mastercam二维零件设计及轮廓加工刀具路径.docx

二维零件设计是MasterCAM造型设计的基础，应用非常广泛。本章通过一个典型零件说明MasterCAM的零件造型、设计方法、编辑技巧及二维轮廓刀具路径的生成方法。
2.1零件设计过程及典型编辑方法的应用

图 2-1

图 2-2
图2-1a为零件的立体图，图2-1b为此零件的标注尺寸，图2-2为加工过程仿真后的效果图。
以下操作步骤为图2-1a中零件的设计、编辑过程。
步骤一 基本设置
层(Level)：1
颜色(Color)：绿色(10)
Z向深度控制：0
线型(Style)：实线(Solid)
线宽(Witdth)：2
绘图面(Cplane)：俯视图（T）
视图面(Gview)：俯视图（T）
步骤二 建立工件设计坐标系，绘制一矩形
按功能键F9，在屏幕中间出现一个十字线，即为工件设计坐标系。
绘制矩形方法如下：选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-矩形(Rectangle)-两点(2 points)
输入左上方端点：-40，50 回车
右下方端点： 0，-50 回车
结果如图2-3所示。

图 2-3 图 2-4
步骤三 绘制圆
选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-圆弧(Arc)-圆心、半径(Circ pt+rad)
输入半径：50 回车
圆心：-80，0 回车
按Esc键结束绘制圆。结果如图2-4所示。
步骤四 打断圆与直线
选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-打断(Break)-两段(2 pieces)
用鼠标拾取图2-4中的圆C1，并拾取断点位置于圆上P1位置，则圆被打断为两段，断点分别为P1和P2，如图2-4所示；
拾取图2-4中的直线L1，并拾取断点位置于直线中点P3位置；
打断后的图素与原图素只有拾取图素时才能分辨出，拾取选中的部分，颜色会发生变化。
步骤五 修剪
选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-修剪(Trim)-两图素(2 entities)
用鼠标分别拾取图2-4所示的直线L1上位置P4和圆C1上位置P5，得到图2-5；
用鼠标分别拾取图2-5所示的直线上位置P1和圆上位置P2，得到图2-6。
步骤六 绘制左上方斜线
选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-直线(Line)-端点(Endpoints)
用鼠标拾取图2-6所示的直线端点P1，输入另一端点坐标：-30，50 回车
得到图2-7。

图 2-5 图 2-6 图 2-7
步骤七 修剪
选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-修剪(Trim)-一图素(1 entity)
用鼠标分别拾取图2-7所示的直线上位置P1和另一直线上位置P2，得到图2-8。

图2-8 图2-9 图2-10 图2-11
步骤八 删除
选择 主菜单(Main Menu)-删除(Delete)
用鼠标拾取图2-8所示的直线L1，则该直线被删除，如图2-9所示。
步骤九 绘制折线
选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-直线(Line)-折线(Multi)
用鼠标拾取图2-9所示的直线端点P1，
依次输入另外两端点坐标：-20，-30 回车
-10，50 回车
按下键盘上Esc键，结束折线绘制，并得到图2-10。
步骤十 绘制1/4圆弧
按下键盘上的F9键，关闭坐标显示。
选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-圆弧(Arc)-极坐标(Polar)-圆心(Center pt)
用鼠标拾取图2-10所示的圆心位置P1，通过键盘输入
圆弧半径：20 回车
起始角度：180 回车
终止角度：270 回车
得到图2-11。
步骤十一 修剪
选择 主菜单(Main Menu)-修整(Modify)-修剪(Trim)-一图素(1 entity)
用鼠标分别拾取图2-11所示的直线上位置P1和另一直线L1，得到图2-12。

