Mastercam第10章-三維曲面精加工課件

1、第10章 三維曲面精加工第10章 三維曲面精加工曲面精加工的主要目的是將粗加工后的零件表面，精修達(dá)到零件本身幾何形狀與尺寸公差范圍內(nèi)。在精加工中，首先考慮的是保證零件的形狀和尺寸精度，因此需要根據(jù)工件材料合理選取切削用量和刀具類型。Mastercam X5系統(tǒng)提供了11種三維曲面精加工方法第10章 三維曲面精加工第10章 三維曲面精加工本章重點(diǎn)掌握曲面精加工共用參數(shù)的設(shè)置掌握各種曲面精加工刀具路徑形成方法掌握各種曲面精加工加工參數(shù)設(shè)置方法第10章 三維曲面精加工10.1 曲面精加工方法10.2 實(shí)例分析 10.2.1 相交曲面的精加工 10.2.2 果凍盒的精加工10.1 曲面精加工方法精加工

2、階段，一般從保證加工質(zhì)量方面來(lái)考慮選擇何種刀具路徑，盡可能采用一種刀具路徑把所有表面都加工到位，但事實(shí)表明一般達(dá)不到這個(gè)要求。一般采用多種刀具路徑配合加工零件表面，盡量做到抬刀次數(shù)少、踩刀痕少、接刀痕少。10.1 曲面精加工方法10.1.1 精加工平行銑削10.1.2 精加工平行陡斜面加工10.1.3 精加工放射狀10.1.4 精加工投影加工10.1.5 精加工流線加工10.1.6 精加工等高外形10.1.7 精加工淺平面加工10.1.8 精加工交線清角加工10.1.9 精加工殘料清角加工10.1.10 精加工環(huán)繞等距加工10.1.11 精加工熔接加工曲面精加工的加工思路1）根據(jù)給定的零件圖分

3、析其形狀組成特點(diǎn)；2）選擇相應(yīng)的加工機(jī)床和精加工銑削方法；3）啟動(dòng)相應(yīng)的精加工銑削方法；4）設(shè)置刀具參數(shù)和加工參數(shù)；5）生成刀具路徑并進(jìn)行刀具路徑模擬；6）執(zhí)行后處理文件輸出NC代碼。2曲面精加工的加工操作步驟1) 選擇主菜單“機(jī)床類型”“銑削”“默認(rèn)”命令，進(jìn)入銑削系統(tǒng)；2) 選擇主菜單“刀具路徑” “曲面精加工”命令，啟動(dòng)相應(yīng)的精加工方法；3) 選擇加工曲面，進(jìn)入相應(yīng)的精加工環(huán)境； 4) 根據(jù)彈出的參數(shù)對(duì)話框進(jìn)行刀具、曲面加工參數(shù)兩種公共參數(shù)的設(shè)置和每種精加工特有的加工參數(shù)的設(shè)置；5) 設(shè)置完后單擊對(duì)話框中 按鈕結(jié)束參數(shù)設(shè)置，生成刀具路徑；6) 選擇加工操作管理器中的工件設(shè)置命令“材料設(shè)置

4、”，進(jìn)行工件毛坯形狀和尺寸的設(shè)置； 7) 選擇加工操作管理器中的二維加工摸擬 按鈕或?qū)嶓w加工模擬 按鈕，進(jìn)行二維或?qū)嶓w三維路徑模擬；8) 確定刀路正確后，選擇加工操作管理器中的后處理操作 按鈕，輸出NC代碼。10.1.1精加工平行銑削1功能“精加工平行銑削”能產(chǎn)生平行的精切削刀具路徑，這種路徑對(duì)CNC加工機(jī)床而言，較容易進(jìn)行加工精度控制，加工曲面質(zhì)量較好，可用于分模面等重要區(qū)域的加工。2操作步驟精加工平行銑削的操作過(guò)程如下：(1）進(jìn)入銑削系統(tǒng) 選擇菜單欄中的“機(jī)床類型”“銑削”“默認(rèn)”命令，進(jìn)入到銑削加工模塊。(2）啟動(dòng)平行精加工銑削功能選擇主菜單“刀具路徑”“曲面精加工”“精加工平行銑削”命

