1、第一章MasterCAM及其CAD功能,第一节 MasterCAM软件系统概述 Mster CAM是美国CNC Software Inc.公司所研制的集CAD/CAM于一体的一个大型应用软件系统。 用户可利用其绘图设计功能绘制出待加工零件的图样，然后直接在其上进行加工路线的描述定义，则该软件即可自动计算处理并生成用于控制机床的数控加工程序。,CAD/CAM自动编程过程,Mill模块结构框架,系统操作界面,常用操作说明,1、 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。 2、逐层回退及直接返回根菜单。Esc 键也可回退 3、图标菜单区只能逐页下翻或回退。 4、能实现层别及各种线型
2、的设置。 5、绘图前必须先设置绘图原点、构图面和工作深度。6、F9显示和关闭绘图原点。Alt+U 撤消（一步）,MasterCAM自动编程演示,1、2D图形构建 2、刀路定义 3、加工仿真 4、NC程序的生成,第二章 零件基本几何图形的绘制,一、MasterCAM构图的基本知识 1）、选择点的方法 （在需要给点时出现）可直接给定用逗号分隔开的X、Y、Z坐标点值 原点 绘图坐标系的原点 圆心点 圆或圆弧的圆心点 端点 某图素的端点，整圆的端点在0 交点 两图素的交点，（需定义两图素） 中点 某图素的中点 已知点 用画点命令画出来的实际点 四分圆点 圆或圆弧的四象限点 任意点 用鼠标随意拾取的点,
3、2、选择集 （需选择图素时出现） 取消选择 串连 串连一些首尾相接的图素 窗选 开窗选，有窗内、窗外和窗交等方式 单一 单一的某类图素 所有的 所有的某类图素 组群 进行过组群定义的一组图素 结果 经图形变换操作而产生出的系列图素,3、串连设定 串连操作用于连接一些首尾相接的图素。 连接时应注意 串连方向 歧点：即图形分叉点。两根线相交但交点并非线段端点时则不会成为歧点。若串接时碰到歧点，则系统将会询问下一步串接的路线方向。 部分串连方式：可有选择地串连一封闭轮廓中的部分轮廓线。,二、2D基本构图方法,1、直线的绘制 步骤：绘图L直线绘线模式 常用： 水平线 垂直线 任意线 连续线 极坐标线
4、切线 法线 平行线,零件基本几何图形的绘制,2、圆弧的绘制 步骤：绘图A圆弧绘圆弧的模式 常用：1、绘整圆 点半径圆、点直径圆（点为圆心） 两点画圆、三点画圆 2、绘圆弧 极坐标 （逆时针） 两点画弧 三点画弧 切弧,圆弧的绘制,零件基本几何图形的绘制,3、矩形的绘制 步骤：绘图R矩形绘圆矩形的形式常用： 一点：通过矩形的宽度、高度及定位点位置来确定矩形。 二点：通过两个对角点的位置来确定矩形。 选项：设置矩形的选项。,第三节 2D图形的编辑修改,第四节 2D绘图举例-1,先设线形为中心线，再画水平线，坐标为0，画垂直线，坐标为0。线形设为实线。画水平线3根，坐标分别为10，-10，-20。画
5、3个整圆，半径为5，圆心分别为（20，15），（20，-15），（-20，-20）。极坐标画线，点（-43，18），角度-60，线长50。画切线圆外点方式，选择被切圆弧，给点（-43，18），线长默认。修剪：三个图素方式，修剪三圆弧及连接线边界。单个图素方式，修剪两水平平行线到中心线处画任意线段，捕捉水平线1的端点，再捕捉水平线2的中点。修剪：两个图素，拾取水平线2和刚画出的斜线。,2D绘图举例-2,绘图过程,绘图过程,第三章 MasterCAM的三维建模,第一节 三维建模基础 一、系统的坐标系,Master CAM中使用的原始基本坐标系统为标准的笛卡儿坐标系，其各轴正向符合右手定则。,二、构