图 2-12 图 2-13 图 2-14
用鼠标分别拾取图2-12所示的直线上位置P1和圆弧C1，得到图2-13。
步聚十二 镜像
选择 主菜单(Main Menu)-转换(Xform)-镜像(Mirror)-串接(Chain)-部分(partial)
用鼠标拾取起始图素，即图2-13中直线上的位置P1，则在该直线上出现起始串接方向箭头，如图2-14所示。
用鼠标拾取终止图素，即图2-13中的圆弧C1，则在该圆弧上出现终止串接方向箭头，如图2-14所示。
用鼠标单击菜单区中的“Done”，结束串接选择。
再用鼠标单击菜单区中的“Done”，结束图素选择。
用鼠标拾取图2-14中的直线L1作为镜像对称线，进入图2-15所示的“镜像”对话框，按图2-15的内容设置后，单击图2-15中的“OK”按钮，得到镜像后的图形，如图2-16所示。
步骤十三 倒圆角
选择 主菜单(Main Menu)-绘图(Create)-倒圆角(Fillet)-半径(Radius)
通过键盘输入
半径：5 回车
用鼠标分别拾取图2-16中的直线L1与直线L7和直线L10与直线L2，则分别得到倒圆角圆弧C1和C2，如图2-17所示。

图 2-15 图 2-16
用鼠标单击菜单区中的“半径(Radius)”，再通过键盘输入
半径：6 回车
用鼠标分别拾取图2-16中的直线L5与圆弧C2和直线L4与圆弧C1，则分别得到倒圆角圆弧C3和C4，如图2-17所示。
按照上述方法，改变倒圆角半径为8，用鼠标分别拾取图2-16中的直线L6与直线L5和直线L4与直线L3，则分别得到倒圆角圆弧C5和C6，如图2-17所示。
改变倒圆角半径为10，用鼠标分别拾取图2-16中的直线L7与直线L8、直线L8与直线L9和直线L9与直线L10，则分别得到倒圆角圆弧C7、C8和C9，如图2-17所示。

图 2-17 图 2-18
步骤十四 删除
选择 主菜单(Main Menu)-删除(Delete)
用鼠标拾取图2-17所示的直线L1，则该直线被删除，如图2-18所示。
步骤十五 存储文件
选择 主菜单(Main Menu)-文件(File)-存储(Save)
在绘图区出现如图2-19所示的“选择存储文件名（Specify File Name to Write）”对话框，输入文件名CH2_1_15后，用鼠标单击图2-19右下部的“Save”按钮。

图 2-19
2.2轮廓加工刀具路径生成

图 2-20

加工刀具路径的生成是在造型设计的基础上产生的，即根据需要，要加工造型的那部分，就产生这部分的加工刀具路径。产生刀具路径时，造型的图形一定是在绘图区中。当图2-18所示的图形在绘图区中，产生此图形外形轮廓的加工刀具路径方法如下：
步骤一 串接被加工轮廓
选择 主菜单(Main Menu)-刀具路径(Toolpaths)-轮廓加工(Contour)
用鼠标拾取图2-20中被加工的轮廓，整个轮廓被串接，串接的起始点为图2-20中的P1点，箭头方向为刀具移动方向。用鼠标单击主菜单区中的“Done”，出现“刀具参数选择（Tool parameters）”对话框，如图2-21所示。
步骤二 选择刀具
1．将鼠标移至图2-21上部空白部分，单击鼠标右键，出现图2-22所示的弹出式菜单；
2．用鼠标单击图2-22中的“从刀具库选择刀具(Get tool from library...)”，则得到图2-23所示的“刀具管理（Tool Manager）”对话框，从中选择直径为10mm的端铣刀(Endmill1 Flat)；
3．用鼠标单击图2-23中的“OK”按钮，则在图2-21上部空白部分出现直径为10mm端铣刀的图标，如图2-24所示，切削速度、进给量等加工参数按图2-24中各项内容设置。
步骤三 轮廓加工参数设置
用鼠标单击图2-24上部的“轮廓参数 (Contour parameters)”选项卡，则出现“定义轮廓加工参数”对话框，设置完毕后，如图2-25所示。
步骤四 轮廓加工刀具路径生成
用鼠标单击图2-25的“确定”按钮，则得到如图2-26所示的加工刀具路径；