5、令，系統(tǒng)提示選擇加工曲面。選擇完后單擊【Enter】鍵，系統(tǒng)彈出如圖10-2所示的“刀具路徑的曲面選取”對(duì)話框?？梢灾匦逻x擇加工曲面，選擇干涉面和切削范圍等，按需要選取后單擊確定按鈕 ，系統(tǒng)彈出“曲面精加工平行銑削”參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。如圖10-3所示。(3）設(shè)置刀具參數(shù) 一般選擇球刀進(jìn)行精加工，從庫(kù)中選擇后再設(shè)置切削參數(shù)。注意精加工主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置要比粗加工大。(4）設(shè)置曲面加工參數(shù) 單擊“曲面加工參數(shù)”按鈕，系統(tǒng)彈出曲面精加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。含義與第9章講的粗加工“曲面加工參數(shù)”基本一樣。注意， “加工面預(yù)留量”一項(xiàng)應(yīng)設(shè)置為零。(5）設(shè)置曲面平行銑削特有的精加工參數(shù)單擊 “精加工平行銑削參數(shù)”按鈕

6、，系統(tǒng)彈出 “精加工平行銑削”專用參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置過(guò)程如下：1)設(shè)置精加工平行銑削參數(shù)含義與平行粗加工銑削參數(shù)基本相同，但設(shè)計(jì)時(shí)注意：?jiǎn)螕?按鈕可以設(shè)定刀具路徑與曲面之間的誤差，設(shè)置時(shí)應(yīng)比粗加工小。單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“最大步進(jìn)量”對(duì)話框可以進(jìn)行最大切削間距和殘料高度的設(shè)置。最大切削間距指在XY平面內(nèi)，相臨刀具路徑的最大距離，此值設(shè)置越小刀具路徑越精確，但數(shù)控程序也越長(zhǎng)，設(shè)置時(shí)應(yīng)比粗加工小以便保證精加工質(zhì)量。最大切削間距2)設(shè)置切削深度參數(shù)選中并單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“限定深度”對(duì)話框用以控制深度方向（Z方向）切削范圍，使加工刀具路徑位于設(shè)置的最大和最小深度之間。3)設(shè)置刀具路徑間隙單擊 按

7、鈕，用以設(shè)置刀具路徑間隙參數(shù)。含義與平行粗加工基本相同。4)高級(jí)設(shè)置單擊 按鈕，可以進(jìn)行高級(jí)參數(shù)設(shè)置。含義與平行粗加工基本相同。5）生成刀具路徑參數(shù)設(shè)置完后單擊 按鈕生成刀具路徑。6）加工工件設(shè)置選擇加工操作管理器中的“材料設(shè)置”，系統(tǒng)將彈出工件參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，進(jìn)行視角、毛坯形狀、毛坯尺寸、工件原點(diǎn)等參數(shù)的設(shè)置。7）刀具路徑模擬為了驗(yàn)證刀具路徑是否正確，選用刀具路徑模擬功能來(lái)對(duì)已生成的刀具路徑進(jìn)行校驗(yàn)。有二維路徑模擬和三維路徑模擬。單擊加工操作管理器中的 按鈕，進(jìn)行二維路徑模擬。單擊加工操作管理器中的 按鈕，進(jìn)行三維路徑模擬。8）執(zhí)行后處理通過(guò)模擬驗(yàn)證確定刀具路徑正確后，單擊加工操作管理器中的

8、 按鈕就可利用系統(tǒng)提供的后處理模塊形成數(shù)控加工NC代碼。10.1.2精加工平行陡斜面加工1功能 對(duì)于較陡的曲面，在精加工后往往會(huì)留下較多的殘留材料，因此Mastercam X5在精加工中專門提供了針對(duì)這種曲面的精加工方式。 “精加工平行陡斜面”主要用于在粗加工或精加工后，對(duì)一些坡度陡峭的曲面部位做進(jìn)一步精修，產(chǎn)生精切削刀具路徑。有時(shí)可以補(bǔ)充平行精加工的不足。如圖所示的零件經(jīng)過(guò)平行精加工，在前后陡峭面加工的路徑間距較寬，粗糙度不好，可以利用陡斜面精加工提高其加工質(zhì)量。刀具路徑之間的距離較大（a）平行精加工 （b）陡斜面精加工2操作步驟平行陡斜面精加工操作過(guò)程與平行精加工一樣也分為9步，其特有的“

