刀具左右補償與圓弧方向的關(guān)系

1、輪廓外形銑削的刀路定義及自動編程 一、實訓目的 （ 1）、熟練掌握 M aster CAM輪廓外形銑削的刀路定義方法 （ 2）、掌握MasterCAM的2D刀路定義的主要參數(shù)設置及其含義 （ 3）、初步掌握MasterCAM刀路定義的技巧性操作 （ 4）、初步了解MasterCAM后置處理文件對程序輸出格式的影響 二、預習要求 認真閱讀教材中有關(guān)輪廓外形銑削的刀路定義及自動編程部分的內(nèi)容。   三、實訓理論基礎 關(guān)于刀具面和構(gòu)圖面的設定，如圖 13-1 所示。只要兩者一致，無論圖 a 還是圖 d 的模式，程序都將以構(gòu)圖面為 XY 面、刀具軸為 Z 來進行輸出。換而言之，無論你將圖形繪

2、制在什么構(gòu)圖面上，只要將刀具面和構(gòu)圖面設為一致，都可以輸出成按俯視面 XY 來進行加工的程序，而不需要進行旋轉(zhuǎn)變換操作。對圖 b 設定方式的銑削，必須用 3D 輪廓方式，而圖 c 設定方式的銑削，可正常獲得 G18 （ G02/G03 ）的程序格式輸出。圖131刀具面和構(gòu)圖面的關(guān)系2D 輪廓外形是指組成外形輪廓的所有線、圓弧、曲線等圖素均位于同一構(gòu)圖面內(nèi)， 2D 外形銑削可根據(jù)需要進行電腦刀補或機床刀補編程。 3D 輪廓外形是指組成外形輪廓的所有線、圓弧、曲線等圖素并不一定都位于同一構(gòu)圖面內(nèi)， 3D 外形銑削的刀徑補償?shù)淖笥曳较蚺袛嗍且罁?jù)構(gòu)圖平面進行的。對于垂直于刀具平面（ XY ）中的圓弧，

3、若無刀補設定，則按相應構(gòu)圖平面內(nèi)的圓弧生成程序，若有刀補設定，則自動將圓弧逼近轉(zhuǎn)換成直線而生成程序。 2D 或 3D 銑削方式將由系統(tǒng)根據(jù)所串連的外形輪廓的性質(zhì)自動選用。 1共同的刀具參數(shù)設定選項的含義 圖132共同的刀具參數(shù)設置如圖 13-2 所示，在刀具縮微圖顯示區(qū)內(nèi)點擊鼠標右鍵，將彈出一菜單，用以從刀具圖庫內(nèi)選取一把刀具，或自定義刀具。 （ 1 ）刀具號和刀具補償號：系統(tǒng)將根據(jù)所選用的刀具自動地分配刀具號和刀具補償號，但也允許人為地設置刀號。生成 NC 程序時，將自動地按照刀號產(chǎn)生 T xx M6 的自動換刀指令。半徑補償號：當輪廓銑削時設置機床控制器刀補為左（右）補償時，將在 NC 程

4、序中產(chǎn)生 G41 D xx （ G42 D xx ） 和 G40 的指令。 刀長補償號：將在 NC 程序中產(chǎn)生 G43 H xx （ G44 H xx ）和 G49 的指令。 注：刀具號和補償號可設置成不同的數(shù)值 （ 2 ）進給率：這里將賦予刀具在XY平面內(nèi)的進給速度，在NC程序中產(chǎn)生 Fxxxx 指令。 （ 3 ） Z 軸進給率：賦予Z軸進刀切入時的進給速度。在NC程序中產(chǎn)生 Z_Fxxxx 指令。 注：提刀速度通常和快進速度相當（當后續(xù)設定為快速提刀時提刀速度無意義） （ 4 ）刀具直徑和刀角半徑：刀具直徑和刀角半徑通常在選用刀具后自動產(chǎn)生，其數(shù)據(jù)的大小將直接影響刀路數(shù)據(jù)的計算。當使用平底

