MastercamX2中文版数控加工第9讲挖槽加工和钻加工

1、本章学习目标 掌握挖槽加工的基本设置和应用掌握挖槽加工的基本设置和应用 掌握钻孔加工的基本设置和应用掌握钻孔加工的基本设置和应用 掌握综合加工方法的基本设置和应用掌握综合加工方法的基本设置和应用 第九讲 挖槽加工和钻孔加工本章大纲9.1 挖槽加工挖槽加工9.2 钻孔加工钻孔加工9.3 综合训练综合训练9.4 课后练习课后练习 挖槽刀具路径一般是针对封闭图形的，主要用于切削沟槽形状或切除封闭外形所包围的材料。用来定义外形的串连可以是封闭串连，也可以是不封闭串连，但是每个串连必须是共面串连且平行于构图面。9.1 挖槽加工 9.1.1 知识点讲解 执行【刀具路径】/【挖槽】命令，弹出【转换参数】对话

2、框，采用串连方式对绘图区中的几何模型进行串连操作，确认后系统弹出【挖槽（标准）】对话框，进入挖槽模组参数设置环境，如图9-1所示。在挖槽模组参数设置中，加工通用参数与外形加工设置方法相同，下面仅介绍其特有的【2d挖槽参数】和【粗切/精修的参数】选项卡的设置。图9-1 【挖槽（标准）】对话框一、 挖槽类型 在图9-1所示的【挖槽（标准）】对话框中的【挖槽加工形式】下拉列表中提供了5种挖槽方式。【标准挖槽】：该选项为采用标准的挖槽方式，即仅铣削定义凹槽内的材料，而不会对边界外或岛屿进行铣削。【平面加工】：该选项的功能类似于面铣削模组的功能，在加工过程中只保证加工出选择的表面，而不考虑是否会对边界外

3、或岛屿的材料进行铣削。【使用岛屿深度】：当岛屿深度与边界不同对，需要使用该加工方式。该选项不会对边界外的材料进行铣削，但可以将岛屿铣削至所设置的深度。【残料加工】：该选项用于进行残料挖槽加工，其设置方法与外形铣削中残料加工中的参数设置相同。【开放式】：当选取的串连中包含有未封闭串连时，只能用开放加工方式，此时系统先将未封闭的串连进行封闭处理，然后对封闭后的区域进行挖槽加工。二、 加工方向 加工方向用于设置挖槽加工刀具路径的切削方向。在【加工方向】分组框中可以设定加工方向，系统提供了两个加工方向。【顺铣】：刀具旋转方向与进给方向相同。【逆铣】：刀具旋转方向与进给方向相反。三、 深度分层 由于在挖

4、槽加工方式中具有岛屿深度设置，因此在其【深度分层铣削设置】对话框中也增加了【使用岛屿深度】复选项，如图9-2所示。 当选中其中的【使用岛屿深度】复选项，并且铣削的深度低于岛屿加工深度时，先将岛屿加工至其加工深度，然后将凹槽加工至其最终加工深度；如果未选中该复选项，则先进行凹槽的下一层加工，然后将岛屿加工至岛屿深度，最后将凹槽加工至其最终加工深度。 该对话框的其余参数与外形铣削中的相关内容基本一致，请读者参考相关章节，并注意比较其中的不同之处。图9-2 【深度分层切削设置】对话框四、 粗加工参数 在挖槽加工中加工余量一般比较大，因此需要设置粗、精加工来保证加工质量，如图9-3所示。图9-3 【粗

5、切/精修的参数】选项卡 勾选【粗切/精修的参数】选项卡中的【粗切】复选项，则在挖槽加工中先进行粗加工。下面就粗加工中的一些参数设置进行说明。(1) 走刀方式。mastercam提供了粗加工的走刀方式，包括双向、等距环切、平行环切、平行环切清角、依外形环切、高速切削、单向切削和螺旋切削等8种走刀方式。 这8种走刀方式又可分为直线及螺旋走刀两大类，直线走刀主要有以下两种类型。 【双向】：双向切削产生一组有间隔的往复直线刀具路径来切削凹槽。 【单向切削】：单向切削刀具路径朝同一个方向进行切削，回刀时不进 行切削。 螺旋走刀方式是从挖槽中心或特定挖槽起点开始进刀并沿着刀具方向（轴）螺旋下刀进行切削。螺