图 2-21

图 2-22

图 2-23

图 2-24

图 2-25

图 2-26
步骤五 存储文件
文件名：C
2.3轮廓加工刀具路径的修改
2.3.1 刀具路径起始点的改变
步骤一 读取文件
选择 主菜单(Main Menu)-文件(File)-读取(Get)
文件名：C
步骤二 进入“操作管理”对话框
选择 主菜单(Main Menu)-刀具路径(Toolpaths)-操作管理(Operations)
得到图2-27所示的“操作管理（Operations Manager）”对话框。

图 2-27
步骤三 改变串接起始点
1．用鼠标单击轮廓加工刀具路径项中的第三项“几何图形(Geometry-...)”，则得到图2-28所示的“串接（Chain Manager）”对话框，同时，在绘图区显示轮廓加工串接时的起始点位置，用直角坐标标志的原点表示，如图2-29所示；

图 2-28 图 2-29
2．在图2-28中，选中需要改变刀具路径的串接项，如本例中的串接1(Chain 1)，单击鼠标右键，得到图2-30所示的弹出式菜单；

图 2-30 图 2-31 图 2-32
3．用鼠标单击图2-30中的“起始点(Start point)”，进入选择刀具路径起始点状态，并在主菜单区中出现串接起始点选择(Chain Start Point)菜单项，如图2-31所示；
4．用鼠标拾取图2-29中直线上的位置P1，作为新的刀具路径的起始点，则出现刀具路径新起始点的直角坐标标志，如图2-32所示；
5．用鼠标单击主菜单区中的“Done”，回到图2-28，单击图2-28中的“OK”按钮，回到图2-33；

图 2-33
步骤四 重新生成刀具路径
1. 在图2-33的“操作管理”对话框中，在刀具路径组（Toolpath Group）的前面出现红色叉号，说明有修改过的刀具路径，此修改过的刀具路径出现在刀具路径第四项中有红色叉号的位置，用鼠标单击图2-33右上部“重新生成刀具路径(Regen Path)”按钮，则系统按照新的轮廓串接重新生成刀具路径，如果重新生成成功，则红色叉号消失，并在绘图区显示重新生成的刀具路径，如图2-34a所示，此刀具路径的切削起始点如图2-34b所示；
刀具
起始点

图 2-34
2. 用鼠标单击图2-33的“OK”按钮，退出刀具路径操作管理模式，刀具路径起始点的改变而完成操作。
步骤五 存储文件
文件名：Ch2_3
2.3.2 刀具路径方向的改变
在文件C所存储的刀具路径的方向是沿着工件轮廓顺时针方向运动的，如果要使刀具路径的方向沿着工件轮廓逆时针方向运动，操作步骤如下：
步骤一 读取文件
文件名：C
步骤二 改变刀具路径方向
可参照节步骤三的操作方法，得到图2-30，用鼠标单击图2-30中的“串接反向(Reverse chain)”，则回到图2-28，并且在绘图区得到刀具路径反向的标志，用直角坐标标志表示，如图2-35所示。

图 2-35
步骤三 重新生成刀具路径
与节步骤四相同，重新生成的刀具路径与图2-34相同。
步骤四 存储文件
文件名：Ch2_3_2.MC8
2.3.3 在深度方向增加分层切削次数
对于厚度较大工件的轮廓加工，在深度方向需要分多次切削，完成工件的加工。深度方向的切削次数及每次切削的厚度可用下述操作完成。
步骤一 读取文件
文件名：C
步骤二 进入“操作管理”对话框
按下键盘上的Alt键和字母O健（Alt+O），则进入图2-27。
步骤三 在深度方向增加分层切削次数
1. 用鼠标单击图2-27中轮廓加工刀具路径中的第一项“参数（Parameters）”，进入图2-24；
2. 用鼠标单击前图2-24上部的“轮廓参数 (Contour parameters)”选项卡，进入图2-25，单击图2-25的“切削深度(Depth cuts...)”按钮左边的复选框，使其有效，则方框内出现对勾，切削深度控制功能有效，该按钮内的字由原来无效时的灰色变为有效时的黑色，其他设置内容与图2-25相同；
3. 用鼠标单击经过改变后的“定义轮廓加工参数”对话框（类似于图2-25）中的“深度切削(Depth cuts...)”按钮，进入“深度切削”对话框，设置完毕后，如图2-36所示；

