曲面精加工的方法与技巧

曲面精加工用于粗加工后预留加工余量的加工。粗加工后或铸件通过精加工后可以得到准确光滑的曲面。

1.平行式精加工

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面粗加工（Surface Finish）”→“精加工平行铣削（Parallel Toolpath）”命令，可打开平行式精加工模组。该模组可以用于生成平行切削精加工的刀具路径。可以通过“精加工平行铣削参数（Finish Parallel Parameters）”选项卡来设置该模组的参数，如图7-43所示。

图7-43　“精加工平行铣削参数”选项卡

“精加工平行铣削参数（Finish Parallel Parameters）”选项卡中各参数的含义与“粗加工平行铣削参数（Rough Plunge Parameters）”选项卡中的相应参数含义相同。由于精加工不进行分层加工，所以没有层进刀量和下刀/提刀方式的设置，同时允许刀具沿曲面上升和下降方向进行切削。

平行式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-44所示。

图7-44　平行式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

2.陡斜面式精加工

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工平行陡斜面（Parallel Steep Toolpath）”命令，可打开陡斜面精加工模组。该模组用于清除曲面斜坡上残留的材料，一般需要与其他精加工模组配合使用。可以通过“陡斜面精加工参数（Finish Parallel Steep Parameters）”选项卡来设置该模组的参数，如图7-45所示。

图7-45　“陡斜面精加工参数”选项卡

（1）“从倾斜角度（From slope angle）”：该文本框用于指定需要进行陡斜精加工区域的最小斜坡度。

（2）“到倾斜角度（To slope angle）”：该文本框用于指定需要进行陡斜面精加工区域的最大斜坡度。系统仅对坡度在最小斜坡度和最大斜坡度之间的曲面进行陡斜面精加工。

（3）“切削方向延伸量（Cut extension）”：该文本框用于指定在切削方向的延伸量。

陡斜面精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-46所示。

图7-46　陡斜面精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

3.放射状精加工

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工放射状（Radial Toolpath）”命令，可打开放射状精加工模组。该模组可以用于生成放射状的精加工刀具路径。可以通过“放射状精加工参数（Finish radial Parameters）”选项卡来设置一组该模组特有的参数，如图7-47所示。

图7-47　“放射状精加工参数”选项卡

“放射状精加工参数（Finish radial Parameters）”选项卡中各参数的含义与“放射状粗加工参数（Rough radial Parameters）”选项卡中相应的参数含义相同。由于不进行分层加工，所以没有层进刀量、下刀/提刀方式及刀具沿Z轴方向移动方式的设置。

放射状精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-48所示。

图7-48　放射状精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

4.投影式精加工

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工投影加工（Project Toolpath）”命令，可打开投影精加工模组。该模组可以用于将已有的刀具路径或几何图形投影到所选择的曲面上以生成精加工刀具路径。可以通过“投影精加工参数（Finish Project Parameters）”选项卡来设置一组该模组特有的参数，如图7-49所示。

图7-49　“投影精加工参数”选项卡

该组参数与投影粗加工模组的参数相比，取消了层进刀量、下刀/提刀方式及刀具沿Z轴方向移动方式参数，增加了“增加深度（Add depths）”复选框。在利用NCI文件投影时，选中该复选框，系统则将NCI文件的Z轴深度作为投影后刀具路径的深度；如果未选中该复选框，则由曲面来决定投影后刀具路径的深度。

投影式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-50所示。

图7-50　投影式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

5.曲面流线式精加工

选择“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工流线加工（Flowline Toolpath）”命令，可打开曲面流线精加工模组。该模组可以用于生成流线式精加工刀具路径。可以通过“曲面流线精加工参数（Finish flowline Parameters）”选项卡来设置该模组特有的参数，如图7-51所示。

图7-51　“曲面流线精加工参数”选项卡

该组参数除了取消层进刀量、下刀/提刀方式及刀具沿Z轴向移动的参数设置外，其他选项与流线粗加工模组的参数设置相同。

在输入流线式精加工刀具路径后单击“确定”按钮，打开“曲面流线设置”对话框，如图7-52所示，其设置方法与流线式粗加工的相同。

曲面流线式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-53所示。

图7-52　“曲面流线设置”对话框

图7-53　曲面流线式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

6.等高线式精加工

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工等高外形（Contour Toolpath）”命令，可打开等高线式精加工模组。该模组可以用于在曲面上生成等高线式精加工刀具路径。可以通过“等高外形精加工参数（Finish Contour Parameters）”选项卡来设置该模组的参数，如图7-54所示。

图7-54　“等高外形精加工参数”选项卡

该组参数的设置方法与等高线式粗加工的参数设置方法完全相同。

采用等高线式精加工时，在曲面的顶部或坡度较小的位置有时不能进行切削，一般可采用浅平面精加工来对这部分的材料进行铣削。

等高线式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-55所示。

7.浅平面式精加工

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工浅平面加工（Shallow Toolpath）”命令，可打开浅平面精加工模组。该模组可以用于清除曲面坡度较小区域的残留材料，需要与其他精加工模组配合使用，可以通过“浅平面精加工参数（Finish shallow Parameters）”选项卡来设置该模组的参数，如图7-56所示。