6、旋走刀方式主要有以下6种类型。 【等距环切】：以等距方式切除毛坯。 【平行环切】：刀具以进刀量大小向工件边界进行偏移切削，但是不能保证清角。 【平行环切清角】：加工方式与平行方式相同，但是这种加工方式能进行清角加工。 【依外形环切】：该方式只能加工一个岛屿，在外部边界和岛屿之间逐步进行切削。 【高速切削】：以平滑的、优化的圆弧路径和较快的速度进行切削。 【螺旋切削】：用螺旋线进行粗加工，刀具路径连续相切。空行程少，能较好地清除毛坯余量。(2)粗加工参数。在粗加工中，除了设置走刀方式外，还需要对进给参数进行设置，主要包括以下几项。 【切削间距（直径%）】：设置在轴和轴上粗加工之间的切削间距，用刀

7、具直径的百分比计算，调整【切削间距（距离）】参数时自动改变该值。 【切削间距（距离）】：该选项是在轴和轴上计算的一个距离，等于切削间距百分比乘以刀具直径，调整【切削间距（直径%）】参数自动改变该值。 【粗切角度】：当选择双向和单向走刀方式时，刀具路径的起始方向与x轴的夹角。 【刀具路径最佳化】：该选项仅使用于双向铣削内腔的刀具路径，为环绕切削内腔、岛屿提供优化刀具路径，避免损坏刀具，并能避免切入刀具绕岛屿的毛坯太深。 【由内而外环切】：该选项用于所有螺旋走刀方式，用来设置螺旋进刀方式时的挖槽起点。当勾选该复选项时，刀具路径从内腔中心（或指定挖槽起点）螺旋切削至凹槽边界；当未勾选该复选项时，刀具

8、路径从凹槽边界螺旋切削至内腔中心。(3)下刀方式。在挖槽粗铣加工路径中，可以采用垂直下刀、斜插式下刀和螺旋式下刀3种下刀方式。 垂直下刀为默认的下刀方式，刀具从零件上方垂直下刀，需要选用键槽刀，下刀时速度要慢。 粗加工后，为了保证尺寸和表面光洁度，还需进行精加工。当选中图9-3所示的【精加工】复选项时，系统可执行挖槽精加工。在使用挖槽加工时，需要注意以下几点。1 挖槽加工形式中的前4种加工方式为封闭串连时的加工方式；当在选择的串连中有未封闭的串连时，则只能选择开放加工方式。2 当采用岛屿深度加工时，除了需要指定加工深度外，还需指定岛屿深度。3 在走刀方式中尽可能采用螺旋走刀方式，以提高槽的表面

9、质量，并可保护刀具。9.1.2 范例解析挖槽加工案例1 本例主要介绍挖槽加工的一般方法，加工模拟效果如图9-4所示。1.打开素材文件“第9讲素材挖槽加工案例1.mcx”，结果如图9-5所示。图9-4 加工结果图9-5 平面图2.设置工件毛坯。(1)执行【机床类型】/【铣削系统】/【默认】命令。(2)在左侧的操作管理器中的【属性】选项树中选取【材料设置】选项，系统打开【机器群组属性】对话框，按照图9-6所示设置毛坯。(3)单击 按钮完成设置，结果如图9-7所示。图9-6 【机器群组属性】对话框图9-7 设置圆a和圆b3.设置刀具参数。(1)执行【刀具路径】/【挖槽】命令。(2)系统弹出【输入新n

10、c名称】对话框，按enter键确定，接受默认参数，系统弹出【转换参数】对话框。(3)依次选择如图9-7所示的圆a和圆b，按enter键确定，系统打开【挖槽（标准）】对话框，如图9-8所示。图9-8 【挖槽（标准）】对话框 在俯视图状态下，两圆的串连方向都为逆时针，如果方向有误，可以利用 按钮对串连方向进行调整。(4)在如图9-8所示对话框的空白处单击鼠标右键，选择【创建新刀具】选项打开【定义刀具】对话框，如图9-9所示。选择刀具类型为“平底铣刀”。(5)按照图9-10所示设置刀具尺寸参数，然后单击 按钮确定。图9-9 选择刀具类型图9-10 设置刀具尺寸4.设置加工参数。(1)返回【挖槽（标准