9、陡斜面精加工參數(shù)” 設(shè)置對(duì)話框如圖所示?？梢?jiàn)許多選項(xiàng)與平行銑削一樣。其中不一樣的參數(shù)有：(1）“陡斜面的范圍”通過(guò)設(shè)置最小加工坡度值“從傾斜角度”和最大加工坡度值“到傾斜角度”決定陡斜面的加工區(qū)域?！皬膬A斜角度”值設(shè)置的越小加工的曲面越平坦。典型的陡斜面的加工區(qū)域是從5090。（a）從傾斜角度=50 到傾斜角度=90 （b）從傾斜角度=10 到傾斜角度=90 (2）“包含外部的切削”勾選“包含外部的切削”選項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)平行銑與陡斜面銑復(fù)合加工功能。對(duì)于有些形狀的零件利用此復(fù)選項(xiàng)可以避免走刀重復(fù)。如圖10-8為沒(méi)勾選此選項(xiàng)的刀具路徑，圖10-9所示的勾選此選項(xiàng)的刀具路徑。(3）“剪切延伸量”通過(guò)

10、 選項(xiàng)可輸入刀具路徑延伸距離，目的是清除粗加工時(shí)殘留的剩余材料。圖10-9“包含外部的切削”選項(xiàng)應(yīng)用10.1.3精加工放射狀1功能“精加工放射狀”方式與放射粗加工方式類似，是以指定點(diǎn)為中心，產(chǎn)生圓周形放射狀精切削刀具路徑，離中心越近的表面其切削效果越佳。此方法主要用于圓球形曲面的精加工。10.1.4 精加工投影加工1功能與投影粗加工類似，“精加工投影加工”能將存在的刀具路徑或幾何圖形投影到曲面上產(chǎn)生精切削刀具路徑。此種方法經(jīng)常用于將文字、圖案或曲線雕刻到曲面上。2操作步驟投影精加工操作過(guò)程也分為9步，其特有的“投影精加工參數(shù)”設(shè)置對(duì)話框如圖所示。與投影粗加工參數(shù)設(shè)置基本相同，所不同的是：勾選

11、選項(xiàng)，則將NCI文件中定義的Z軸深度作為投影后刀具路徑的深度。若未選中此選項(xiàng)則投影加工深度將由曲面來(lái)決定。10.1.5 精加工流線加工1功能“精加工流線加工”能產(chǎn)生沿著曲面的引導(dǎo)方向（U方向）或截?cái)喾较颍╒方向）加工的刀具路徑，它可以精準(zhǔn)控制工件的加工殘脊高度，所以可以產(chǎn)生精確、平滑的精修路徑。如圖所示。 曲面流線精加工曲面流線精加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框10.1.6 精加工等高外形1功能 “精加工等高外形”能圍繞曲面外形產(chǎn)生逐層精切削刀具路徑。其路徑在z軸方向是恒定的，一般對(duì)有許多陡斜面的工件進(jìn)行切削。10.1.7 精加工淺平面加工1功能“精加工淺平面加工”能對(duì)坡度小的比較平坦的曲面產(chǎn)生精切削刀具路

12、徑，該方式與陡斜面加工方式一樣都須通過(guò)輸入最小傾斜角與最大傾斜角定義淺平面的加工范圍。由于以等高外形加工的工件在淺平面區(qū)域會(huì)留下較多的殘料，如圖10-15所示。所以曲面淺平面精加工常用于等高外形加工之后或挖槽粗加工之后，針對(duì)淺平區(qū)域的殘料加工。選用淺平面精加工方式，系統(tǒng)會(huì)在眾多的曲面中自動(dòng)地篩選出那些符合指定要求的比較淺的平面、曲面和淺坑，并產(chǎn)生刀具路徑。環(huán)形切削 2操作步驟淺平面精加工操作過(guò)程也分為9步（1）最小傾斜角度“從傾斜角度”選項(xiàng)用于輸入所定義淺平面的最小角度值，角度越小越能加工曲面的平坦部位。（2）最大傾斜角度“到傾斜角度” 選項(xiàng)用于輸入所定義淺平面的最大角度值，角度越大越能加工曲

