典型曲面零件的刀具路径编辑技巧

例6-2：米老鼠的刀具路径编辑

典型曲面零件——米老鼠的CAD模型如图6-3所示。在开始加工之前，需要作一些必要的定位处理，以方便加工。操作步骤如下：

1）在“工作设定”菜单条里，单击“边界盒”，弹出“绘制边界盒”对话框，不勾选“中心点”，其余默认，单击“确定”，产生整个图素的边界，如图6-4所示。

图6-3 米老鼠CAD模型

图6-4 “绘制边界盒”对话框

2）将构图面设定为“空间绘图”，以上表面对角两点画线，选择所有的图素，以两点之间移动的方式从该对角线的中点至原点平移，如图6-5所示。

图6-5 图形定位

3）新建第2层，名称为“solid”，设定新的作图深度，深度设定采用抓点方式，抓取边界盒底面直线的端点，此时Z=-24.028，然后删除所有直线。将构图面设定为“俯视图”，绘制矩形100mm×80mm，向下挤出高度为10mm的长方体。

4）改为第1层，选择“由实体产生曲面”，选择该长方体，产生曲面，并关闭第2层，最终CAD模型如图6-6所示。

图6-6 最终CAD模型

刀具路径编辑的操作步骤如下：

1）选择“曲面粗加工—挖槽”，从刀库中选择φ16平刀，在“刀具参数”选项卡中输入进给率：800、下刀速率：400、提刀速率：2000、主轴转速：2000，冷却液：喷油；在“曲面加工参数”选项卡中，图形选择所有的曲面，输入加工的曲面/实体预留量：0.5，切削范围选择100mm×80mm矩形，刀具的切削范围点选“外”，输入参考高度：30.0、进给下刀位置：3.0，点选“增量坐标”，如图6-7所示；在“粗加工参数”选项卡中输入Z轴最大进给量：0.6，勾选“由切削范围外下刀”；单击“粗加工参数”的“切削深度”按钮，在“切削深度的设定”对话框中点选“绝对坐标”，设定最高位置：0.0，用抓点方式选择最低位置：-24.02822，勾选“自动调整加工面的预留量”，如图6-8所示；在“挖槽参数”选项卡中选择“等距环切”，输入切削间距（直径%）：75.0，其余默认。

2）选择“曲面粗加工—等高外形”，从刀库中选择φ8平刀，将进给率设定为600，下刀速率设定为300，主轴转速设定为2500，冷却液：喷油，其余参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；在“曲面加工参数”选项卡中设定加工的曲面/实体预留量：0.15；在“等高外形粗参数”选项卡中设定Z轴最大进给量：0.2，勾选“切削顺序最佳化”和“减少插刀情形”，单击““切削深度”，切削深度参数同步骤1），其余默认。

3）选择“曲面粗加工—挖槽”，仍然选择φ8平刀，将进给率设定为400，下刀速率设定为200，主轴转速设定为2500，其余刀具参数、参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；在“曲面加工参数”选项卡中设定加工的曲面/实体预留量：0；在“粗加工参数”选项卡中输入Z轴最大进给量：0.2，勾选“由切削范围外下刀”，单击“整体误差”，选择过滤的比率1：1，设定整体误差0.02，其余默认，如图6-9所示；单击“粗加工参数”选项卡的“切削深度”按钮，在“切削深度的设定”对话框中点选“绝对坐标”，设定最高位置：-24.02822，最低位置：-24.02822，勾选“自动调整加工面的预留量”；在“挖槽参数”选项卡中选择“等距环切”，设定切削间距（直径%）：75，其余默认。

图6-7 曲面加工参数

图6-8 切削深度设定

图6-9 整体误差设定

4）选择“曲面精加工—3D等距”，从刀库中选择φ3 R1.5球刀，在“刀具参数”选项卡中输入进给率：400、下刀速率：200、提刀速率：2000、主轴转速：3000，冷却液：喷油，其余参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；在“3D环绕等距加工参数”选项卡中单击“整体误差”按钮，选择过滤的比率为1：1，设定整体误差0.02，其余默认，设定最大切削间距：0.15，勾选“由内而外环切”“切削顺序依照最短距离”，勾选“限定深度”，设定最高位置：0.0、最低位置：-23.82822，如图6-10所示，单击“间隙设定”，设定容许的间隙点选“距离”，其余默认。

图6-10 3D环绕等距加工参数

5）选择“曲面粗加工—等高外形”，从刀库中选择φ3平刀，将进给率设定为400，下刀速率设定为200，主轴转速设定为3000，其余刀具参数、参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；在“曲面加工参数”选项卡中设定加工的曲面/实体预留量：0，干涉的曲面/实体预留量：0；在“等高外形粗参数”选项卡中单击“整体误差”，选择过滤的比率1：1，其余默认，设定轴最大进给量：0.2，勾选“切削顺序最佳化”和“减少插刀情形”，单击“切削深度”，设定最高位置：-23.02822、最低位置：-24.02822，勾选“自动调整加工面的预留量”，其余默认，如图6-11所示。工件毛坯设定为X100 Y80 Z35，工件原点X0 Y0 Z0，实体切削验证如图6-12所示。将图形保存为“MIQI.MC9”文件。