图 236
4. 用鼠标单击图2-36的“OK”按钮，回到图2-25。
5. 用鼠标单击图2-25的“确定”按钮，回到图2-33。
步骤四 重新生成刀具路径
与节步骤四相同，重新生成的刀具路径如图2-37a所示，图2-37b为刀具路径局部放大图，在深度（共12mm）方向切削刀具路径共有四次，在图2-37b中，分别用数字1、2、3和4表示，刀具路径1、2和3为粗加工刀具路径，刀具路径4为精加工刀具路径。

图 2-37
步骤五 存储文件
文件名：Ch2_3
2.3.4 在轮廓方向增加粗、精加工次数
对于要求较高的轮廓表面，一般都要分成粗、精加工完成，粗加工的余量较大，精加工余量较小。粗、精加工余量的具体数值，一般要视被加工质量要求、工艺系统组成、刀具材料、工件材料等确定。下面以节的例子，说明在轮廓方向增加粗、精加工次数的方法。
步骤一 读取文件
文件名：C
步骤二 在轮廓方向增加粗、精加工次数
1. 按照节步骤二和三的方法，进入“轮廓（Contour）”对话框，如图2-25所示，用鼠标单击图2-25中 “切削次数(Multi passes...)”按钮左边的复选框，使其有效，其他设置内容与图2-25相同；
2. 用鼠标单击经过改变后的“定义轮廓加工参数”对话框（类似于图2-25）中的“切削次数(Multi passes...)”按钮，进入“切削次数（Multi passes）”对话框，设置完毕后，如图2-38所示；

图 2-38
3. 其他操作同节的相应操作。
步骤三 重新生成刀具路径
与节步骤四相同，重新生成的刀具路径如图2-39a所示，图2-39b为刀具路径局部放大图，在轮廓方向切削刀具路径共有三次，在图2-39b中，分别用数字1、2和3表示，其中刀具路径1和2为粗加工刀具路径，刀具路径3为精加工刀具路径，数字4表示工件外形轮廓。

图 2-39
步骤四 存储文件
文件名：Ch2_3_4.MC8
2.3.5 增加切入、切出刀具路径
为了平稳切入和切出工件以及提高工件切入和切出部分的加工质量，需要增加切入、切出刀具路径。增加切入、切出刀具路径的方法如下：
步骤一 读取文件
文件名：C
步骤二 增加切入、切出刀具路径
1．按照节步骤二和三的方法，进入“轮廓（Contour）”对话框，如图2-25所示，用鼠标单击图2-25下部的“切入、切出(Lead in/out...)”按钮左边的复选框，使其有效，其他设置内容与图2-25相同；
2．用鼠标单击经过改变后的“轮廓（Contour）”对话框（类似于图2-25）中的“切入、切出(Lead in/out...)”按钮，进入“切入、切出(Lead in/out...)”对话框，设置完毕后，如图2-40所示；

图 2-40
3．其他操作同节的相应操作。
步骤三 重新生成刀具路径
与节步骤四相同，重新生成的刀具路径如图2-41所示。
步骤四 存储文件
文件名：Ch2_3_5.MC8