13、面的陡坡部位。（3）切削方向延伸量“剪切延伸量”，使刀具在切削時(shí)，可以將刀具路徑延伸到前一次切削的地方下刀。（4）“切削方式”“切削方式”選項(xiàng)用來(lái)設(shè)置切削方式，分為“雙向”、“單向”與“3D環(huán)繞”切削，10.1.8 精加工交線清角加工1功能粗加工后在曲面交角或交線處都會(huì)留有殘料，“精加工交線清角加工”能在曲面交角處產(chǎn)生精切削刀具路徑，將殘料移除，它相當(dāng)于在兩曲面間增加一個(gè)倒圓面。因此，交線清角刀具路徑主要發(fā)生在那些非圓滑過(guò)渡的曲面交接邊線部位。2操作步驟交線清角精加工操作過(guò)程也分為9步10.1.9 精加工殘料清角加工1功能 “精加工殘料加工”能利用較小直徑的刀具來(lái)清除先前使用直徑較大的刀具加工

14、所殘留的材料。通常用于一些曲面交接處，它不僅產(chǎn)生于非圓滑過(guò)渡的曲面交接處，也發(fā)生在曲面倒圓的部位。殘料清角精加工參數(shù)對(duì)話框殘料清角的材料參數(shù)10.1.10 精加工環(huán)繞等距加工1功能“精加工環(huán)繞等距加工”產(chǎn)生的精切削刀具路徑以等距離環(huán)繞加工曲面，此種方法可以在曲面上產(chǎn)生首尾一致的表面粗糙度，以及很少提刀的刀具路徑。這種刀具路徑幾乎是xyz三軸聯(lián)動(dòng)路徑，而且是不規(guī)則同動(dòng)，對(duì)機(jī)床要求很高。所以此種方法不建議使用于模具的分模面等需要精度的加工。它適用于曲面變化較大的零件，多用于當(dāng)毛坯已經(jīng)很接近零件時(shí)。2操作步驟環(huán)繞等距精加工操作過(guò)程與平行精加工類似，（1）“切削順序依照最短距離”（2）“斜線角度”（3

15、）“轉(zhuǎn)角過(guò)濾”“轉(zhuǎn)角過(guò)濾”，選擇此復(fù)選框可以使帶尖角的曲面在尖角處用圓弧或樣條線過(guò)渡，表 面光滑。尖角光滑用兩個(gè)參數(shù)設(shè)定：“角度”：設(shè)定尖角的角度，小于此角度系統(tǒng)進(jìn)行尖角光滑?！白畲蟓h(huán)繞”：指定尖角光滑的程度，它代表原始路徑到光滑路徑之間的最大偏差。一般取25%。10.1.11 精加工熔接加工1功能 “精加工熔接加工”能在兩個(gè)線串間產(chǎn)生精切削刀具路徑。這兩個(gè)線串可以是開(kāi)放的或封閉的。通過(guò)選擇線串的順序決定切削的開(kāi)始和切削方向。2操作步驟融接精加工操作過(guò)程與平行精加工類似，在此略。其特有的“熔接精加工參數(shù)”設(shè)置對(duì)話框如圖10-25所示。主要參數(shù)說(shuō)明如下：（1）“切削方式”“切削方式”選項(xiàng)用來(lái)設(shè)置

16、切削方式，有“雙向”、“單向”及“螺旋形”3種切削方式。（2）融接形式融接精加工刀具路徑沿曲面運(yùn)動(dòng)融接形式有“截?cái)喾较颉?、“引?dǎo)方向”、“2D”和“3D”。10.2 實(shí)例分析10.2.1相交曲面的精加工1實(shí)訓(xùn)要求如圖所示已對(duì)外表面進(jìn)行了粗加工，現(xiàn)完成外表面的精加工，試形成此零件的精加工數(shù)控加工程序。2工藝分析分析該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其外形為兩個(gè)半圓曲面的交叉，因此選擇環(huán)繞等距精加工比較好。采用12的球刀刀。再選擇殘料清角精加工方法，采用3的球刀進(jìn)行清角。3操作指導(dǎo)1) 進(jìn)入銑削系統(tǒng)。選擇菜單欄中的“機(jī)床類型”“銑削”“默認(rèn)”命令，進(jìn)入到銑削加工模塊。2）選擇主菜單“刀具路徑”“曲面精加工”“精加