图6-11 切削深度设定

图6-12 实体切削验证

例6-3：奥运福娃的刀具路径编辑

典型曲面零件——奥运福娃的CAD模型由反求工程得到，通过Pro/E或Imageware对点云数据进行模型重建，以曲面的形式保存为fuwa.igs文件。在开始加工之前，需要作一些必要的处理，以方便加工。操作步骤如下：

1）在Mastercam Mill主界面，单击“档案”“档案转换”“IGES”“读取”，选择fuwa.igs文件，单击“确定”，参数默认。

2）将萤幕视角切换为“前视图”，单击主菜单“转换”“旋转”，选择所有的图素，以原点为中心，以移动的方式旋转90°。将萤幕视角切换为“俯视图”，单击主菜单“转换”“旋转”，选择所有的图素，以原点为中心，以移动的方式旋转180°，清除颜色。

3）删除6个平面，在“工作设定”菜单条里单击“边界盒”，弹出“绘制边界盒”对话框，不勾选“中心点”，其余默认，产生整个图素的边界。将构图面设定为“空间绘图”，以上表面对角两点画线，选择所有的图素，以两点之间移动的方式从该对角线的中点至原点平移。

4）设定新的作图深度。深度设定采用抓点方式，抓取边界盒底面直线的端点，此时Z=-14.262，然后删除所有直线。将构图面设定为“俯视图”，绘制矩形78mm×58mm，角落倒圆角：开，半径：3。

5）新建第2层，名称为“solid”，颜色：蓝色，向下挤出高度为15mm的长方体，角落倒圆角R3。设第1层为当前层，颜色：灰色，由实体产生曲面，并关闭第2层，如图6-13所示。

图6-13 福娃CAD模型

奥运福娃的刀具路径编辑分为正面和反面加工两步。正面主要加工零件的整个形状，反面则主要加工平面和外形轮廓并倒圆角R3，以保证零件外形的美观。(www.xing528.com)

反面的建模与刀具路径编辑的操作步骤如下：

1）新建Mastercam文档，在默认界面，绘制矩形78mm×58mm，角落倒圆角：开，半径：3，如图6-14所示。

2）新建第2层，名称：solid，颜色：蓝色，向下挤出高度为15mm的长方体，角落倒圆角R3。设第1层为当前层，颜色：灰色，由实体产生曲面，并关闭第2层。

图6-14 福娃反面加工CAD模型

3）选择“面铣”，从刀库中选择φ8平刀，精修78mm×58mm矩形上表面，在“刀具参数”选项卡中输入进给率：400、下刀速率：200、提刀速率：2000、主轴转速：2500，冷却液：喷油；在“面铣加工参数”选项卡中输入参考高度：30.0，进给下刀位置：3.0，点选“增量坐标”，工件表面：0.0，深度：-0.3，其余默认，如图6-15所示。

图6-15 面铣加工参数

4）选择“外形铣削（2D）”，加工78mm×58mm矩形外形。输入进给率：600、下刀速率：300，其余刀具参数、参考高度和进给下刀位置等均同步骤3），工件表面：0，深度：-18，XY方向预留量：0，Z方向预留量：0，补正形式选择“电脑”，补正方向：右，勾选“Z轴分层铣深”，勾选“进/退刀向量”，参数默认；在“Z轴分层铣深设定”对话框中输入最大粗切深度：0.6，勾选“不提刀”，其余默认。

5）选择“曲面精加工—流线”，从刀库中选择φ6 R1.5的球刀，输入进给率：600、下刀速率：300、提刀速率：2000、主轴转速：3000，冷却液：喷油；在“曲面加工参数”选项卡中，参考高度和进给下刀位置等均同步骤3），加工的曲面选择全部的倒角面，预留量：0，其余默认；在“曲面流线精加工参数”选项卡中输入截断方向的控制的距离：0.1，其余默认，如图6-16所示。切削方向的流线参数如图6-17所示。设定工件毛坯X80 Y60 Z30，工件原点X0 Y0 Z0，实体切削验证如图6-18所示。将图形保存为FUWA-B.MC9文件。

图6-16 曲面流线精加工参数

图6-17 切削方向的流线参数

图6-18 福娃反面加工实体切削验证

正面的刀具路径编辑操作步骤如下：

1）新建群组“D8”，选择“曲面粗加工—挖槽”，从刀库中选择φ8平刀，在“刀具参数”选项卡中输入进给率：800、下刀速率：400、提刀速率：2000、主轴转速：2500，冷却液：喷油；在“曲面加工参数”选项卡中，图形选择所有的曲面，切削范围选择78mm×58mm矩形，设定加工的曲面/实体预留量：0.3，刀具的切削范围点选“中”，输入参考高度：30、进给下刀位置：3，点选“增量坐标”；在“粗加工参数”选项卡中输入Z轴最大进给量：0.5，勾选“由切削范围外下刀”，单击“切削深度”按钮，在“切削深度的设定”对话框中点选“绝对坐标”，输入最高位置：-0.3、最低位置：-14.262，勾选“自动调整加工面的预留量”；在“挖槽参数”选项卡中选择“等距环切”，输入切削间距（直径%）：75，其余默认。

