向投影 2 1 9垂直 距离可以依指定距离生成一个垂直 法线 方向的点 该点与选取的线条 直线 曲线 圆弧 样条曲线 距离为指定长度 该点与指定点的连线垂直于被选取的线条 2 1 10网格点2 1 11圆周点2 1 12小弧 2 2直线的构建 2 2 1水平线在当前构图面上生成和工作坐标系 轴平行的线段 2 2 2垂直线在当前构图面上生成和工作坐标系 轴平行的线段 2 2 3任意线段由两个任意点生成一条直线 这两个点可以用鼠标选取 也可以用键盘输入坐标 可以生成一条三维直线 2 2 4连续线连接多个任意点生成一条连续折线 每个点可以用鼠标选取 也可以用键盘输入 可以生成一条三维连续折线 2 2 5极坐标线由极坐标的形式生成一条直线 2 2 6切线生成与一弧或多弧相切的切线 一 角度方式 二 两弧方式 三 圆外点方式 2 2 7法线生成一条与已知线条 直线 曲线 圆弧 样条曲线 相垂直的线 一 经过一点方式 二 与圆相切方式 2 2 8平行线生成与已知直线平行的直线 一 方向 距离方式 二 经过一点方式 三 与圆相切方式 2 2 9分角线生成两相交直线的角平分线 或在两平行直线中间生成一条平行线 2 2 10连近距线生成直线 曲线 圆弧 样条曲线与点 直线 曲线 圆弧 样条曲线之间的最近距离连线 选取的第一个图素可以为直线 曲线 圆弧 样条曲线 选取的第二个图素可以是点 直线 曲线 圆弧 样条曲线 2 3圆弧的构建 共有 种绘圆弧模式 2 3 1极坐标指定圆心点 半径 起始角度 终止角度来生成一个圆弧或指定起始 终止 点 半径 起始角度 终止角度来生成一个圆弧 一 圆心点方式 二 任意角度方式 三 起始点方式 四 终止点方式 2 3 2两点画弧指定圆周上的两个端点和圆弧半径来生成一个圆弧 2 3 3三点画弧指定不在同一条直线上的三个点来生成一个圆弧 2 3 4切弧生成与已知的直线或圆弧相切的圆弧 一 切一物体 二 切二物体 三 切三物体 四 中心线 五 切圆外点 六 动态绘弧 2 3 5两点画圆选取或指定直径上的两个点生成一个圆 2 3 6三点画圆选取或指定圆周上的三个点来生成一个圆 2 3 7点半径圆指定圆心与半径来生成一个圆 2 3 8点直径圆指定圆心与半径来生成一个圆 2 3 9点边界圆选取或指定圆心点及圆周上一点来生成一个圆 2 4倒圆角 倒圆角的功能是使两条或多条相交直线产生不同直径的圆角 2 5曲线的构建 直接生成曲线或利用已知点来生成曲线 包括SPLINE曲线或NURBS曲线 SPLINE曲线可以视作一条有弹性的强力橡皮 通过在其上各点加上重量使其经过指定位置 点两侧的曲线有相同的斜率和曲率 而NURBS Non UniformRational pline 曲线可以视作比SPLINE曲线更加光滑的曲线 可以通过移动它的控制点来编辑NURBS曲线 适用于设计模具模型的外形与复杂曲面的轮廓曲线 如汽车表面轮廓曲线 一 手动输入方式构建曲线选取主菜单上的 C绘图 曲线 手动输入 选取曲线经过的一系列点 选取完成后按 键退出 实例如图所示 二 自动选取方式构建曲线 三 端点状态曲线 四 转成曲线 五 熔接曲线 2 6矩形的构建2 7倒角的构建2 8文字的构建2 9插入图形2 10椭圆的构建2 11多边形的构建2 12边界盒的构建2 13螺旋线 螺旋 第三章几何图形的编辑和尺寸标注 3 1删除3 2修整3 3转换3 4二维绘图综合实例3 5图形尺寸标注 3 1删除 删除已经构建好的图素 一 串连选择将相交的若干图素沿某种方向连成一串 串连方式可以定义起点和终点 还可以指定串连方向 二 窗选 三 区域 四 仅某图素 五 所有的 六 群组 七 结果 八 重复图素 九 回复删除 3 2修整 选取如图3 11主菜单上的 修整 或按功能键 弹出修整菜单 3 2 1倒圆角选取主菜单上的 修整 倒圆角 与选取主菜单上的 C绘图 倒圆角 功能是一致的 请参看第二章 3 2 2修剪选取主菜单上的 修整 修剪 弹出如图3 13修剪菜单 图3 14修剪一个图素实例 图3 15修剪两个图素实例 图3 16修剪三个图素实例 图3 17修剪到某一点实例 图3 18修剪多个图素实例 图3 19分割物体实例 3 2 3打断选取主菜单上的 修整 打断 弹出如图3 20打断菜单 打断菜单功能描述如下表3 6所示 在MASTERCAM中 圆默认在零度方向断开 并且在打断时不会像AUTOCAD一样自动修剪图素 3 2 4连接选取主菜单上的 修整 J连接 该功能主要用于将打断的图素在断点处重新连接 也可以将有相同属性的图素相连 但要注意以下几点 1 不能连接NURBS曲线 2 一般只有共线的线段 同心和同半径的圆弧 同一图素的曲线 才能很好地连接在一起 否则会出现出错提示 3 2 5曲面法向曲面法向功能可以改变曲面法线的方向 取主菜单上的 修整 曲面法向 