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1、CAM技术与应用项目五电子课件机械CAD/CAM技术与应用LOGO机械CAD/CAMCAD/CAM技术与应用项目五 Mastercam X7Mastercam X7二维加工外 形 铣 削 任务一挖槽加工 任务二钻孔加工 任务三平面铣削 任务四 学学习目目标掌握Mastercam X7的数控加工功能；掌握刀具路径的通用设置；掌握二维刀具路径的操作。项目五 Mastercam X7Mastercam X7二维加工任务一 外 形 铣 削工作任务 绘制并铣削图5-1所示的零件，图中标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。图图5-1 5-1 外形铣削加工零件图例外形铣削加工零件图例知识准备 Mastercam
2、X7的加工模块众多，其加工方式及加工参数也非常丰富。在利用Mastercam X7进行加工前，有必要了解其加工的一般流程。利用Mastercam X7可更有效地获得各种工件加工要求的高质量的加工程序，以便更充分地发挥数控机床的性能，获得较高的加工质量和加工效率。Mastercam X7的目标是生成CNC控制器可以解读的数控加工程序（NC码）。MastercamX7编程的一般流程一一、任务一 外 形 铣 削(1)NC码生成的步骤。计算机辅助设计（CAD）生成数控加工中工件的几何模型。计算机辅助制造（CAM）生成一种通用的刀路（刀具路径）数据文件（NCI文件）。该文件中还包含加工中的进刀量、主轴转
3、速和冷却控制等指令。后置处理（POST）将NCI文件转换为CNC控制器可以解读的NC码。任务一 外 形 铣 削（2）NC码生成的编程。根据数控加工工艺要求，确定装夹方法、一次装夹所能完成的加工内容、所需刀具数量和刀具种类。利用编程软件的CAD功能绘制零件加工用图形。设置加工零件毛坯尺寸、对刀点和刀具原点位置。设置刀具参数和零件材料。设置不同加工种类的特性参数。任务一 外 形 铣 削（2）NC码生成的编程。生成刀路并做适当修改。模拟刀路。后处理（POST）生成刀路文件（NCI）及加工程序（NC代码）。根据不同的数控系统对NC代码做适当修改。将正确的NC代码传送到数控系统。任务一 外 形 铣 削任
4、务一 外 形 铣 削 数控加工工艺是采用数控机床加工工件时所运用的方法和技术手段的总和，在程序编制工作之前，必须确定加工工艺方案，因为加工工艺的好坏直接影响工件的加工质量和机床的加工效率。（一）数控加工工艺的确定任务一 外 形 铣 削数控加工工艺的内容数控加工工艺的内容1.（1）选择适合在数控机床上加工的工件。（2）分析图样，明确加工内容及技术要求，制定加工工艺路线。（3）选定工件的定位基准，确定夹具、辅具、切削用量和加工余量等。（4）选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿和加工线路。（5）试加工，处理现场出现的问题。（6）归档加工工艺文件。任务一 外 形 铣 削加工方案设计的原则加工方案设计的原则
5、2.（1）确定加工方案时，应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。（2）在设计和选择工具、夹具时，应特别注意：要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间；由于使用组合夹具生产准备周期短，因而夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件与机床坐标系之间的尺寸关系。任务一 外 形 铣 削 （3）选择合理的走刀路线对数控加工很重要，主要应考虑以下几个方面。尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产率。合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。保证加工零件的精度和表面粗糙度值的要求。保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉
6、。尽量简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量。任务一 外 形 铣 削 （4）合理选择刀具。根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量，以及其他与加工有关的因素来选择刀具的结构类型、材料牌号和几何参数。任务一 外 形 铣 削 （1）由系统本身的CAD造型建立工件的几何模型。（2）通过系统提供的DXF、IGES、CADL、CADL、VDA、STL、PARASLD、DWG等标准图形转换接口，把其他CAD软件生成的图形转换为本系统的图形文件，实现图形文件的交换和共享，这是目前最常用的一种方法。（3）通过系统提供的ASCII图形转换接口，把经过三坐标测量仪或扫描仪测得的实物数据转
7、换成本系统的图形文件。（二）工件几何模型的建立任务一 外 形 铣 削 刀具轨迹生成是对形状复杂工件进行数控加工最重要且研究最广泛的内容，生成的刀具轨迹直接决定了加工的可能性、质量与效率。生成的刀具轨迹必须无干涉或无碰撞，轨迹光滑，满足切削负荷要求，代码质量高；同时，生成的刀具轨迹还应满足通用性好、稳定性好、编程效率高和代码量小等条件。工件几何模型建立后，即可利用CAM系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程，可以根据不同的工艺要求与精度要求，指定加工方式和加工参数，生成刀具的切削路径。（三）刀具轨迹的生成任务一 外 形 铣 削 Mastercam X7可以通过Backplot（刀路模拟
8、）和Verify（实体切削校验）来验证生成的刀具轨迹的精度，并进行干涉检查。CAM系统提供了对已生成刀具轨迹进行编辑的功能，以满足特殊的工艺需要。任务一 外 形 铣 削 Mastercam X7提供了大多数常用数控系统的后处理功能。后置处理文件的扩展名为“.PST”，它是一种可以由用户以回答问题的形式自行修改的文件，在编程前必须对这个文件进行编辑，才能在执行后处理程序时产生符合某种控制器需要和使用者习惯的NC程序。（四）后置代码的生成任务一 外 形 铣 削 Mastercam X7可通过计算机的串口或并口与数控机床连接，将生成的数控加工代码由系统自带的Communications（通信）功能传
9、输到数控机床，也可通过专用传输软件将数控加工代码传输给数控机床。（五）加工代码输出任务一 外 形 铣 削 毛坯尺寸设置是仿真加工的一个重要操作，可以通过加工要求计算出去除材料尺寸，然后加到零件尺寸上得到毛坯尺寸；也可以通过软件功能实现，包括选择角落、边界盒、所有曲面、所有实体和所有图素。在具体设计中，应根据加工对象的特点进行选择，其中所有图素选项经常被使用。在进行外形铣削的切削参数设置时要注意刀具半径补偿方式的选择，刀具半径补偿方式由串连图素的箭头方向决定。一旦刀具半径补偿方向相反，就会造成加工零件的外形尺寸变大或变小，差值为刀具的半径值。毛坯尺寸设置二二、任务一 外 形 铣 削绘制图5-1所
10、示的加工零件。创建基本图形一一、任任务实施施任务一 外 形 铣 削选择机床和设置工件毛坯二二、（1）执行“机床类型”“铣床”“默认”菜单命令，即选择系统默认的铣床来进行加工，如图5-2所示。机床选择完成后，便可进行毛坯设置。图图5-2 5-2 选择默认的机床选择默认的机床任务一 外 形 铣 削 （2）根据本例的尺寸标注可以考虑选用宽为104 mm、高为120 mm的矩形毛坯，每边留出2 mm余量，并将毛坯厚度设计为20 mm。切换到“操作管理器”对话框的“刀具路径”选项卡，如图5-3所示。图图5-3 “5-3 “刀具路径刀具路径”选项卡选项卡任务一 外 形 铣 削图图5-4 5-4 外形铣销加
11、工零件材料设置外形铣销加工零件材料设置 单击“刀具设置”菜单，弹出“机器群组属性”对话框；切换到“材料设置”选项卡，将已经计算出的毛坯尺寸直接输入到毛坯尺寸文本框中，如图5-4所示。本例图形中心在原点，因此，毛坯中心放在原点处。若需另行确定，则单击 按钮进行选择或直接输入坐标。任务一 外 形 铣 削 （3）毛坯确定后，选中“显示”复选框，并选中“适度化”复选框和“线架加工”单选按钮，完成的毛坯效果如图5-5所示。图图5-5 5-5 完成的毛坯效果完成的毛坯效果任务一 外 形 铣 削 （1）执行“刀具路径”“外形铣削”菜单命令，如图5-6所示，弹出“输入新NC名称”对话框，如图5-7所示。启动外
12、形加工三三、图图5-6 “5-6 “外形铣削外形铣削”命令命令图图5-7 “5-7 “输入新输入新NCNC名称名称”对话框对话框任务一 外 形 铣 削 （1）在“2D刀具路径外形”对话框中设置相关的参数，如图5-9所示。选择刀具四四、图图5-9 “2D5-9 “2D刀具路刀具路径径外形外形”对话框对话框任务一 外 形 铣 削 （2）选择“刀具”选项，再单击 按钮，弹出刀具库，如图5-10所示。图图5-10 5-10 刀具库刀具库任务一 外 形 铣 削 （2）文件名确定后弹出“串连选项”对话框，单击 按钮，在绘图窗口选择需要加工的图形。选择好图形后，需注意串接的选择方向，如图5-8所示。图图5-