11、）】对话框，进入【2d挖槽参数】选项卡，设置2d挖槽参数，如图9-11所示。(2)勾选图9-11中的【分层铣深】复选项以激活 按钮，然后单击 按钮，设置相关参数，如图9-12所示，然后单击 按钮完成设置。图9-11 【2d挖槽参数】设置图9-12 【深度分层铣削设置】对话框(3)进入【粗切/精修的参数】选项卡，然后选择【依外形环切】选项，设置相关参数，如图9-13所示。(4)选中图9-13所示的【螺旋式下刀】复选项以激活 按钮，然后单击 按钮，设置相关参数，如图9-14所示，单击 按钮确定。图9-13 【粗切/精修的参数】选项卡图9-14 【螺旋式下刀】选项卡(5)单击【挖槽（标准）】对话框中

12、的 按钮完成参数设置，系统生成刀具路径如图9-15所示。5.加工模拟。(1)在左侧操作管理器中单击 按钮，打开【实体切削验证】对话框。(2)单击 按钮系统开始模拟加工过程，结果如图9-16所示。图9-15 刀具路径6. 保存文件。图9-16 模拟结果9.1.3 课堂练习挖槽加工案例2 本例将使用挖槽加工方式加工带岛屿的凹槽铣削，加工模拟效果如图9-17所示。图9-17 模拟结果1.打开素材文件“第9讲素材挖槽加工案例2.mcx”。2. 设置工件毛坯。(1) 执行【机床类型】/【铣削系统】/【默认】命令。(2) 在左侧的操作管理器中的【属性】选项树中选取【材料设置】选项，系统打开【机器群组属性】

13、对话框，按照图9-18所示设置毛坯。(3) 单击 按钮完成设置，结果如图9-19所示。图9-18 【机器群组属性】对话框图9-19 毛坯显示3. 设置刀具参数。(1) 执行【刀具路径】/【挖槽】命令。(2) 系统弹出【输入新nc名称】对话框，按enter键确定，接受默认参数，系统弹出【转换参数】对话框，选取定义凹槽及岛屿的两个串连，如图9-20所示。(a)(b)在凹槽加工中选取串连时可以不考虑串连的方向。(3) 单击 按钮，系统弹出【挖槽（标准）】对话框，在刀具列表中选取刀具直径为5mm的平底铣刀。图9-20 挖槽边界及岛屿的串连4. 设置加工参数。(1)选择【2d挖槽参数】选项卡，设置高度、

14、下刀位置及预留量等参数，如图9-21所示。(2)单击 按钮，设置岛屿高度为8mm，如图9-22所示。图9-21 【2d挖槽参数】选项卡图9-22 设置岛屿高度等参数 请同学们思考一下，这里应该设置的是岛屿高度，而为什么这里设置的值为“2”呢？(3)单击如图9-19所示的 按钮，设置深度分层铣削参数，如图9-23所示。 (4)进入【粗切/精修的参数】选项卡，先选择粗切削的走刀方式，然后设置参数，如图9-24所示。图9-23 【深度分层切削设置】对话框因为凹槽的总铣量为10mm，所以安排了3次粗铣削和一次精铣削。图9-24 【粗切/精修的参数】选项卡(5) 单击 按钮，选用螺旋进刀方式，设置进刀方

15、式参数，如图9-25所示。(6) 单击【挖槽（标准）】对话框中的 按钮完成参数设置，系统生成刀具路径如图9-26所示。图9-25 【螺旋/斜插下刀设置】对话框图9-26 刀具路径5. 加工模拟。(1) 在左侧操作管理器中单击 按钮，打开【实体切削验证】对话框。(2) 单击 按钮系统开始模拟加工过程，结果如图9-17所示。6. 保存文件。 9.2 钻孔加工 孔加工模组是机械加工中使用较多的一个工序，包括钻孔、镗孔、攻丝和铰孔等加工。过去，钳工在普通钻床上加工时，要先进行画线和打样冲孔，然后手工钻孔。而在数控机床上钻孔时，只要在计算机中绘制图形、编制孔的刀具路径和输出nc程序，就可以在数控机床上进