弹出如图3 27曲面法向菜单 曲面法向菜单功能描述如下表3 7所示 可以直接选择曲面 根据参数选择循环方式 再根据需要选择某个参数 以便达到修改效果 3 2 6NURBS控制点可以修改NURBS曲线或曲面的控制点 以便更加灵活地修改NURBS图素 3 2 7转成NURBS转成NURBS功能可以把非NURBS图素转换为NURBS曲线 3 2 8延伸选取主菜单上的 修整 E延伸 弹出如图3 30延伸菜单 延伸菜单功能描述如下表3 9所示 延伸功能是将图素 包括线 圆弧 曲线和曲面 延伸一定的长度 3 2 9动态移位动态移位功能是动态地移动或者复制图素到指定的位置 让你在指令完成前就能看见指令的结果 3 2 10曲线变弧 3 3转换 选取如图3 37主菜单上的 转换 弹出如图3 38转换菜单 转换菜单功能描述如下表3 13所示 转换指令是Mastercam非常有用的编辑功能 用来改变图素的位置 方向和大小 转换功能共同的参数及概念 群组和结果 我们使用了某个转换指令时 我们需要选择一些图素 该图素被确认选择后会被系统作为一个群组 当我们使用该转换指令后 群组图素会被转换到新的位置 这时该群组图素会被系统作为结果 其中群组会被系统默认为红色 结果会被系统默认为紫色 在绘图区只能有一个群组和一个结果 大家可以使用 屏幕 清除颜色 的操作清除群组和结果的颜色 使其返回原来的颜色 这样也同时清除了系统指定的群组和结果 3 3 1镜像功能该功能是在当前的构图面上以某一轴线为镜子反射图素 3 3 2旋转该功能是在当前的构图面上以某一点为中心 对选定的图素按给定角度进行旋转 3 3 3比例缩放该功能对选定的图素按给定的比例进行缩放 3 3 4投影 压扁 该功能对选定的图素投影到指定的平面 3 3 5平移该功能可以得到一个或多个与原图素平行的相同图素 3 3 6补偿 偏移 该功能可以将线条向指定的方向偏移给定的距离 3 3 6串连补偿该功能可以将多条首尾相接的线条组成的封闭轮廓沿指定的方向偏移给定的距离 3 3 7排样该功能用于冲裁条料时 为了省料而对冲裁件进行的合理放置方法 3 3 8移动 牵移 该功能用于将一个框架形的图形拉伸成其它形状 3 3 8缠绕该功能可以将一根线条卷成圈 如同工厂中加工弹簧一样 当然在卷好后也可以重新展开成为线条 3 4二维绘图综合实例 3 5图形尺寸标注 图形标注是机械工程制图中不可缺少的 Mastercam作为CAD CAM一体化软件 同样也提供了标注的功能 本节将介绍图形的标注 内容包括尺寸标注 注解文字和尺寸标注的编辑等 用户进行尺寸标注 可以采用系统的缺省设置 也可以通过图1 74所示的对话框对标注参数设置 3 5 1标注尺寸3 5 1 1水平标注用于标注两点间的水平距离 这两个点可以是选取的两点 也可以是直线的两个端点 3 5 1 2垂直标注用于标注两点间的垂直距离 这两个点可以是选取的两点 也可以是直线的两个端点 3 5 1 3平行标注用于标注两点间的距离 这两个点可以是选取的两点 也可以是直线的两个端点 3 5 1 4基准标注用于以已存在的线性标注为基准对一系列点进行线性标注 3 5 1 5串连式标注用于以已存在的线性标注为基准对一系列点进行线性标注 3 5 1 6圆弧标注用于标注圆或圆弧的半径 直径 3 5 1 7角度标注用于标注两条不平行线间的夹角 3 5 1 8相切标注用于创建一个或多个相切标注尺寸 3 5 1 9坐标标注用于以选取的一个点为基准 标注一系列点与基准点的相对距离 3 5 1 10点位标注用于标注选取点的坐标 在图3 73标注尺寸菜单中选择点位标注项 系统提示区提示选择一点创建点标注尺寸 在图形窗口输入一点 然后拖动鼠标至一个合适的位置单击即可完成点标注 3 5 2注解文字在完成的图形中 除了需要标注尺寸外 有时还需要加入注解文字来对图形进行说明 本小节将介绍加入注解文字的方法 3 5 2 3属性用于重新设置注解文字各参数 选择属性按钮 系统弹出全局标注对话框 通过其可以进行注解文字参数的重新设置 注意 选择不同的注解文字类型 弹出的全局对话框中包含的选项也会随之不同 3 5 3引出线用于在图素与注解文字之间绘制直线 3 5 4引线引线不同于引出线 引线是带箭头的 而且可以是有转折的 如同注解文字中的绘制引线 3 5 5多重编辑用于对已标注的尺寸进行编辑 通过改变图形标注的设置来更新选取的图形 3 5 6编辑文本用于改变已存在尺寸标注 标签标注和注解中的文字内容 3 5 7剖面线剖面线是绘图中用到最多的图案 MASTERCAM系统规定生成剖面线的区域必须是由首尾相接的线条围成的封闭区域 交叉的线条也可以产生封闭区域 但MASTERCAM不能对这种封闭区域生成剖面线 必须将各线条在交点处断开才可以在封闭区域生成剖面线 3 5 8标注设置用于全面修改已标注的内容 包括文字 文字位置 箭头 