5、刀具時，刀角半徑 =0 ；曲面加工用球刀，刀角半徑 = 球刀半徑；圓鼻刀的刀角半徑 < 刀具半徑。 （ 5 ）程序名稱：即主程序番號。在 NC 程序中產(chǎn)生 O xxxx 的指令。若在某些方式的加工參數(shù)設定項中設定了使用子程序（副程式）的功能，則子程序番號將由系統(tǒng)自動產(chǎn)生。 （ 6 ）起始程序行號和行號增量：指生成 NC 程序中行首的 N 代碼的起始號和行號增量。 注：若不需要輸出 N 指令，需要修改后處理文件，或通過程序編輯器來消除。 （ 7 ）主軸轉(zhuǎn)速：用以產(chǎn)生 NC 程序中 Sxxxx 指令。 （ 8 ）冷卻液：用以在程序中相應加工起始位置添加 M08 （或 M07 ）、 M09 的

6、自動開關(guān)冷卻液的指令。 注：這里的關(guān)閉選項是指不生成 M07 （或 M08 ）、 M09 指令。并非指僅生成 M09 指令， M09 指令將由系統(tǒng)自動生成。 （ 9 ）機械原點：用來作為 G92 格式輸出時其后所跟的起刀點坐標值。 （ 10 ）刀具面/構(gòu)圖面：系統(tǒng)默認情形下是按構(gòu)圖原點和程序原點重合來進行輸出的，但在已經(jīng)繪好圖形，而生成程序時又想按另外的點為程序零點來輸出時，可通過此處來重設工件原點。 若定義了一個新的工件原點的坐標如（ 5 ， 10 ， 8 ），則 NC 程序中所有的坐標點數(shù)據(jù)將相對于原始坐標數(shù)據(jù)進行如下?lián)Q算 X = X 5Y = Y 10Z = Z 8 注：此設置并不改變構(gòu)

7、圖原點的位置，只是在 NCI 中提供一個數(shù)據(jù)換算的參考值。 （ 11 ）備刀點： 進刀點：進刀時刀具暫停的位置坐標點（起刀點 程序開始時刀具首先去的位置）退刀點：退刀時刀具停止的位置點（終刀點 程序結(jié)束時刀具所在位置） 注：使用 G92 作批量加工時應注意備刀點的設置。 （ 12 ）雜項變數(shù)： 整變數(shù)的第一項用于設定 NC 程序中工件坐標系是用 G92 還是 G54 。 0-1=G92, 2=G54's 默認： 2 。第二項用于設定生成的 NC 程序是用絕對 G90 還是相對 G91 的格式 0=G90, 1=G91 默認： 0 。第三項用于設定自動返回參考點是用 G28 還是用 G3

8、0 代碼0=G28, 1=G30 默認：0 。 2 關(guān)于輪廓銑削參數(shù)的設定 計算機刀補和機床（控制器）刀補： 主要用于 2D輪廓銑削的刀徑補償。 計算機刀補是指生成 NC 程序時是將整個輪廓按刀補方向均勻地向外或向內(nèi)偏移一個刀具半徑值后算出的刀心軌跡坐標，由此而產(chǎn)生的程序。 機床控制器刀補是指生成 NC 程序時還是按原始輪廓軌跡坐標生成程序，但在程序中相應的位置添加 G41 、 G42 、 G40 的刀補指令。 注：挖槽、鉆孔及 3D 銑削時一般不用考慮刀徑補償?shù)脑O定。 刀補位置：有刀尖和刀具中心兩種選擇。主要用于刀具長度 Z 方向的補償設定，它僅影響球刀和牛鼻刀等成型刀的編程。 刀補路徑優(yōu)化