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图7-55　等高线式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

图7-56　“浅平面精加工参数”选项卡

该组参数与陡斜面精加工模组参数设置基本相同，也是通过从倾斜角度（From slope angle）、到倾斜角度（To slope angle）和切削方向延伸量（Cut extension）参数来定义加工区域。但在“切削方式”下拉列表框中增加了“3D环绕”（3D Collapse）方式，如图7-57所示。

当选择该方式时，下方的“环绕设置（Collapse）”按钮变成可用状态，可以通过单击该按钮后，在打开的“环绕设置（Collapse settings）”对话框中设置环绕精度的进刀量，百分比值越小，刀具路径就越平滑。对话框如图7-58所示。

浅平面式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-59所示。

图7-57　“3D环绕”切削方式

图7-58　“环绕设置”对话框

图7-59　浅平面式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

8.交线清角式精加工

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工交线清角加工（Pencil Toolpath）”命令，可打开交线清角精加工模组。该模组用于清除曲面间交角部分的残留材料，此操作需要与其他精加工模组配合使用。可以通过“交线清角精加工参数（Finish Pencil Parameters）”选项卡来设置一组该模组特有的参数，如图7-60所示。

图7-60　“交线清角精加工参数”选项卡

该组参数的设置方法与前面介绍的相应参数的设置方法基本相同。

（1）“允许沿面下降切削（-Z）（Allow negative Z motion along surf）”：该选项用于在下降切削时，允许刀具沿曲面进行切削。

（2）“允许沿面上升切削（+Z）（Allow positive Z motion along surf）”：该选项用于在上升切削时，允许刀具沿曲面进行切削。

交线清角式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-61所示。

图7-61　交线清角式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

9.残料清角精加工

选择“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工残料加工（Leftover Toolpath）”命令，可打开残料精加工模组。该模组用于清除由大直径刀具加工所造成的残留材料，此操作需要与其他精加工模组配合使用。可以通过“残料清角精加工参数（Finish Leftover Parameters）”选项卡和“残料清角的材料参数（Leftover material Parameters）”选项卡来设置该模组的参数，如图7-62和图7-63所示。

图7-62　“残料清角精加工参数”选项卡

这两个选项卡特有的参数用于定义粗加工用的刀具，包括粗铣刀具的刀具直径（Roughing tool diameter）和粗铣刀具的刀具半径（Roughing corner radius），同时还可以通过指定重叠距离（Overlap）来增大残料精加工的区域。

图7-63　“残料清角的材料参数”选项卡

（1）“粗铣刀具的刀具直径（Roughing tool diameter）”：该参数使用以前的粗加工操作定义刀具直径，残料清角精加工切除余量的刀具直径必须小于粗加工的刀具直径。

（2）“粗铣刀具的刀具半径（Roughing corner radius）”：该参数使用以前的粗加工操作定义刀具刀角半径，系统对精加工刀具刀角半径与粗加工刀具刀角半径进行比较。

残料清角精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-64所示。

图7-64　残料清角精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

10.环绕等距式精加工

选择“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工环绕等距加工（Scallop Toolpath）”命令，可打开环绕等距精加工模组。该模组用于生成一组等距环绕工件曲面的精加工刀具路径。可以通过“环绕等距精加工参数（Finish Scallop Parameters）”选项卡来设置该模组特有的一组参数，如图7-65所示。

图7-65　“环绕等距精加工参数”选项卡

该组参数的设置与前面介绍过的相应参数的设置方法相同。环绕等距式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-66所示。

图7-66　环绕等距式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形

11.混合式精加工

混合式精加工是Mastercam X的新增加工方法。

选择菜单“刀具路径（Toolpaths）”→“曲面精加工（Surface Finish）”→“精加工混合加工（Blend Toolpath）”命令，可打开混合式精加工模组。该模组用于生成一组横向或纵向的精加工刀具路径。可以通过“熔接精加工参数（Finish Blend Parameters）”选项卡来设置该模组特有的一组参数，如图7-67所示。

图7-67　“熔接精加工参数”选项卡

（1）“截断方向（Across）”：生成一组横向刀具路径。

（2）“引导方向（Along）”：生成一组纵向刀具路径。

（3）“2D”“3D”（二维/三维）：当选择生成纵向刀具路径时，出现此选项。可选择二维或三维纵向刀具路径。

（4）“熔接设置（B）（Blend）”：当选择生成纵向刀具路径，此按钮变为可用状态。单击此按钮，打开“引导方向熔接设置”对话框，如图7-68所示，在该对话框中可进行参数设置。

图7-68　“引导方向熔接设置”对话框

混合式精加工的刀具路径和仿真加工图形如图7-69所示。

图7-69　混合式精加工的刀具路径和仿真加工

（a）刀具路径图形；（b）仿真加工图形