公差等 3 5 8 1尺寸属性标签界面3 5 8 2尺寸文字标签界面3 5 8 3注解文字标签界面3 5 8 4尺寸线 尺寸界线 箭头标签界面3 5 8 5设定标签界面 第4章曲面的构建 4 1曲面构建环境4 2三维线框模型4 3构建曲面4 4曲面编辑4 5曲面曲线4 6曲面构建综合实例 4 1曲面构建环境 4 1 1MasterCAM的坐标系统MasterCAM的作图环境有两种坐标系 即系统坐标系和工作坐标系 系统坐标系是Mastercam中固定不变的的坐标系 满足右手法则 如图4 1所示 工作坐标系 WorkCoordinateSystem 是用户在设置构图平面时所建立的坐标系 为使工作方便 MasterCAM中在不同的场合使用了特定的坐标显示系统 而这些坐标显示系统有什么不同 均必须有一个基准的坐标系来描述 或者说供参照用 这个坐标系就是工作坐标系 WCS 不同的情况 工作坐标系的显示不一样 在顶面观察 俯视 时如图4 2 Z轴的正方向垂直屏幕指向用户 点击 WCS坐标 T 会弹出 视角管理 对话框 对话框中目前所列出的是系统已定义了的各个视角 序号是1 2到8 以后你自己可以新建视角并命名 命名的视角也可以在对话框中显示出来 4 1 2构图平面和图形视角在MasterCAM中引入构图平面的概念是为了将复杂的三维绘图简化为简单的二维绘图 构图平面是用户当前要使用的绘图平面 与工作坐标系平行 设置好构图平面后 则所绘制的图形都在构图平面上 如构图平面设置为俯视图 则所绘制的图形就产生在平行于俯视图的构图面上 图形视角的设置是用来观察三维图形在某一视角的投影视图 图形视角表示的是当前屏幕上图形的观察角度 但用户所绘制的图形不受当前视角的影响 而是由构图平面与工作深度来确定 4 1 3工作深度工作深度是用户绘制出的图形所处的三维深度 是用户设置的工作坐标系中的Z轴坐标 通过工作深度的设置可使用户在二维图形中绘制出具备三维Z轴深度的图形 设置方法 点击次功能表中 Z 直接从键盘输入数值或从屏幕上选取已存在的点来设定工作深度 Z轴深度指的是第三轴的深度 如构图面为前视图时 Z轴深度是指Y轴的深度 4 2三维线框模型 三维线框模型是以物体的边界来定义物体 其体现的是物体的轮廓特征或物体的横断面特征 三维线框模型不能直接用于产生三维曲面刀具路径 MasterCAM的曲面造型通常需要事先绘制好三维线框模型 然后在此模型的基础上构建出曲面 三维线框模型是物体的抽象表示 它的构建是MasterCAM进行曲面和实体造型的基础 没有一个事先构建好的线框模型就不能很好地进行曲面和实体的构建 在三维线框模型的构建中要灵活地运用构图平面 工作深度和图形视角的设置 并且还要在三维空间中比较好的应用图形的转换 下面通过几个实例进行说明 一 直纹曲面三维线框模型的构建实例二 昆氏曲面三维线框模型的构建实例三 线框图形的三维空间转换 1 准备好图4 11所示三维线框模型本例将对其进行镜像 旋转 平移等操作 2 设置图层名字 图4 18图层管理员对话框 3 镜像操作 图4 20镜像后的结果 图4 21前视图构图面中的X Y轴的指向 图4 22在前视图构图面中选取Y轴进行镜像的结果 4 旋转操作 图4 23旋转前图形 图4 24旋转对话框 图4 25旋转后的结果 图4 26侧视图构图面以P2点旋转后的结果 图4 27前视图构图面以P1点旋转后的结果 5 平移操作 图4 28平移设置对话框 图4 29平移后结果 4 3构建曲面 4 3 1曲面的基本概念和分类曲面是用数学方程式来定义物体表面的形状表现 一个曲面包含有多个段面 sections 或缀面 patches 它们熔接在一起而形成一个图素 使用曲面造型可以很好地表达和描述物体的形状 曲面造型已广泛地运用于汽车 轮船和飞机机身以及各种模具和模型的设计和造型中 曲面可分为三大类型 即几何图形曲面 自由型式曲面和编辑过的曲面 几何图形曲面具有固定的几何形状 是用直线 圆弧 平滑曲线等图素所产生的 例如 球体 圆锥 圆柱 以及牵引曲面 旋转曲面和实体曲面等 自由型式的曲面不是特定的几何图形 通常根据直线和曲线来决定其形状 这些曲面需要复杂而难度高的曲面技术 如昆氏曲面 直纹曲面 举升曲面 扫描曲面等 编辑过的曲面是由编辑已有的曲面而产生的 如补正曲面 修整延伸曲面 曲面倒圆角 曲面熔接等 MasterCAM的曲面类型如表4 1所示 4 3 2直纹 举升曲面直纹 举升曲面是有两个或两个以上的外形以熔接的方式而形成的一个曲面 其中直纹曲面以直线的方式熔接 而举升曲面以抛物线的方式熔接 一 两个外形的直纹曲面构建实例二 三个及三个以上外形的举升曲面的构建11 绘制线架模型 注意 本例中如果构建三个外形的直纹曲面其结果如图4 39所示 其与举升曲面的区别是直纹曲面以直线形式连接各个外形 而举升曲面以抛物线形式进行连接 