9、：當電腦刀補關(guān)，而設定機床控制器刀補時，該功能有效。該功能可消除在刀路中小于或等于刀具半徑的圓弧段，以防止過切。 尋找相交性：該功能也是用以在進行電腦刀補計算時防止過切刀路的產(chǎn)生。如外形輪廓中的窄槽部位、交疊部位等。和刀具轉(zhuǎn)角設定一樣，該功能只有在電腦刀補設定時才有效。 圖 13-3 刀具轉(zhuǎn)角設定 刀具轉(zhuǎn)角設定：指在輪廓類銑削加工程序生成時，是否需要在圖形尖角處自動加上一段過渡圓弧，主要針對于一些早期刀補功能還不完善的機床而設置的。對于刀補功能不完善的數(shù)控系統(tǒng)，當圖形尖角較小時，其刀補結(jié)果可能會導致補償軌跡超程，此時可以借助此刀具轉(zhuǎn)角設定功能，設定為小于 135 o或所有尖角 自動添加圓角，便

10、可避免加工時出錯的可能。本項設定的效果如圖 13-3 所示。 線性誤差： 3D 圓弧外形和曲線外形銑削時需要設定。線性誤差是將這類外形用空間直線進行逼近計算的逼近精度。 最大深度偏差：只用于 3D 外形銑削。當對 3D 外形進行刀補計算時，兩線接點處的補償軌跡可能有所偏差而交接不上，在此可設定其交接的允許偏差。 圖134深度分層和徑向分次設定毛坯余量：用以設定留給下一道工序的加工余量， XY 平面和 Z 深度方向是分開設置的。當前刀路是作為粗加工時需要設定，精加工時不需設定。 3 徑向分次銑削和深度方向分層銑削 深度方向的分層和輪廓徑向的分次設定的主要參數(shù)是粗切間距、粗切次數(shù)、精切間距（精修量

11、）、精修次數(shù)等，其含義如圖 14-4 所示。 另外還有：不提刀：用以設定是否在每一層銑削完后都進行提刀動作，然后再下刀。使用子程序：由于每一層銑削的軌跡都一樣，采用子程序編程可大大簡化程序量。 錐度：可設定帶錐度加工。 深度分層生成程序時，精修次數(shù)和每次精修深度按設定值，粗切時每次切深度依據(jù)如下算法： 最終粗切 Z 值 = 最終 Z 深度 - 精修次數(shù) × 精修量 粗切次數(shù) （上表面 Z 值 - 最終粗切 Z 值） / 最大粗切量 - 圓整為整數(shù) - 每次粗切 Z 深度 = （上表面 Z 值 - 最終粗切 Z 值） / 圓整后的粗切次數(shù) 圖135引入、引出矢量4 引入引出矢量 引入、

12、引出是用來設置下刀后從外部切入到工件內(nèi)和加工完畢后將刀具引出到外部的過渡段，通常它也就是刀補加載和卸載的線段。當使用機床（控制器）刀補方式時，設置引入、引出矢量是獲得合理的 NC 程序必不可少的內(nèi)容。引入、引出矢量包括引入、引出線和弧以及連接方向等。如圖 13-5 所示。 四、實訓儀器及設備 （1）PC 機 1 臺 / 人 （2）MasterCAM軟件 1 套 / 臺 圖136刀路定義例圖五、實訓內(nèi)容及步驟 （ 1 ）、啟動 MasterCAM 的 Mill 銑削模塊 （ 2）、調(diào)出上次練習圖進行輪廓銑削刀路定義訓練 （ 3）、熟悉刀路定義參數(shù)設置 （ 4）、進行刀路模擬以驗證刀路 1輪廓銑削

13、刀路定義訓練一 調(diào)出圖 13-6 所示零件，進行輪廓刀路定義練習。 點選“刀具路徑” “外形銑削”菜單，從右上角部開始逆時針方向串連，點“執(zhí)行”后，在彈出對話框的空白區(qū)點鼠標右鍵，選擇 16 的平底立銑刀具，默認刀具及刀補號，設定進給率 800 ， Z 向進給率 400 ，程序號 1234 ，主軸轉(zhuǎn)速 2200 ，冷卻液為噴油，雜項變數(shù)的首項為 2 ，其余默認。 點“外形銑削參數(shù)”選項卡，安全高度不設，參考高度設為絕對 10 ，進給下刀高度為增量 5 ，快速提刀有效，工件表面為絕對 0 ，（最終加工）深度為絕對 -10.5 ，計算機補正方式、右偏置，刀尖位置，不走圓角，余量 0 。 點“深度分