16、行加工，加工的精度也比较高。 9.2.1 知识点讲解 执行【刀具路径】/【钻孔】命令，弹出【选取钻孔的点】对话框，如图9-27所示。图9-27 【选取钻孔的点】对话框 选取需要加工的孔，确认后系统弹出【drill/counterbore】（钻孔/镗盲孔）对话框，进入孔加工模组参数设置环境，如图9-28所示。图9-28 【drill/counterbore】对话框一、 钻尖补偿 钻头与平铣刀不同，其有个钻尖，这部分的长度是不能作为有效钻孔深度的，因此一般钻孔深度是有效钻孔深度再加上钻尖长度。在图9-28所示的对话框中勾选 按钮前的复选项，并单击 按钮，系统弹出【钻头尖部补偿】对话框，在其中可设置

17、补偿深度，如图9-29所示。该对话框主要包括以下两个参数的设置。 【贯穿距离】：设置刀具贯穿工件 的距离。 【刀尖角度】：标准麻花钻钻尖角 为118，当设定此角度后，系 统自动计算出刀尖长度的值。图9-29 【钻头尖部补偿】对话框二、循环方式 mastercam x2系统的钻孔模组提供了20种钻孔的循环方式，包括8种标准方式和12种自定义方式。在图9-28所示的对话框中选择【钻孔循环】下拉列表，会弹出钻孔循环方式列表，如图9-30所示。 其中常用的8种标准钻孔循环方式如下。【drill/counterbore】（钻孔或镗盲孔）：用于 钻孔或镗盲孔，其孔的深度一般小于刀具直径 的3倍，采用直钻方

18、式。此功能加工方式相当 于fanuc系统中的g81/82指令。【深孔啄钻】：用于钻深度大于3倍刀具直径的 深孔，此循环中有快速退刀动作，每层均退回 至参考高度（以便强行排除铁屑、冷却），然后再进行下一层的钻削。此功能加工方式相当于fanuc系统中的g83指令。【断屑式】：用于钻深度大于3倍刀具直径的深孔，此循环中有快速退刀动作，每层退回设定高度（一般不退出工件，利用钻头打断铁屑），然后再进行下一层的钻削。此功能加工方式相当于fanuc系统中的g73指令。【攻牙】：用于攻右旋或左旋内螺纹。此功能加工方式相当于fanuc系统中的g74/84指令。图9-30 【钻孔循环】下拉列表 【bore #1】

19、（镗孔#1）：采用该方式镗孔时，系统以进给速度进刀和退刀，该方法常用于镗盲孔。此功能加工方式相当于fanuc系统中的g85指令。【bore #2】（镗孔#2）：以进给速度进刀镗孔，至孔底时主轴暂停，刀具快速退出，主轴重新启动。此功能加工方式相当于fanuc系统中的g86指令。【fine bore】（精镗）：用于精镗孔。以进给速度进刀镗孔，至孔底时主轴暂停，刀具让刀后快速退出，主轴重新启动，此功能加工方式相当于fanuc系统中的g76指令。其他 #2（混合钻孔）：该方式能综合设置为以上几种钻孔方式。三、其他参数 在钻孔参数设置对话框中，还有以下一些特殊参数。 【首次啄钻】：首次钻孔深度，即第一次

20、步进钻孔深度。 【副次啄钻】：以后各次钻孔步进增量。 【安全余隙】：每次孔加工循环中刀具快进的增量。 【回缩量】：即每次孔加工循环中刀具快退的高度，退刀量通常是一 个负值，不是一个绝对高度z的值。 【停留时间】：刀具暂时停留在孔底部的时间（单位为秒），这样可 以提高孔的精度和光洁度。 【提刀偏移量】：设定镗刀在退刀前让开孔壁一定距离，以防止刀具 划伤孔壁，该选项仅用于镗孔循环。9.2.2 范例解析钻孔加工案例1 本例主要介绍钻孔加工的一般方法，加工模拟效果如图9-31所示。1.打开素材文件“第9讲素材钻孔加工案例1.mcx”，结果如图9-32所示。图9-31 加工结果图9-32 平面图图9-3