在构建曲面时请注意外形的选取次序 如果选取圆1 再选圆3 最后是矩形2 则举升曲面的构建结果如图4 40 为了保证曲面连接的正确 需要对某些外形图素进行打断处理 图4 41所示曲面产生了扭曲 是因为没有对矩形进行打断处理 外形要光滑 要避免尖角 否则会出现曲线的锐角部分将被忽略 请按 Enter 键继续 图4 39构建出的直纹曲面 图4 40外形选取次序对曲面结果的影响 图4 41曲面产生了扭曲 4 3 3昆氏曲面昆氏曲面是用四条边界曲线定义 由许多缀面组合而形成的一张曲面 如图4 42所示 昆氏曲面的构建有两种方法 即自动选取和手动选取 自动选取可能因为分歧点太多 以至于不能顺利地构建昆氏曲面 故在实际操作中一般选择手动选取的方法 图4 42昆氏曲面 在建立昆氏曲面之前 首先要明确切削方向 截断方向和缀面数的设置 当设置好一个方向为切削方向后 则另一个方向为截断方向 在一个开放的模式中 切削方向和截断方向可以任意替换 但在一个闭合的模式中 切削方向只能为闭合的环绕方向 于之相交的方向才为截断方向 一 开放模式昆氏曲面的构建二 闭合模式昆氏曲面的构建 4 3 4旋转曲面旋转曲面是把几何图素绕着某一轴或某一直线旋转而产生的曲面 旋转曲面可用多个图素串联而进行旋转 所得到的曲面数目就等于所有串联之图素的数目 旋转角度由用户选取旋转轴时的那一端点来进行确定 不能使用负值 但能通过选择旋转轴的另一端来确定相反的旋转角度 旋转的方向永远是沿着选取旋转轴的端点向另一端观看的顺时针方向 满足右手螺旋法则 4 3 5扫描曲面扫描曲面是将物体的断面外形沿着一个或两个轨迹曲线移动 或是把两个断面外形沿着一个轨迹曲线移动而得到的曲面 MasterCAM提供了三种形式的扫描曲面 以下分别以实例的形式加以说明 一 一个截断方向外形和一个切削方向外形说明 1 如果选取R平移 旋转为T 平移方式 则扫描曲面构建如图4 56所示 2 扫描曲线的外形要求光滑 不能有尖角 假如图4 53所示外形没有倒圆角 则在构建扫描曲面时 需要确定 曲面的锐角部分将被忽略 请按 Enter 键继续 扫描出的效果端部放大如图4 57所示 二 一个截断方向外形和两个切削方向外形三 两个截断方向外形和一个切削方向外形 4 3 6牵引曲面牵引曲面是将物体的断面外形或基本曲线笔直地沿着一特定的方位拉伸而形成的曲面 牵引曲面受牵引方向 牵引长度和牵引角度的影响 牵引曲面可以串联多个图素来产生 其曲面的数目等于所串联图素的数目 4 4曲面编辑 4 4 1曲面倒圆角曲面倒圆角可以把所选取的两组曲面通过圆角进行过渡 其主要用于将两组相交曲面平滑过渡及把物体的端部倒圆角处理的情况 曲面倒圆角有平面 曲面倒圆角 曲线 曲面倒圆角 曲面 曲面倒圆角三种方式 其中曲面 曲面倒圆角是使用最多的一种 一 平面 曲面倒圆角二 曲线 曲面倒圆角 图4 75原始曲面和曲线 图4 77曲面倒圆角结果 三 曲面 曲面倒圆角 C2C1 图4 78曲面 曲面倒圆角原始曲面 图4 79设置曲面的方向 图4 80曲面 曲面倒圆角后结果 注意 曲面和曲面倒圆角时要注意检查两组曲面的法线方向 要求两组曲面的法线方向都要指向倒圆角曲面的圆心 如图4 82a所示两张曲面 当曲面法线如图4 82b所示时 倒圆角后如4 82b图所示 当曲面法向如图4 82c所示时 倒圆角后如图4 82c所示 两曲面倒圆角时 要考虑圆角半径不要设置得太大 以至于在两曲面中容纳不下倒圆角曲面 图4 81曲面对曲面倒圆角对话框 图4 82曲面法向对倒圆角的影响 abc 四 变化半径倒圆角 4 4 2曲面偏移曲面偏移可以按指定的偏移距离把所选取的曲面沿着曲面的法线方向偏距而产生另一张曲面 偏移距离如果为负值则偏距的方向为曲面法线的相反方向 可以更改曲面的法线方向来改变曲面的偏移方向 编辑过的曲面不可用于曲面的偏移 4 4 3曲面修剪延伸曲面的修剪 延伸可以把已有的曲面修剪或延伸为修剪后的曲面 要使用修剪功能必须有一个已存在的曲面和至少一个作为修剪的边界 可以使用曲线 曲面 平面作为边界来操作 其修剪 延伸方法见下面的实例 一 修剪至曲线实例二 修剪至平面三 修剪至曲面四 平面修整平面修整是指通过指定的边界构建一个平的曲面 五 曲面分割曲面分割操作可以把原始曲面在指定的方向分割成两个曲面六 曲面延伸曲面延伸操作可以将一个曲面沿其某一边界延伸 延伸出的曲面在边界处与原始曲面相切 并且曲面的种类 精度与原始曲面相同 4 4 4曲面熔接曲面熔接是指把两个已存在的曲面通过光滑曲面连接 并且所熔接的曲面与两个已存在曲面相切 熔接曲面的构建方式有三种 两曲面熔接 三曲面熔接 三圆角曲面等 一 两曲面熔接二 三曲面熔接 圆角熔接 4 5曲面曲线 曲面曲线是指通过已有的曲面或平面来绘制曲线 一般都可以既生成曲线又生成曲面曲线 而曲面曲线只用于曲面休整的情况 