6、图平面和工作深度 构图平面：当前要使用的绘图平面 工作深度：构图平面所在的深度,绘制三维图形时，选定合适的构图平面和工作深度是关键,三、图形视角是表示目前屏幕上的图形的观察角度。绘出的图形位置只受构图平面和工作深度的影响，不受视角设定的影响。,构图平面和工作深度均可通过点击次功能菜单中相应项来设定。,图形视角与构图面设置垂直时是无法绘图的。,第二节 线架模型,通常构建曲面时，先要绘制线架模型，线架模型是构建曲面模型的基础。 下面将通过几个练习说明线架模型的绘制方法：,第三节 曲面模型,一、 曲面的种类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与汽车、轮船、飞机机身和各种模
7、具的设计和制造中。,曲面分三大类： 几何图形曲面：牵引曲面、旋转曲面 自由型式曲面：昆氏曲面、直纹曲面、举升曲面、扫描曲面 编辑过的曲面：补正曲面、修整延伸曲面、曲面倒圆角、曲面熔接,二、 曲面造型方式 1、举升曲面（Loft）和直纹曲面（Ruled）,这两种曲面构建功能都是由截断面外形的顺接来产生一个曲面（Surface）。举升是用抛物线来顺接，直纹则是用直线段来顺接曲面的。,2、旋转曲面（Revolved）,旋转曲面是由某一轮廓线绕某一轴线旋转而形成的曲面。 其线架结构仅由一段轮廓线和一旋转轴线组成。 曲面构建时，先要选定轮廓线，再选定旋转轴，然后还需指定旋转曲面形成的起始角度和终止角度。
8、,3、扫描曲面（Swept）,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。,4、昆式曲面（Coons）,是用定义一个个较小的缀面（Patches）来产生的。 曲面构建时要先定义沿着主切削方向（纵向Along）各缀面系列边廓，再定义沿着横断面间歇进刀方向（Across）各缀面边廓，由此来确定缀面方向和缀面数量。,5、曲面造型举例,基本线框,曲面模型,第四节 实体模型,实体模型是描述三维物体的一种表达方式. 实体模型由多个特征组成的一个整体。 不仅具有面的特征，还具有体积的特征，能够进行着色处理。,实体构建过程,由多个实体特征堆积的过程
9、。 一、构建三维实体外形 构建线架模型（单独设层，便于管理） 二、构建实体特征 通过挤出、旋转、扫描、举升、基本实体等方式构建。,实体构建过程,三、编辑实体特征 对基本实体特征进行倒圆角、倒角、薄壳、布林运算、剪切等操作，最终构建实体模型。 四、实体管理操作通过实体管理器，可以方便地进行实体特征的管理，可以观察实体的构建记录，改变特征的次序，修改特征的参数和图形。,基本实体创建,步骤： 主菜单实体下一页,挤出实体创建,挤出是指把事先构建好的二维闭合曲线链，通过指定的方向进行拉伸的造型，既可以进行实体材料的增加，也可进行实体材料的切除。步骤： 主菜单实体挤出选定挤出对象设定挤出参数 挤出参数设定
10、 挤出之距离 挤出方向,挤出实体创建,挤出： 整体挤出 薄壁挤出方向 系统预设：垂直于选取的第一个串联外形，并由串联方向依右手法则来决定。 可利用菜单反向。,旋转实体创建,旋转：是指把二维闭合平面曲线链，绕着轴线以指定的角度进行旋转的实体造型。 可通过旋转构建实体，也可产生凸缘和切割实体。步骤： 主菜单实体旋转选定挤出对象选定旋转轴设定旋转参数,扫掠实体创建,扫掠：是指用封闭平面曲线链，沿着一条曲线链（即路径）平移和旋转构建的实体造型。 可通过扫掠构建实体，也可产生凸缘和切割实体。步骤： 主菜单实体扫掠选定要扫掠的对象选定扫掠路径设定扫掠参数确定,举升实体创建,举升：是指将多个闭合的平面曲线链