17、工等高外形”命令，啟動(dòng)等高外形精加工銑削功能。3）設(shè)置刀具參數(shù)。從刀庫(kù)中選擇12的球銑刀，設(shè)置刀具參數(shù)如圖所示。4）設(shè)置曲面加工參數(shù)。單擊 “曲面加工參數(shù)”按鈕，彈出曲面加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。5）設(shè)置等高外形精加工參數(shù)。單擊 “等高外形精加工參數(shù)”按鈕，系統(tǒng)彈出等高外形精加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。6）設(shè)置淺平面加工參數(shù)。選中并單擊對(duì)話框中的 按鈕，系統(tǒng)彈出淺平面加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。7）設(shè)置平面區(qū)域參數(shù)。選中并單擊對(duì)話框中的 按鈕，系統(tǒng)彈出平面區(qū)域加工設(shè)置對(duì)話框。8）設(shè)置切削深度參數(shù)。單擊對(duì)話框中的 按鈕，系統(tǒng)彈出切削深度參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。9）產(chǎn)生刀具路徑。單擊對(duì)話框中的確定按鈕，產(chǎn)生刀具路徑。10）選擇

18、主菜單“刀具路徑”“曲面精加工”“精加工殘料加工”命令，啟動(dòng)殘料清角精加工銑削功能。11）設(shè)置刀具參數(shù)。從刀庫(kù)中選擇3的球銑刀，設(shè)置刀具參數(shù)如圖所示。12）設(shè)置曲面加工參數(shù)。13）設(shè)置殘料清角精加工參數(shù)。14）設(shè)置殘料清角材料參數(shù)。15）產(chǎn)生刀具路徑。16）設(shè)置工件參數(shù)。選擇加工操作管理器中的“材料設(shè)置”命令，系統(tǒng)彈出“機(jī)器群組屬性”對(duì)話框。17）完成工件參數(shù)設(shè)置。結(jié)果如圖所示。18）進(jìn)行刀具路徑模擬。單擊加工操作管理器中的二維刀具路徑模擬按鈕 ，進(jìn)行二維刀具模擬。19）進(jìn)行實(shí)體加工模擬。20）單擊加工操作管理器中的后處理按鈕，形成數(shù)控加工程序。21）選擇菜單欄中的“文件”“另存文件”命令，保

19、存文件。10.2.2果凍盒的精加工1實(shí)訓(xùn)要求如圖所示是果凍盒的三維曲面視圖和粗加工后的三維模擬效果圖，現(xiàn)完成外表面的精加工，試形成此零件的精加工數(shù)控加工程序。2工藝分析分析該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其外形比較陡峭又類似圓柱形，選擇精加工等高外形加工比較好，采用8的圓鼻刀，倒角半徑2.0mm；頂面選擇精加工淺平面加工，采用8的圓鼻刀，倒角半徑1.0mm。注意側(cè)面和頂面的加工也可以選擇精加工環(huán)繞加工一次性就可以加工出來(lái)，但表面光潔度沒(méi)有等距加工好。最后選擇精加工殘料加工，采用3的圓鼻刀，倒角半徑0.4mm。3操作指導(dǎo)（1) 進(jìn)入銑削系統(tǒng)。選擇菜單欄中的“機(jī)床類型”“銑削”“默認(rèn)”命令，進(jìn)入到銑削加工模塊。（2）選擇主菜單“刀具路徑”“曲面精加工”“精加工等高外形”命令，啟動(dòng)等高外形精加工銑削功能。（3）設(shè)置刀具參數(shù)。從刀庫(kù)中選擇8的圓鼻刀，設(shè)置刀具參數(shù)如圖所示。（4）設(shè)置曲面加工參數(shù)。單擊