有以下几种方法构建曲面曲线 4 5 1指定位置用于在曲面的指定位置上生成曲线或曲面曲线 4 5 2缀面边线缀面边线可以在参数式曲面上构建出网格状曲线 4 5 3曲面流线准备原始曲面 可以是参数式 也可以是NURBS曲面 4 5 4动态绘线动态绘线是指用鼠标在曲面上任意取点 而绘制出曲线或曲面曲线 4 5 5剖切线剖切线是指用平行且等距的平面对曲面进行剖切而得到的多条曲线或曲面曲线 4 5 6交线交线用于在两组相交曲面间构建曲面的交线 4 5 7投影线投影线是外形轮廓投影到曲面而得到投影曲线或投影曲面曲线 投影线的构建方法有两种 以垂直于构图平面的的法线方向进行投影和垂直于曲面的法线方向的投影 两种方法得到的投影曲线有很大区别 垂直于构图平面的的法线方向进行投影与用户当前设置的构图平面有直接关系 而垂直于曲面的法线方向的投影与外形曲面的距离有直接关系 一般此种投影用于曲面与外形相距比较小的情况 4 5 8分模线分模线是平行构图面的平面去交截曲面模型 得到的最大截面处的曲线 4 5 9单一边界单一边界可用于构建曲面的边缘曲线 4 5 10所有边界所有边界可用于构建所选曲面的所有边界曲线 4 6曲面构建综合实例 掌握一个软件 先要弄清楚基本的概念 然后做适当的具有代表性的练习 从而达到熟练掌握的效果 在实际生活中 大部分物体由多个曲面组成 因此在构建的时候要使用多种构建方法来进行复合造型 形成复合曲面模型 本例绘制理发工具线架和曲面模型 尺寸如图4 151所示 第5章实体模型的构建 5 1实体建模的过程5 2挤出5 3旋转5 4扫掠5 5举升5 6倒圆角5 7倒角5 8薄壳5 9布林运算5 10实体管理员 5 11基本实体5 12牵引面5 13修剪实体5 14创建多面视角5 15特征识别5 16曲面生成5 17薄片加厚5 18移除面5 19建模实例 实体造型是MasterCAM从7 2版开始新增的功能 在MasterCAM9 0中得到了更为广泛的应用 和曲面造型相比 利用实体造型方法来描述物体 能更全面地反映物体的所有属性 如体积 重量 重心等 因而更接近真实物体 实体建模过程与用户设计思维过程比较统一 造型思想容易被人接受 它为设计 工程分析 制造一体化的应用提供了一个统一的数学模型 5 1实体建模的过程 实体模型与线框模型 曲面模型一样也是描述三维物体的一种表达方式 它是由多个特征组成的一个整体 在MasterCAM中表示为一个图素 其不仅具有面积的特征 并且还具有体积的特征 MasterCAM中三维实体建模的过程和步骤如下 一 构建三维实体外形三维实体外形如同曲面造型中所需要的三维线框模型 在构建三维实体之前需要事先构建 如需挤出图5 1a所示的实体 则要事先构建图5 1b所示的外形 a b 图5 1实体模型 二 构建 编辑实体特征在MasterCAM中通过挤出 旋转 扫掠 举升 基本实体来实现三维实体的基本构建特征 并在此基础上进行倒圆角 倒角 薄壳 布林运算 牵引 剪切等操作 最终构建出实体模型 如图5 2所示 图5 2实体操作菜单 三 实体管理操作在MasterCAM中通过实体管理员 如图5 3所示 可以方便地进行实体特征的管理 可以观察三维实体的构建记录 改变实体特征的次序 修改特征的参数和图形 图5 3实体管理操作 三维实体的构建过程是一个固定不变的流程 在三维实体的构建过程中次序往往被打乱 如构建好某一特征后需要用实体管理员进行修改 然后再进行其它特征的构建 5 2挤出 挤出是指把若干共面的串连曲线外形 沿着一个指定的方向和距离拉伸而成 它既可进行实体材料的增加 也可进行实体材料的切除 5 2 1挤出用挤出的方法构建的是实心的实体 但它的实体外形必须是封闭的 图5 4构建实体的外形 图5 5串连外形 图5 6确定拉伸方向 图5 7挤出实体参数设定对话框 图5 8挤出的实体 说明 1 图5 9所示挤出方向菜单选项说明见表5 1 图5 9挤出方向菜单 表5 1挤出方向菜单选项说明 2 图5 7所示 挤出实体之参数设定 对话框参数说明见表5 2 图5 10挤出实体的三种构建模式 5 2 2薄壁利用薄壁功能可以创建出空心的封闭实体或开放的薄壁实体 5 3旋转 旋转是指把二维平面曲线链绕着轴线以指定的角度进行旋转的实体造型 即可通过旋转构建主体 也可产生凸缘或切割实体 该功能的构建过程基本同旋转曲面的构建过程 只不过曲面是没有厚度和质量的 而实体有质量和体积 图5 18旋转实体对话框 图5 19生成的旋转实体 说明 1 如果要构建实心的旋转实体 需要选择一个封闭的端面轮廓外形 如图5 16所示 2 旋转方向由所选取的旋转轴线起点处箭头方向来确定 如图5 16所示 3 图5 17所示菜单参数说明见表5 4 4 图5 18对话框中参数的设置可参考表5 2 表5 3 5 4扫掠 扫掠是指用封闭的平面曲线链 即断面轮廓外形 沿着一条曲线链 