11、，通过直线或曲线过度方式构建的实体造型。 可通过扫掠构建实体，也可产生凸缘和切割实体。步骤： 主菜单实体举升分别串联几个截面设定举升参数确定,四、实体造型举例,基本线框,实体模型,四、实体造型举例,基本线框,实体模型,第四章 MasterCAM的2D刀路定义,第一节 CAM基础 一、刀具平面和构图平面设定关系,刀具：俯视 刀具：俯视 刀具：俯视 刀具：主视 构图：俯视 构图：主视 构图：侧视 构图：主视,二、刀具原点、机械原点和备刀点 1、刀具原点：机床系统的加工原点。通常和绘图原点要一致。 2、机械原点：用来作为G92格式输出时其后所跟的起刀点坐标值。对NC程序的生成没有影响。 3、备刀点：
12、刀具的进刀点和退刀点。,三、共同的刀具参数设定当进行刀路定义时，无论采用何种加工方式，在选择需要的加工对象后，即自动弹出刀具参数设置对话框。,共同的刀具参数设定说明,刀具号和刀具补偿号：系统将根据所选用的刀具自动地分配刀具号和刀具补偿号，但也允许人为地设置刀号。生成 NC 程序时，将自动地按照刀号产生 T xx M6 的自动换刀指令。 半径补偿号：当轮廓铣削时设置机床控制器刀补为左（右）补偿时，将在 NC 程序中产生 G41 D xx （ G42 D xx ） 和 G40 的指令。 刀长补偿号：将在 NC 程序中产生 G43 H xx （ G44 H xx ）和 G49 的指令。,共同的刀具参
13、数设定说明,进给率：这里将赋予刀具在XY平面内的进给速度，在NC程序中产生 Fxxxx 指令。 Z 轴进给率：赋予Z轴进刀切入时的进给速度。在NC程序中产生 Z_Fxxxx 指令。 提刀速度通常和快进速度相当。,共同的刀具参数设定说明,程序名称：即主程序番号。在 NC 程序中产生 O xxxx 的指令。若在某些方式的加工参数设定项中设定了使用子程序（副程式）的功能，则子程序番号将由系统自动产生。 起始程序行号和行号增量：指生成 NC 程序中行首的 N 代码的起始号和行号增量。 注：若不需要输出 N 指令，需要修改后处理文件，或通过程序编辑器来消除。,共同的刀具参数设定说明,当使用平底刀具时，刀
14、角半径 =0 ；曲面加工用球刀，刀角半径 = 球刀半径；圆鼻刀的刀角半径 刀具半径。 主轴转速：用以产生 NC 程序中 Sxxxx 指令。 冷却液：用以在程序中相应加工起始位置添加 M08 （或 M07 ）、 M09 的自动开关冷却液的指令。,工作高度设定及说明,参考高度： 初始Z坐标高度。 进给下刀高度： 刀具从工进转为快进的Z坐标高度。 要加工表面高度： 毛坯顶面所处的Z坐标。 铣削深度： 最终加工深度面的Z坐标。,第二节 2D外形铣削刀路定义,2D 轮廓外形是指组成外形轮廓的所有线、圆弧、曲线等图素均位于同一构图面内。,关于轮廓铣削参数的设定,计算机刀补和机床（控制器）刀补： 主要用于
15、2D轮廓铣削的刀径补偿。 计算机刀补是指生成 NC 程序时是将整个轮廓按刀补方向均匀地向外或向内偏移一个刀具半径值后算出的刀心轨迹坐标，由此而产生的程序。 机床控制器刀补是指生成 NC 程序时还是按原始轮廓轨迹坐标生成程序，但在程序中相应的位置添加 G41 、 G42 、 G40 的刀补指令。刀补位置：有刀尖和刀具中心两种选择。主要用于刀具长度 Z 方向的补偿设定，它仅影响球刀和牛鼻刀等成型刀的编程。,关于轮廓铣削参数的设定,刀具转角设定：指在轮廓类铣削加工程序生成时，是否需要在图形尖角处自动加上一段过渡圆弧，主要针对于一些早期刀补功能还不完善的机床而设置的。,关于轮廓铣削参数的设定,刀补路径