21、4 选取钻孔的点图9-33 【机器群组属性】对话框2.设置工件毛坯。(1) 执行【机床类型】/【铣削系统】/【默认】命令。(2) 在左侧的操作管理器中的【属性】选项树中选取【材料设置】选项，系统打开【机器群组属性】对话框，按照图9-33所示设置毛坯。(3) 单击 按钮完成设置，结果如图9-34所示。3.设置刀具参数。(1)执行【刀具路径】/【钻孔】命令。(2)系统弹出【输入新nc名称】对话框，按enter键确定，接受默认参数，系统弹出【选取钻孔的点】对话框。(3)依次选择如图9-34所示的点p1p4，单击 按钮完成点的选取，打开【drill/counterbore】对话框，如图9-35所示。(

22、4)在如图9-35所示对话框的空白处单击鼠标右键，选择【创建新刀具】选项打开【定义刀具】对话框，如图9-36所示，选择刀具类型为“钻孔”。图9-36 选择刀具类型图9-35 【drill/counterbore】对话框(5)按照图9-37所示设置刀具尺寸参数，然后单击 按钮确定。4.设置加工参数。(1)进入【深孔钻 无喙钻】选项卡，设置相关参数，如图9-38所示。图9-37 设置刀具尺寸图9-38 设置参数(2)单击 按钮完成参数设置，系统生成刀具路径如图9-39所示。图9-39 刀具路径5.加工模拟。(1)在左侧操作管理器中单击 按钮，打开【实体切削验证】对话框。(2)单击 按钮系统开始模拟

23、加工过程，结果如图9-31所示。6.保存文件。9.2.3 课堂练习钻孔加工案例2 通过本案例的练习，将进一步了解钻孔加工的方法，加工模拟效果如图9-40所示。1.打开素材文件“第9讲素材钻孔加工案例2.mcx”。图9-40 设计结果2.设置毛坯。(1)执行【机床类型】/【铣削系统】/【默认】命令。(2)在左侧的操作管理器中的【属性】选项树中选取【材料设置】选项，系统打开【机器群组属性】对话框，按照图9-41所示设置毛坯。(3)单击 按钮完成设置，结果如图9-42所示。图9-41 【机器群组属性】对话框图9-42 毛坯显示3.设置刀具参数。(1)执行【刀具路径】/【钻孔】命令。(2)系统弹出【输

24、入新nc名称】对话框，按enter键确定，接受默认参数，系统弹出【选取钻孔的点】对话框，分别选取8个圆的圆心作为加工孔的点，如图9-43所示。(3)在弹出的【drill/counterbore】对话框中，从刀具库中选择直径为6mm的钻头，如图9-44所示。(4)在【深孔钻 无喙钻】选项卡设置钻孔深度为25mm，方向为负，如图9-45所示。图9-43 选择钻孔点图9-44 【选择刀具】对话框4.加工模拟。(1)在左侧操作管理器中单击 按钮，打开【实体切削验证】对话框。(2)单击 按钮系统开始模拟加工过程，结果如图9-46所示。5.保存文件。图9-45 【深孔钻 无喙钻】选项卡图9-46 模拟结果

25、 9.3 综合训练 使用软件进行加工模拟，难免有些知识不能立刻弄明白，这就需要同学们从案例中分析，理解各个参数的含义，下面将通过两个综合加工案例进一步掌握挖槽加工和钻孔加工的方法。 9.3.1 范例解析综合加工案例1 前面章节中对外形铣削加工、面铣削加工、挖槽加工以及孔加工进行了详细介绍，下面以一个综合实例进行演练，模拟加工效果如图9-47所示。图9-47 模拟结果1.打开素材文件“第9讲素材综合加工案例1.mcx”。2.执行【机床类型】/【铣削系统】/【默认】命令，进入铣削加工环境。3.设置毛坯。(1)在左侧操作管理器中的【属性】选项树中选取【材料设置】选项，系统打开【机器群组属性】对话框，

26、按照图9-48示设置毛坯。(2)单击 按钮完成设置，结果如图9-49所示。图9-48 【机器群组属性】对话框图9-49 毛坯显示4.设置刀具参数。(1)执行【刀具路径】/【刀具管理器】命令，系统弹出【刀具管理】对话框，如图9-50所示。(2)经过分析，为了得到要加工的零件，需要面铣削、外形铣削、倒角、挖槽、钻孔以及攻丝等加工。需要用到的刀具如图9-50所示。图9-50 【刀具管理】对话框 这里的刀具是读者在加工过程中自行设置的，在后面每个加工过程中将不再介绍所用到刀具的设置方法，而直接使用。5.面铣削。(1)执行【刀具路径】/【面铣】命令，系统弹出【转换参数】对话框，选择最外的边界，如图9-5