即路径曲线链 进行平移或旋转构建的实体 或在已知的目标实体上产生凸缘或切割目标实体 图5 20构建扫掠实体外形 图5 21扫掠实体参数设定对话框 图5 22扫掠实体 5 5举升 举升是指将多个封闭的端面轮廓外形通过直线或曲线过渡的方法构建实体 该功能既可构建实体主体 也可产生凸缘或切割实体 说明 1 在图5 24所示的对话框中 如果选择以圆弧方式产生 则生成如图5 25所示的实体 若以直线方式产生 则生成如图5 26所示的实体 图5 25以圆弧连接的举升实体 图5 26以直线连接的举升实体 2 每个串连的外形必须是封闭的 3 串连外形时必须注意统一匹配串连起点和串连方向 如图5 23所示 三个外形的串连起点都在零度方向 前视图 串连方向均为逆时针 否则 实体产生扭曲 4 连接五个以上的外形做举升实体时 系统会运算极慢 可以分开做然后利用布林运算将它们合并成整体 5 6倒圆角 倒圆角是指在实体的边缘通过圆弧曲面进行过渡 它是一种边的顺接形式 在要倒圆角的边上生成一个新的曲面 它正切于相邻面的边 5 7倒角5 8薄壳 5 9布林运算 布林运算又叫布尔运算 它通过结合 切割 交集的方法将多个实体合并为一个实体 它是实体造型中的一种重要方法 利用它可以迅速地构建出复杂而规则的形体 在布林运算中选择的第一个实体为目标主体 其余的为工件主体 运算的结果为一个主体 一 A结合运算结合运算也叫求并运算 它可以将有接触处的两个以上的实体连接成一个实体 二 R切割运算三 C交集运算 5 10实体管理员 实体管理员是一个有效地管理实体操作的工具 一个复杂实体的创建过程一定包含了多次的实体构建及编辑 实体管理员对每一个实体的构建过程都有详细的记录 而且是按构建顺序记录的 记录中包含了实体构建时的相关参数 因此可以对以前任一次的操作进行修改 如修改参数等 甚至还可以重排构建顺序 以便实体按新的顺序自动重新创建 5 11基本实体 基本实体是系统内部定义好的由参数进行尺寸驱动的实体 包括圆柱体 锥体 圆球体和圆环体 这些简单实体的参数已被预先定义 用户可直接给这些参数赋以数值 生成实体 5 12牵引面 牵引面其实就是将实体上的某个面旋转一定的角度 其它和该面共交线的面也会跟着发生变化 保持与该面的连接关系 这种使某个面 某些面 倾斜一定角度的操作在设计模具的拔模斜度时常常用到 一 牵引至实体面二 牵引至指定的平面三 牵引至指定的边界四 牵引挤出 5 13修剪实体 修剪实体是指利用平面 曲面 实体薄片切割实体的操作 一 用P平面修剪 二 用S面修剪 三 用H图纸 薄片实体 修剪 5 14创建多面视角5 15特征识别5 16曲面生成 5 17薄片加厚 将曲面转为薄壁片实体 将薄片实体增加厚度 5 18移除面5 19建模实例 本节以制作饮水机实体为例讲解实体建模的过程和方法 第7章CAM加工基础 7 1刀具管理7 2刀具参数设置7 3材料设置7 4工作设定7 5操作管理 简单地说 在一般的CAD CAM系统中 CAD最终主要是生成工件的几何外形 CAM则主要是根据工件的几何外形设置相关的切削加工数据并生成刀具路径 刀具路径实际上就是工艺数据文件 NCI 它包含了一系列刀具运动轨迹以及加工信息 如进刀量 主轴转速 冷却液控制指令等 再由后处理器将NCI文件转换为CNC控制器可以解读NC码 通过介质传送到加工机械就可以加工出所需的零件 第6章其它功能及设置 6 1文件管理6 2分析功能6 3荧幕设置 6 1文件管理 文件管理用于所有MasterCAM文件中几何图形的存取 NC程序的传输 将NC程序传至CNC数控机床系统中 几何图形的转换 几何图形的打印 NC程序及NCI文件的编辑等功能 6 2分析功能 分析功能可以查看图素的数据 有时也可以编辑图素的数据 当查看图素的数据时 系统会在提示区显示四行数据 第一 二行显示图素形式和其它相关属性信息 第三 四行显示几何图形信息 该分析功能依赖于现有的构图面 计算两种形式的数值 在三维坐标系下 显示XYZ的数值为世界坐标系下的计算结果 在二维构图面下 系统根据当前的构图面计算图素坐标 即在某个构图面下作图 分析该图素数据时 应设置为该构图面 6 3荧幕设置 荧幕设置主要是设置屏幕上图形的显示状态 工作状态等 在主功能表中选取 S屏幕 显示屏幕菜单 点击 N下一页 显示第二页菜单 如图6 32所示 下面对各个项目逐一介绍 7 1刀具管理 在Mastercam中 用户可以直接从系统的刀具库中选择要使用的刀具 也可以选用刀具库中刀具外形设置不同的参数来定义刀具 还可以自己定义刀具的外形加入刀具库中 下面将对刀具的管理进行简单的介绍 7 1 1当前刀具列表本小节将介绍从刀具库中选择刀具即当前刀具列表的情况 7 1 2定义新刀具本小节将介绍如何定义新刀具 在加工时 有时需要使用 些特定的刀具 用户可以根据自己的需要创建新的刀具并将其存储在刀具库中备用 