14、層”有效，并設定最大粗切量為 6 ，不精修，其余默認。 點“進 / 退刀矢量”有效，去除“封閉輪廓中心進 / 退刀”選項，其余默認。 點“確定”按鈕，系統(tǒng)計算后即顯示出刀具中心的軌跡線。 點選“工作設定”以進行毛坯定義，在對話框中點“使用毛坯邊界”按鈕，去除建立線、點選項， X 擴張 5 ， Y 擴張 7.5, 確定返回后可看到毛坯 X=130 ， Y=100 ，再將 Z 賦值為 10 ，確定即可。 點選“操作管理”菜單，在操作管理器對話框中選擇所定義的外形銑削刀路，再點“實體驗證”即可進行實體播放模式的模擬加工。先點播放控制條的第一個按鈕進行參數(shù)設定，然后點選立方體毛坯形式、點“使用工作設定

15、中的定義”按鈕、點選刀具框的“顯示實體”、“換刀暫?！?、“更換刀具顏色”、“過切暫?！睘橛行?，其余默認，確定后點播放控制條的第三個按鈕“ ? ”即可開始刀路模擬； 若在操作管理器中點“刀路模擬”，回到菜單區(qū)點“自動執(zhí)行”即可進行線架形式的刀路模擬，再按“ ESC ”鍵返回操作管理器。 若在操作管理器中點“后處理”，彈出對話框后確認后處理文件為“ MPFAN.PST ” , 點選“儲存 NC 檔”、“編輯”選項為有效，確定后即可生成并顯示出 NC 程序。瀏覽一下 NC 程序內(nèi)容，檢查其中特征程序指令是否是按你進行刀路定義時所設定的 NC 參數(shù)來生成的。 回到操作管理器，點外形銑削刀路的參數(shù)，重新

16、修改 NC 參數(shù)中的部分設定，如刀補方式、補正方向，深度分層中按子程序生成程序、 XY 分次切削設定等，分別再去進行實體驗證、生成程序等操作，比較察看其中變化情況。 注：每次更改 NC 參數(shù)設定后，需要點“重新計算”按鈕進行刀路重算。 刀路定義完成后對文件進行存檔，刀路定義亦將同時保存。 圖137撥叉零件2輪廓銑削刀路定義訓練二 繪制或調(diào)出圖 13-7所示撥叉零件進行輪廓銑削刀路定義。毛坯：50x28x15，輪廓銑削深度8mm。 工藝分析：撥叉輪廓最小凹圓弧半徑為R3，因此精修時刀具直徑應不大于6 ，粗切削時可用較大的刀具，但右側(cè)凹槽寬為10mm ，若整個輪廓一起粗切削時，刀具直徑不得大于10

17、。 刀路設計： 方案 1 ：先采用 8 的刀具進行輪廓粗切， XY 方向僅分 2 次粗切，粗切間距 5 （無精修），留余量 0.25 ， Z 向精修 1 次，精修量 0.2 ，最大粗切深度為 3 ，（從 0 -8mm ，大致需分 4 層），然后采用 5 的刀具進行輪廓精修，余量 0 ，XY 、Z 向均無分層。 方案 2 ：先采用 8 的刀具進行輪廓粗切， XY 方向分 2 次粗切，粗切間距 5 ，精修 1 次，精修量 0.25 （最后深度精修）； Z 向精修 1 次，精修量 0.2 ，最大粗切深度為 3 ，（從 0 -8mm，大致需分4層）；然后采用5 的刀具進行輪廓殘料清角精修（不分層）。

18、加工參數(shù)： 8 的刀具號及補償號 1 ， XY 進給率 600 ， Z 向進給率 400 ，程序號 2345 ，主軸轉(zhuǎn)速 2800 ，開冷卻液，引入 / 引出矢量：從右下角水平線開始順時針串連，切向引入 / 引出，線長 15 ，引入弧半徑 0 ； 5 的刀具號及補償號 2 ， XY 進給率 300 ， Z 向進給率 200 ，主軸轉(zhuǎn)速 3200 ，開冷卻液，引入 / 引出矢量：從右下角水平線開始順時針串連，切向引入 / 引出，線長 2 ，引入弧半徑 2 ，弧心角 90 ； 深度控制：以工件上表面為 Z0 ，參考高度為絕對值 10 ，進給下刀深度為增量值 5 ，加工表面為絕對值 0 ，最終加工深