27、1所示。(2)单击 按钮确定，系统弹出【面铣刀】对话框，选取1号刀具（直径8mm的平底刀）作为平面铣削刀具。(3)进入【平面加工参数】选项卡，设置相关参数，如图9-52所示。图9-51 选择面铣削边界图9-52 【平面加工参数】选项卡(4)单击如图9-52所示的 按钮，在弹出的对话框中设置相关参数，如图9-53所示。(5)单击 按钮完成面铣削参数设置。6.外形铣削1。(1)执行【刀具路径】/【外形铣削】命令，系统弹出【转换参数】对话框，选择最外边界，如图9-54所示。图9-53 【深度分层切削设置】对话框图9-54 选择外形铣削边界（1）(2)单击 按钮确定，系统弹出【外形（2d）】对话框，选

28、取2号刀具（直径10mm的平底刀）作为外形铣削刀具。(3)进入【外形加工参数】选项卡，设置相关参数，如图9-55所示。(4)单击如图9-55所示的 按钮，在弹出的对话框中设置相关参数，如图9-56所示。(5)单击 按钮完成外形铣削参数设置。图9-55 【外形加工参数】选项卡图9-56 【深度分层切削设置】对话框7.外形铣削2。(1)执行【刀具路径】/【外形铣削】命令，系统弹出【转换参数】对话框，选择第二条边界，如图9-57所示。(2)单击 按钮确定，系统弹出【外形（2d）】对话框，选取3号刀具（直径8mm的平底刀）作为外形铣削刀具。(3)选择【外形加工参数】选项卡，设置深度为25，在【深度分层

29、切削设置】对话框中设置最大粗切步进量为4.4，其他参数采用默认设置。(4)单击 按钮完成外形铣削参数设置。8.外形铣削3。(1)执行【刀具路径】/【外形铣削】命令，系统弹出【转换参数】对话框，选择第3条边界，如图9-58所示。图9-57 选择外形铣削边界（2）图9-58 选择外形铣削边界（3）(2)单击 按钮确定，系统弹出【外形（2d）】对话框，选取4号刀具（直径5mm的平底刀）作为外形铣削刀具。(3)选择【外形加工参数】选项卡，设置深度为14，其他参数采用默认设置。(4)单击 按钮完成外形铣削参数设置。9.外形铣削4。(1)执行【刀具路径】/【外形铣削】命令，系统弹出【转换参数】对话框，选择

30、最内条边界，如图9-59所示定。(2)单击 按钮确定，系统弹出【外形（2d）】对话框，选取5号刀具（直径4mm的平底刀）作为外形铣削刀具。(3)进入【外形加工参数】选项卡，设置深 度为10，其他参数采用默认设置。(4)单击 按钮完成外形铣削参数设置。图9-59 选择外形铣削边界（4）10.钻孔。(1)执行【刀具路径】/【钻孔】命令，系统弹出【选取钻孔的点】对话框，选择图中的3个点，如图9-60所示。(2)单击 按钮确定，系统弹出【drill/counterbore】对话框，选取6号刀具（直径2mm的钻头）作为钻孔铣削的刀具。(3)进入【深孔钻 无啄钻】选项卡，设置相关参数，如图9-61所示。(

31、4)单击 按钮完成钻孔参数设置。图9-60 选择钻孔点图9-61 【深孔钻 无啄钻】选项卡11.模拟加工。(1)在左侧操作管理器中单击 按钮，打开【实体切削验证】对话框。(2)单击 按钮系统开始模拟加工过程，结果如图9-47所示。12.后处理。(1)在操作管理器中单击 按钮，选取前面生成的全部刀具路径。(2)在操作管理器中单击 按钮，系统弹出【后处理程序】对话框，如图9-62所示。(3)在【后处理程序】对话框中单击 按钮，系统弹出【另存为】对话框，如图9-63所示。图9-62 【后处理程序】对话框图9-63 【另存为】对话框(4)选择保存路径及文件名，单击 按钮，系统进行自动处理，将前面的加工路径处理成nc代码。(5)系统弹出【mastercam x 编辑器】窗口，生成的nc代码显示在编辑器窗口中，如图9-64所示。13.保