Mastercam为用户提供了该功能 下面将介绍如何创建新刀具 7 1 3从刀具库选择刀具除了用户自己定义刀具外 用户还可以从刀具库中选择刀具 7 2刀具参数设置 MasterCAM产生刀具路径时需要输入各种刀具工艺参数 参数分为共同参数和模组专用参数两大类 刀具参数表 如图7 4 是每个刀具路径都要输入的参数 属于共同参数 表中大部分参数可以通过选择或新建刀具来更改 也可以在表中直接输入更改 关于刀具的创建与编辑已在前节介绍了 与刀具相关的参数也可以参照前节的内容 下面介绍该参数表的复选框和按钮的功能 无论采用何种方法来生成刀具路径 都需要定义加工用刀具的参数 在指定加工区域后 必须进入操作的刀具参数设置 这些参数中的许多参数将直接影响后处理程式中的NC码 刀具参数的设置如图7 4所示 注意 除了手动控制刀具路径外 其他刀具路径的定义均包含有刀具参数的定义 图7 4所示对话框中刀具参数选项卡内各输入框的含义和前面介绍的相同 下面将图中按钮的功能进行简单说明 7 2 1机械原点7 2 2刀具参考点7 2 3更改NCI名7 2 4杂项变数 7 2 5旋转轴该复选框主要用来设置工件的旋转轴 一般在车床路径中使用 用户可选择X轴或Y轴作为替代的旋转轴 并可设置旋转方向 旋转直径等参数 在铣削模组中一般不使用 7 2 6刀具面 构图面选择图7 4中该复选框 并点击该按钮 弹出图7 15所示对话框 1 刀具平面刀具平面为刀具工作的表面 通常为垂直于刀具轴线的平面 数控加工中有三个主要刀具平面 俯视图 前视图和侧视图 在NC代码中分别由G17 G18和G19指令来指定 刀具平面与构图平面的选择方法相同 应注意的是刀具平面一般都设置为俯视图 要与一般的机床坐标系一致 2 刀具原点MasterCAM中有三个关键坐标点 系统原点 构图原点和刀具原点 也叫刀具起始点 系统原点是MasterCAM自动设定的固定坐标系 在绘图区按F9键可显示系统原点 构图原点是为方便绘图而确定的构图平面的原点 刀具原点是定义刀具平面的原点 刀具路径中坐标值都是相对于该点计算的 每加工完一个工件刀具都要回到这个刀具原点 刀具起始点 然后进行下次循环 一般这三个点都与控制系统原点 机床工作坐标系原点 重合 选择或定义刀具原点与定义构图原点类似 可直接输入 也可回绘图区选择 7 2 7刀具显示7 2 8插入指令 7 3材料设置 在Mastercam中 用户可以直接从系统的材料库中选择要使用的材料 也可以设置不同的参数来定义材料 下面将对材料的管理进行简单必要的介绍 7 3 1当前材料列表本小节将介绍当前使用的材料情况 利用该菜单可以对刀具材料进行编辑 删除等操作 还可以进行文件转换等 7 3 2定义新材料本小节将介绍如何创建 定义新刀具材料 7 3 3从材料库选择材料同样 除了用户自己定义材料外 用户还可以从材料库中选择材料 7 4工作设定 机械加工中的工件也是不可缺少的 工作设定就是用来设置当前的工作参数 包括毛坯的大小 原点和材料等设置 NCI设置和刀具偏置设置等 7 4 1毛坯原点与尺寸毛坯原点的确定就是求解毛坯上表面的中心点在绘图坐标系中的坐标 MasterCAM设定毛坯原点的方法与确定毛坯尺寸有关 7 4 2刀具路径配置7 4 3工件材料表7 4 4刀具补正与进给计算 7 5操作管理 7 5 1鼠标快捷方式7 5 2刀具路径模拟此功能用于重新显示已经产生的刀具路径 以确认其正确性 同时系统还会计算出理论上的工件加工时间 第8章二维加工 8 1外形铣削8 2挖槽加工8 3平面铣削8 4钻孔加工 8 1外形铣削 外形铣削也称为轮廓铣削 其特点是沿着零件的外形即轮廓线生成切削加工的刀具轨迹 轮廓可以是二维的 也可以是三维的 二维轮廓产生的刀具路径的切削深度是固定不变的 而三维轮廓线产生的刀具路径的切削深度是随轮廓线的高度位置变化的 二维轮廓线的外形铣削是一种2 5轴的铣床加工 它在加工中产生在水平方向的XY两轴联动 而Z轴方向只在完成一层加工后进入下一层时才作单独的动作 外形加工在实际应用中 主要用于一些形状简单的 模型特征是二维图形决定的 侧面为直面或者倾斜度一致的工件 如凸轮外轮廓铣削 简单形状的凸模等 使用这种方法可以用简单的二维轮廓线直接进行编程 快捷方便 8 1 1外形铣削的操作步骤8 1 2外形铣削的参数设置加工参数分为共同参数和专用参数两种 共同参数是各种加工都要输入的带有共性的参数 又叫做刀具参数 请参阅前一章的内容 专用参数是每一铣削方式独有的专用模组参数 外形加工的专用参数见图8 1 1 高度设置 图8 1外形铣削参数 1 安全高度 2 参考高度 3 进给下刀位置 4 要加工表面 5 最后切削深度 6 快速提刀 图8 2各种高度示意 2 刀具补偿正 图8 3补偿方式 1 控制器补偿 2 计算机补偿 3 不补偿刀具中心铣削到轮廓线上 