2）新建群组“D5”，选择“曲面粗加工—等高外形”，从刀库中选择φ5平刀，将进给率设定为600，下刀速率设定为300，其余刀具参数、参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；在“曲面加工参数”选项卡中设定加工的曲面/实体预留量：0.15；在“等高外形粗参数”选项卡中设定Z轴最大进给量：0.2，勾选“切削顺序最佳化”和“减少插刀情形”，单击“切削深度”按钮，切削深度参数同步骤1），其余默认。

3）选择“曲面粗加工—挖槽”，仍然选择φ5平刀，将进给率设定为400，下刀速率设定为200，刀具的切削范围点选“外”，其余刀具参数、参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；在“曲面加工参数”选项卡中设定加工的曲面/实体预留量：0；在“粗加工参数”选项卡中输入Z轴最大进给量：0.5，勾选“由切削范围外下刀”，单击“整体误差”，选择过滤的比率为1：1，其余默认；单击粗加工参数的“切削深度”按钮，在“切削深度的设定”对话框中点选“绝对坐标”，设定最高位置：-14.262、最低位置：-14.262，勾选“自动调整加工面的预留量”；在“挖槽参数”选项卡中选择“双向切削”，设定切削间距（直径%）：50.0，其余默认，如图6-19所示。

4）新建群组“D2”，选择“曲面粗加工—等高外形”，从刀库中选择φ2平刀，将进给率设定为600，下刀速率设定为300，主轴转速设定为4000，其余刀具参数、参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；在“曲面加工参数”选项卡中设定加工的曲面/实体预留量：0.08；在“等高外形粗参数”选项卡中设定轴最大进给量：0.08，勾选“切削顺序最佳化”和“减少插刀情形”，单击“切削深度”按钮，设定最高位置：-0.3、最低位置：-14.262，勾选“自动调整加工面的预留量”，其余默认。

图6-19 挖槽参数

5）复制步骤4），将进给率改为400，下刀速率改为200，设定加工的曲面/实体预留量：0；单击“切削深度”按钮，设定最高位置：-14.262、最低位置：-14.262，勾选“自动调整加工面的预留量”，其余默认。

6）将萤幕切换到俯视图，设定作图深度Z=0，绘制水平线Y=-2，起点和终点保证刚好切削到残留的余量。选择“外形铣削（2D）”，加工该直线。刀具参数、参考高度和进给下刀位置等均同步骤5），工件表面：-14.26201，深度：-14.26201，XY方向预留量：0.0，Z方向预留量：0.0，补正形式选择“关”，不勾选“进/退刀向量”，其余默认，如图6-20所示。

7）新建群组“D6R1”，选择“曲面精加工—3D等距”，从刀库中选择φ3R1球刀，在“刀具参数”选项卡中输入进给率：400、下刀速率：200、提刀速率：2000、主轴转速：4000，冷却液：喷油，其余参考高度、进给下刀位置、图形选择和切削范围等均同步骤1）；设定加工的曲面/实体预留量：0；在“3D环绕等距精加工参数”选项卡中单击“整体误差”按钮，选择过滤的比率为1：1，其余默认，设定最大切削间距：0.08，勾选“限定深度”，设定最高位置：0.0、最低位置：-14.16201，其余默认，如图6-21所示。

8）将颜色切换为“红色”，单击“绘图”“曲面曲线”“单一边界”，选择福娃两个眼睛所在的曲面，获得边界，如图6-22所示。选择“曲面精加工—投影”，刀具参数、参考高度、进给下刀位置等均同步骤1）；设定加工的曲面/实体预留量：-0.1，曲面选择两个眼睛所在的曲面；在“投影精加工参数”选项卡中，投影方式点选“曲线”，选择刚才所获得的曲面边界，单击“整体误差”按钮，选择过滤的比率为1：1，其余默认，如图6-23所示。设定工件毛坯X80 Y60 Z30，工件原点X0 Y0 Z0，实体验证效果如图6-24所示。将图形保存为“FUWA-A.MC9”文件。

图6-20 外形铣削参数

图6-21 3D环绕等距参数

图6-22 投影曲面与边界

图6-23 投影精加工参数

图6-24 福娃实体切削验证

注：

曲面加工应注意的问题：

1）采用球刀加工时应注意切削深度，不要让刀尖下到底平面，一般离底平面0.1～0.3mm即可。

2）精加工工序多采用平行铣削或3D等距，平行铣削的缺点是加工较陡的曲面时容易产生刀痕，在此情况下用3D等距方式加工较平行铣削好。