16、优化：该功能可消除在刀路中小于或等于刀具半径的圆弧段，以防止过切。 寻找相交性：该功能也是用以在进行电脑刀补计算时防止过切刀路的产生。如外形轮廓中的窄槽部位、交叠部位等。 线性误差： 3D 圆弧外形和曲线外形铣削时需要设定。线性误差是将这类外形用空间直线进行逼近计算的逼近精度。 最大深度偏差：只用于 3D 外形铣削。当对 3D 外形进行刀补计算时，两线接点处的补偿轨迹可能有所偏差而交接不上，在此可设定其交接的允许偏差。,径向分次铣削和深度方向分层铣削,深度方向的分层和轮廓径向的分次设定的主要参数是粗切间距、粗切次数、精切间距（精修量）、精修次数等,第三节、挖槽的刀路定义,挖槽特有的参数,挖槽特
17、有的参数-使用岛屿深度,使用岛屿深度：如果在一个凹槽中的岛屿具有和凹槽不同的顶面深度，则： 当不设定使用岛屿深度时，刀路的计算将认为岛屿和凹槽同样高，即每铣一层都将避开岛屿，而不管实际岛屿顶面在何深度处。 当设定使用岛屿深度时，刀路的计算将考虑岛屿顶面的真实高度，如果岛屿顶面低于凹槽顶面，则在铣削至岛屿顶面前的每一层都将忽略岛屿的存在，在持续往下的分层加工中再避开岛屿,挖槽特有的参数,使用子程序：由于挖槽时，每一层的刀路基本相同，因此可考虑使用子程序编程的方法，这样可精简程序。但对每一层刀路不相同的挖槽加工来说，是无法使用子程序的。（比如设定锥度挖槽后就不能使用子程序编程方式。） 锥壁设定 外
18、壁锥度：用以设置槽形外边界周边的锥角。 岛屿锥度：用以设置岛屿周边的锥角。,挖槽方式,挖槽方式说明,一般挖槽：常用的挖槽定义方式。只加工槽形外边界和岛屿间的部分 边界面再加工：较之一般挖槽方式而言，该方式还可将外槽形边界外的料切除掉 （切除量的多少受刀径重叠量的影响）。可用于中间有凸岛，四周有相对均匀余量的低凹类外形的铣削。 用岛屿深度加工：同分层加工中使用岛屿深度选项，不需要进行分层设置即可保证加工到岛屿的实际高度。 残料清角：用于换上小直径刀具后，再次对凹槽加工时，专门用以对前次加工时刀具加工不到的角部残料进行清角加工。 开放式槽形加工：用于非封闭式（有敞口的）槽形的加工定义。,粗、精加工
19、刀路参数,1、挖槽切削方式：有单向、双向行切、等距环切、平行环切、带清角的平行环切、依外形环切等多种方式。环切时可选择是由内向外环切或由外向内环切。 2、粗切间距：取粗切间距 =（0.60.8 ）D刀 ，以保证有一定的重叠量。 3、粗切角度：在双向或单向行切时需要设置，是指刀具来回行走时刀路与 X 正轴方向的夹角 4、刀具路径最佳化：用以优化绕过岛屿的刀具路线。 5、螺旋式 / 斜向下刀：由于常规立铣刀具不能上下垂直切入，所以可指定这类刀具从某一安全高度面开始以螺旋线方式或以斜线插入的方式向下切入。,6 、精修参数：精修是指最后绕整个槽形边界和岛屿边界的轮廓精修。 精修次数和精修余量：确定最后
20、以指定的精修余量对整个周边进行指定次数的精修。 精修外边界：若不指定该项，精修将只局限于对整个岛屿的边界，指定该项，将同时精修外边界 7 、精修时机： 分层挖槽时，默认的是每层都将进行精修，若设定“精修于最后深度”为有效，则将只在铣削到最后深度层时才精修。 多槽区加工时，从释放残余变形考虑，应 设定“所有的内腔都粗铣完成后再精修”，否则将是先分别粗、精铣完某一槽区域后，再去粗、精铣下一槽区域。,挖槽铣削的限制,1、除了特定的敞开式挖槽，其余的槽形铣削都要求槽形边界和岛屿边界都必须封闭。2、所有图形使用定义一个内腔，并且所有的岛屿必须处于同一个构图平面上。,第四节、钻孔加工的刀路定义,钻镗加工循