当加工留量为0时 刀具中心刚好与轮廓线重合 如图8 4所示 图8 4不补偿 补偿方向 图8 5补偿方向选项 图8 6左补偿 右补偿 图8 7左补偿 右补偿刀具路径 3 刀长补偿位置参数设定刀具长度补偿位置 有补偿到球心和刀尖两个选择 球心 补偿至刀具端头中心 刀尖 补偿到刀具的刀尖 4 转角设定转角设定有三个铣项 不走圆角 尖角部位走圆角 全走圆角 1 不走圆角 所有的角落尖角直接过渡 产生的刀具轨迹的形状为尖角 如图8 10 a 所示 2 尖角部位走圆角 对尖角部位 默认为 135 走圆角 对于大于该角度的转角部位采用尖角过渡 如图8 10 b 所示 3 全走圆角 对所有的转角部位均采用圆角方式过渡 如图8 10 c 所示 图8 10转角过渡 5 加工预留量 图8 11XY方向预留量 6 外形分层外形分层是在XY方向分层粗铣和精铣 主要用于外形材料切除量较大 刀具无法一次加工到定义的外形尺寸的情形 图8 12水平多刀切削 7 分层铣削分层铣深是指在Z方向 轴向 分层粗铣与精铣 用于材料较厚无法一次加工到最后深度的情形 点击图8 1中Z轴分层铣销前的选框 可弹出图8 14所示对话框 图8 14分层铣削参数 1 最大粗切量 图8 15MasterCAM切削层示意图 图8 15切削深度为9 分层切削 切削次数为5次 每次切深为1 8 2 精修次数 切削深度方向的精加工次数 3 精修量 精加工时每层切削的深度 做Z方向精加工时两相邻切削路径层间的Z方向距离 4 不提刀 选中时指每层切削完毕不提刀 5 使用副程式 选中时指分层切削时调用子程序 以减少NC程序的长度 在子程序中可选择使用绝对坐标或增量坐标 6 铣斜壁 选中该项 要求输入锥度角 分层铣削时将按此角度从工件表面至最后切削深度形成锥度 如图8 16所示 图8 16 a 的锥度角为0 而图8 16 b 的锥度角为10 7 分层铣深的顺序 有两个选项 1 依照轮廓 是指刀具先在一个外形边界铣削设定的铣削深度后 再进行下一个外形边界的铣削 这种方式的抬刀次数和转换次数较少 如图8 17 a 所示 一般加工优先选用依照轮廓 a 2 依照深度 是指刀具先在一个深度上铣削所有的外形边界 再进行下一个深度的铣削 如图8 17 b 所示 b 图8 17轮廓铣削顺序 8 进退刀向量设定轮廓铣削一般都要求加工表面光滑 如果在加工时刀具在表面处切削时间过长 如进刀 退刀 下刀和提刀时 就会在此处留下刀痕 MasteCAM的进退刀功能可在刀具切入和切出工件表面时加上进退引线和圆弧使之与轮廓平滑连接 从而防止过切或产生毛边 点击图8 1中进 退刀向量弹出如图8 18所示进 退刀向量设定的对话框 图8 18进退刀向量设定 1 在封闭轮廓的中心进行进刀 退刀 在封闭轮廓的轮廓铣削使用中 系统自动找到工件中心进行进退刀 如果不激活该选项 系统默认进退刀的起始点位置在串连的起始点 2 干涉检查进刀 退刀运动 激活该选项可以对进退刀路径进行过切检查 3 退刀重叠量 在退刀前刀具仍沿着刀具路径的终点向前切削一段距离 此距离即为退刀的重叠量 见图8 19 退刀重叠量可以减少甚至消除进刀痕 图8 19退刀重叠量 4 进刀向量设置 MasterCAM有多个参数来控制进退刀 如图8 18所示 左半部为进刀向量设置 右半部为退刀向量设置 每部分又包括引线方式 引线长度 斜向高度以及圆弧的半径 扫掠角度 螺旋高度等参数设置 1 进刀引线引线方式 进刀引线的方式有两种 垂直方式或相切方式 垂直方向 是以一段直线引入线与轮廓线垂直的进刀方式 这种方式会在进刀处留下进刀痕 常用于粗加工 其示意图如图8 19 a 所示 a 图8 19进刀引线 切线方向 是以一段直线引入线与轮廓线相切的进刀方式 这种进刀方式常用于圆弧轮廓的加工的进刀 其示意图如图8 19 b 所示 b 图8 19进刀引线 Length引线长度 进刀向量中直线部分的长度 设定了进刀引线长度 可以避免刀具与工件成形侧壁发生挤擦 但也不能设得过大 否则进刀行程过大影响加工效率 引线长度的定义方式有两种 可以按刀具直径的百分比或者是直接输入长度值 两者是互动的 以后输入的一个为最后设定的参数 斜向高度 进刀向量中直线部分起点和终点的高度差 一般为0 2 圆弧进刀线是以一段圆弧作引入线与轮廓线相切的进刀方式 这种方式可以不断地切削进入到轮廓边缘 可以获得比较好的加工表面质量 通常在精加工中使用 如果设定了进刀方式为切向进刀 那么就需要设定进刀圆弧半径 扫掠角度 如图8 20所示为切向进刀示例 图8 20切向进退刀 半径 进刀向量中圆弧部分半径值 圆弧半径的定义方式有两种 可以按刀具直径的百分比或者是直接输入半径值 两者是互动的 以后输入的一个为最后设定的参数 扫掠角度 进或退刀向量中圆弧部分包含的夹角 一般为90 螺旋高度 进或退刀向量中圆弧部分起点和终点