图 2-41
2.4 倒角刀具路径的生成
要在图2-2所示的轮廓加工方法加工出的工件基础上，在上表面沿着轮廓线倒角，形成如图2-42所示的图形。

图 2-42 图2-43
倒角刀具路径的生成步骤如下：
步骤一 读取文件
文件名：C
步骤二 进入“操作管理”对话框
按下键盘上的Alt键和字母O健（Alt+O），得到图2-27。
步骤三 复制轮廓加工操作
1. 用鼠标单击轮廓加工刀具路径，使其选中，按住鼠标右键，并移动鼠标至该加工刀具路径的第四项NCI文件，松开鼠标右键，出现弹出式菜单，如图2-43所示；
2. 用鼠标单击图2-43中的“复制到后(Copy after)”，复制操作完成，得到图2-44。
步骤四 调入倒角加工刀具
1. 用鼠标单击图2-44中刀具路径2中第一项参数(Parameters)，进入“刀具参数”选项卡，如图2-45所示，将此对话框中的注释（Comment）框中的内容改为：Ch2 Chamfer；
2. 调用直径为25mm的倒角铣刀(Chamfer Mill) (注意：此时的刀具库文件名应为：BIG_MM.TL8)，则在图2-45所示的空白部分出现直径为25mm倒角铣刀的图标。

图 2-44

图 2-45
步骤五 确定倒角加工参数
1. 用鼠标单击图2-45上部的“轮廓参数 (Contour parameters)”选项卡，进入“定义轮廓加工参数”对话框，选择左下角的“轮廓加工类型（Contour）”为“2D倒角（2D chamfer）”，则在左下角的倒角按钮有效，其上的文字倒角(Chamfer…)由灰色变成黑色，如图2-46所示；

图 2-46
2. 用鼠标单击图2-46中的“倒角(Chamfer…)”按钮，则进入“倒角（Chamfering）”对话框，设置完毕后，如图2-47所示；

图 2-47
3. 其他操作同节的相应操作。
步骤六 重新生成刀具路径
与节步骤四相同，重新生成的倒角刀具路径如图2-48所示。

图 2-48
步骤七 毛坯形状及外形尺寸的确定
选择 主菜单(Main Menu)-刀具路径(Toolpaths)-毛坯设置(Job setup)
进入“毛坯设置（Job Setup）”对话框，设置完毕后，如图2-49所示，用鼠标单击图2-49中的“OK”按钮，得到图2-50。

图 2-49

图 2-50
步骤八 存储文件
文件名：Ch2_4_1.MC8
2.5 加工过程仿真
步骤一 读取文件
文件名：Ch2_4
步骤二 加工过程仿真
1. 按下键盘上的Alt键和字母O健（Alt+O），进入“操作管理”对话框，如图2-51所示，并用鼠标单击图2-51中右上侧“选择所有（Select All）”按钮，则刀具路径1和2都被选中，如图2-51所示；

图 2-51
2. 用鼠标单击图2-51中右侧的“仿真(Verify)”按钮，则进入仿真状态，绘图区中出现仿真控制键，如图2-52所示。

图 2-52
3. 用鼠标单击图2-52中从左侧数第一键，进入“仿真基本参数设置（Verify configuration）”对话框，如图2-53所示，用鼠标单击图2-53中右上部“当前MC8(Current MC8)”按钮，则已设置的毛坯参数被调入，如图2-53所示；

图 2-53
4. 用鼠标单击图2-53的“OK”按钮，回到图2-52，并且绘图区中显示按照图2-53参数设置的毛坯外形；
5. 可以通过工具条中的视图旋转工具条，改变视图角度，则绘图区中的图形可以任意旋转，以便仿真时得到最佳观察角度；
6. 用鼠标单击图2-52中从左侧数第三键，即“仿真运行”按钮键，则加工过程仿真开始，绘图区出现刀具路径的仿真过程，仿真的速度可以通过图2-52中右侧的滑动条控制；
7. 加工过程仿真结束后的图形如图2-54所示；

图 2-54 图 2-55
8. 可以通过工具条中的视图旋转工具条，改变视图角度，以便得到最佳观察角度，图2-55是另一个视角观察的仿真效果图。
9. 用鼠标单击图2-52中右上侧的“视窗关闭”按钮，退出仿真状态，回到图2-51，再单击图2-51中的“OK”按钮。