21、环及其参数,G81/G82 ：适用于 h/d3 的浅孔。若给定在孔底暂留的时间为非零值，则自动按 G82 生成程序（用于做沉孔座），否则按 G81 生成程序。 G83/G73 ：深孔啄钻 / 断屑钻。生成 NC 程序时，作为进刀间距参数（ Q 后的值）而起作用的是第一步进间距。其它参数基本无效G84 ：正向攻螺纹。 G85/G86 ：镗孔。 G76 ：精镗， Q 后的让刀值由提刀间距参数决定。,多孔加工,对于多孔加工时，各孔位间加工的先后顺序的排列有很多类型可供选择，可在所有孔位都选择完成后点击菜单中的“选项”，再在弹出的对话框中根据需要设定。 如果在所选择的众多的孔中，有个别孔的深度值不同，
22、可在选完后再点“编辑”，即可修改某些孔位点的各种 Z 深度值。 如果对同一批孔进行再次加工，如先钻孔、再攻丝或镗孔等，可在操作管理中使用刀路复制粘贴后再进行修改。,第五节、刻字加工,对于线条型凹字（单线字），可直接利用字符轮廓生成字符雕刻加工刀路。对于有一定线宽的方块凹字（双线字），需要采用挖槽的方式。 凸字加工可按带岛屿的型腔加工方法生成刀路。 若要在曲面上刻字，可先生成平面上刻字的刀路，再用投影加工将刀路投影到曲面上。或者直接用字型图案来作投影加工。,2D加工实例,第三篇 项目五 MasterCAM的三维刀具路径生成,曲面刀路用来加工曲面、实体或实体表面。,粗加工方式：七种 平行铣削 放射
23、状粗加工 投影加工 曲面流线加工 等高外形加工 挖槽粗加工 钻削式加工,项目五 MasterCAM的三维刀具路径生成,一、基本概念,1、曲面的选取 在曲面数量不太多时，可一个一个地直接选取；在曲面数量很多时，就需要采用快捷的选取方式，可能大多数情况下是选“所有曲面”项，当只需要加工众多曲面中的部分，而另外部分曲面需要定义为干涉曲面时，最好事先将相应的曲面定义成群组。这样在选取曲面时就可有选择性的选“群组”项。 对于全体曲面中刀具加工不到的曲面部分， MsterCAM 在进行刀路计算时会根据曲面干涉情况自动测算，因此大多数情形下不需要考虑要不要将这些曲面从加工群组中剔除。,2、曲面深度设定,曲面
24、深度设定用于控制 Z 方向要加工的范围。 Z向加工的分层控制，主要是设定 Z 向步距值。,默认设定是顶部和底部都预留 0.2mm 的增量坐标方式（如图 16-1a ），即加工范围为曲面最高点下方 0.2mm 到曲面最低点上方 0.2mm ；如果需要人为控制 Z 加工范围，可设定绝对坐标方式，这样可以根据曲面的曲率变化情况有意识地将曲面按不同的 Z 区段以不同的 Z 步距进行刀路设计，从而有效地控制加工质量。,3、间隙和边缘设定,间隙设定用于双向切削换向时的处理方式。,间隙处的刀路处理,二、曲面粗加工介绍,1、挖槽式：以挖槽的方式，可将限制边界范围内的所有废料都切除掉，切削量分配合理，是块状料粗
25、切的较理想的方式。,2、等高外形方式：以 XY 为主切削面，紧挨着曲面边廓产生刀路，一层一层地往下推进。 和挖槽式的区别：它仅产生紧贴曲面边廓的刀路。挖槽式更适合于块状毛坯的粗切加工，而等高外形方式则适合于那些已经铸锻成型的加工余量少而均匀的坯料。,挖槽方式和等高外形方式的比较：,等高粗加工,挖槽粗加工,3、平行铣削方式： 以垂直于 XY 面为主切削面（由加工角度决定），紧贴着曲面边廓产生刀路。 加工单一的凸体或凹体。,4、放射状粗加工： 以指定的一点为扫射中心，以扇面的方式产生刀路。 适用于圆形坯件的切削。,三、曲面精加工,曲面精加工概述 曲面精加工用于曲面的最终精细加工，一般要在粗加工将毛