19、度絕對值 -8 。 刀徑補償：計算機或控制器刀補，補正方向：左偏，尋找相交性或優(yōu)化設置。 刀路定義完成后，即可進行刀路模擬驗證。然后進行后處理輸出程序。 3 探索后置處理文件對程序生成的影響 針對上述輪廓銑削的刀路，簡要探索修改后處理文件 MPFAN.PST 中的設置后，對程序生成的大致影響。 用寫字板打開 MCAM9MILLPOSTSMPFAN.PST 文件，找到如下基本輸出設置的內(nèi)容 . # - # General Output Settings # - 進行相應的修改后存盤，再重新生成 NC 程序，觀察程序輸出后的變化，以探索其影響。 1）omitseq程序行號的設置：默認設置為no，當

20、omitseq的值為no時，Mastercam后處理NC程序文件每行都會有行號。當omitseq的值為yes時，Mastercam后處理的NC程序文件將不輸出行號。2 ） breakarcs 是否分割圓弧輸出的設置：默認為 0 ， 0 = no, 1 = quadrants, 2 = 180deg. max arcs 即設為 0時，不分割圓弧，可整圓輸出；設為1時按象限點分割圓弧，整圓則按4段弧輸出；設為2時弧心角最大不超過180度，超過時按2段圓弧輸出。3）arcoutput圓弧半徑輸出格式的設置：默認設置為1， #0=IJK，1=R no sign，2=R signed neg.over

21、180。 即設為0時，以IJK形式輸出；設為2時，對弧心角超過180度時，R以負半徑輸出；設為1時，僅以無符號的R值輸出，超過180度的弧將按象限點為界分段輸出。 以下是其它設置項的大致含義，可根據(jù)需要，試著修改后觀察程序輸出變化狀況。 sub_level : 1 # 允許自動子程序支持   arctype : 2 # 圓弧中心  1=abs, 2=St-Ctr, 3=Ctr-St, 4=unsigned inc.  arccheck : 1&#

22、160;# 檢測小圓弧，轉(zhuǎn)化為直線   atol : .01 #arccheck=2 時的角度公差   ltol : .002 #arccheck=1 時的長度公差   vtol : .0001 # 系統(tǒng)公差   maxfeedpm : 500 # 進給速度極限  ( 英寸 / 分鐘 )  ltol_m : .05 #arccheck=1 時的長度公差，米制   vtol_m&

23、#160;: .0025 # 系統(tǒng)公差，米制   maxfeedpm_m : 10000 # 進給速度極限   毫米 / 分鐘   force_wcs : yes # 每次換刀時強制輸出 WCS  spaces : 1 # 各指令之間插入的空格數(shù)   seqmax : 9999 # 最大序號   stagetool : 0 #0 =  無預先備刀

24、, 1 =  預備刀具   use_gear : 0 # 輸出齒輪交換代碼 ,0=no,1=yes  max_speed : 6000 # 最大主軸轉(zhuǎn)速   min_speed : 1 # 最小主軸轉(zhuǎn)速   nobrk : no #Omit breakup of x, y & z rapid moves  progname : 1 # 使用大寫字母表示程序名   max_arc : 50000 # 機床允許的最大圓弧半徑   六、注意事項： （ 1 ） 2D 刀路練習時繪制的圖形最好是簡單的 2D 線條，不需要繪制 3 維線框或?qū)嶓w，以免串連時出現(xiàn)歧點。若有尺寸標注，最好將其放置在不同層上。 （ 2 ）若外形串連時封閉狀況不好，應檢查是否有重復線條或交接狀況，對用鏡象、旋轉(zhuǎn)等變換操作獲得的圖形更應注意。 （ 3 ） 修改后置處理文件前最好先進行備份，以防出錯后不能正常使用。 七、實訓報