26、坯铣削成接近曲面的形状后才执行。 为了保证被加工表面的加工精度，粗加工之后的精加工方法一般与粗加工方法不同。 即使加工方法相同，切削参数取不相同。,曲面精加工方式,曲面精加工参数设置,曲面精加工的参数与粗加工基本相同。 粗铣刀路和精铣刀路有着本质的区别。 与粗加工相比，参数中少了“最大Z轴进给量”。粗铣在深度Z方向是分层切削的，精铣时基本上Z向是没有分层限制的。,曲面精加工方式,1、投影加工将其它刀路投影到曲面上。或直接由字型图案来进行投影加工，主要用于在曲面上进行花纹图案的镂刻加工。,2、曲面流线式对以举升、直纹、旋转、扫描、昆氏等方式绘制的单个曲面进行粗加工。若有多个曲面，要求曲面构建时流
27、向一致，否则难以产生刀路。,3、陡斜面式 陡斜面式主要用于在粗加工或精加工后对一些相对较陡峭的曲面部位做进一步的精修。 选用陡斜面加工方式时，系统将在众多的曲面中自动地筛选出符合斜角范围的部位，并生成精修刀路。,5090度范围陡斜面加工刀路,050度范围斜面加工的刀路,4、浅平面式选用浅平面方式，则系统会在众多的曲面中自动地筛选出那些比较浅的平面、平坦的曲面、浅坑等部位，并产生刀路。,5、交线清角方式 交线清角刀路主要发生在那些非圆滑过渡的曲面交接边线部位。 对经过倒圆或熔接处理的曲面相交处，通常都不产生交线清角刀路。,6、残料清角方式 残料清角刀路通常也发生于一些曲面交接处，它不仅产生于非圆
28、滑过渡的曲面交接处，也发生在曲面倒圆的部位。 当曲面交接部位的转角较小，粗加工时刀具无法切削到，那么，就需要更换较小的刀具进行清角修整，这时就可选用残料清角曲面精修方式。,四、曲面加工综合实例,曲面挖槽粗加工等高外形半精修平行式曲面精修,第六章 MasterCAM的后置处理及程序生成,MasterCAM系统是一套强大的自动化编程系统，编程人员仅需绘制加工零件的几何图形，再利用系统提供的各种加工方法，并对刀具参数进行合理选择和配置，将其赋予几何图形，由MasterCAM系统自动给出加工零件的NC程序G代码，并传送至数控机床进行数控加工。NC程序生成,对于不同系统的数控机床， MasterCAM系
29、统自动产生的NC程序往往还要根据机床说明书的某些规定进行少量的修改和编辑，才能供机床使用。后置处理,一、数控程序生成,下面利用MasterCAM系统对如下图所示轮廓进行外形铣削加工，生成加工程序。,刀具路径外形铣削产生刀具路径文件操作管理器,操作管理器后处理,系统自动安装最常使用的MPFAN.PST（发那科）后处理器,可修改后处理器,数控程序文件,可编辑数控程序文件,数控程序文件扩展名,保存数控程序文件名为：test.NC,生成NC程序,NC程序文件编辑器,可编辑的NC程序文件,二、读程序并分析程序 三、修改参数，分析其更改后对NC程序的影响。 1、修改高度等设置 2、比较电脑补偿、控制器补偿
30、方式 3、改变补偿方向 4、设置预留量 5、外形分层 6、深度分层 7、设置导引入/导引出 ,四、PST后置处理MasterCAM系统自动产生的NC程序往往还要根据机床说明书的某些规定进行少量的修改和编辑，才能供机床使用。 比较简单的修改程序头、尾。 更深层次的：修改 .PST 文件变量参数的赋值，使由此生成的数控程序更适用于用户的机床，尽可能减少再去修改程序清单的工作。,五、数据传送与DNC加工文件调用方式：当选用合适的后置处理数据文档转换生成适合所用数控机床的程序文档（NC）后，即可按照机床数控系统的允许情况，直接调用或转存到磁盘上并更改为允许的文档名称后调用。DNC加工方式：直接数据控制加工方式。 MasterCAM系统自动生成的NC程序大多通过RS232传输线传输到机床控制系统中。 边传输，边加工。,五、数据传送 主功能表档案下一页传输,根据数控系统设置,