13、8 5-8 选择图素选择图素任务一 外 形 铣 削 （3）在“刀具过滤列表设置”对话框中选择刀具类型，设置刀具直径为“等于”10，刀具库出现与输入条件相符的刀具，双击选入的刀具，可根据需要进行刀具参数设置，如图5-12所示；图图5-12 5-12 10 mm10 mm的刀具参数设置的刀具参数设置任务一 外 形 铣 削 单击 按钮，弹出“刀具过滤列表设置”对话框，如图5-11所示。图图5-11 “5-11 “刀具过滤列表设置刀具过滤列表设置”对话框对话框任务一 外 形 铣 削也可单击 按钮由系统来计算，其结果如图5-13所示。图图5-15 5-15 外形铣削分层切削参数设置外形铣削分层切削参数设
14、置任务一 外 形 铣 削 （1）在“2D刀具路径外形”对话框中设置切削参数，如图5-14所示。设置切削参数五五、图图5-14 5-14 外形铣削加工零件的切削参数设置外形铣削加工零件的切削参数设置任务一 外 形 铣 削 （2）设置“补正方向”为“左补偿”，“校刀位置”为“刀尖”。选择“分层切削”选项，如 图5-15 所示。在“粗车”选项区中设置“号码”为4，“间距”为5；在“精车”选项区中设置“号码”为1，间距为0.5。图图5-15 5-15 外形铣削分层切削参数设置外形铣削分层切削参数设置任务一 外 形 铣 削 在“2D刀具路径外形”对话框中选择“共同参数”选项，如图5-16所示，设置“深度
15、”为-22.0，其他参数保持系统默认值，单击按钮完成参数设置。需要注意的是，深度必须设置为负值。设置共同参数六六、图图5-16 5-16 外形铣削加工零件的共同参数设置外形铣削加工零件的共同参数设置任务一 外 形 铣 削 （1）单击操作管理器“刀具路径”选项卡中的“模拟已选择的操作”按钮（见图5-17），弹出“路径模拟”对话框，如图5-18所示。校验刀具路径七七、图图5-17 “5-17 “刀具路径刀具路径”选项卡选项卡图图5-18 “5-18 “路径模拟路径模拟”对话框对话框任务一 外 形 铣 削 （2）在“路径模拟”对话框中设置刀具、夹头等参数，另外，可通过“刀具路径模拟”工具栏来控制模拟
16、加工的开始、速度等，生成外形铣削加工零件的刀具路径，如图5-19所示。图图5-19 5-19 外形铣削加工零件的刀具路径外形铣削加工零件的刀具路径任务一 外 形 铣 削 （1）在“操作管理”对话框中单击“后处理”按钮，弹出“后处理程序”对话框，如图5-21所示。真实加工模拟九九、图图5-21 “5-21 “后处理程序后处理程序”对话框对话框任务一 外 形 铣 削 （1）单击操作管理器“刀具路径”选项卡中的“验证已选择的操作”按钮，弹出“验证”对话框，单击按钮后进行加工模拟，外形铣削加工零件的模拟加工结果如图5-20所示。（2）如果加工结果达不到要求，那么可在操作管理器中进行参数设置，修改相关参
17、数。修改后，单击“重建所有已选择的操作”按钮，再次进行实物加工模拟。真实加工模拟八八、图图5-20 5-20 外形铣削加工外形铣削加工零件的模拟加工结果零件的模拟加工结果任务一 外 形 铣 削 （2）在该对话框中选中“NC文件”“编辑”“覆盖”复选框和“询问”单选按钮，单击按钮，弹出“保存文件”对话框。（3）选择要保存文件的位置及文件名，单击 按钮，弹出程序文件。该文件可以用写字板或记事本来打开。（4）将图5-22所示的程序括号“()”中的内容删除，然后保存程序文件和加工文件。图图5-22 5-22 后处理生成程序文件后处理生成程序文件任务一 外 形 铣 削任务二 槽 挖 加 工工作任务 绘制
18、并加工图5-23所示的零件，图中标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。图图5-23 5-23 挖槽加工零件图例挖槽加工零件图例知识准备 本实例主要加工十字槽部分，需进行挖槽加工操作。挖槽加工就是将工件上指定区域的材料挖去，槽的深浅根据需要来设置。挖槽加工的步骤与外形铣削基本相同，主要参数有刀具参数和挖槽加工参数。加工十字槽时需注意切削方式和刀具直径的选择，要避免在拐角处出现未加工毛刺。挖槽加工实例分析一一、任务二 槽 挖 加 工挖槽加工概述二二、任务二 槽 挖 加 工 执行“机床类型”“铣床”“默认”菜单命令，然后在操作管理器“刀具路径”选项卡中选择“材料设置”选项，单击 按钮，系统计算出图素的长度
19、为115 mm，宽度为 85 mm，设置毛坯厚度为20 mm，毛坯中心在原点，如图5-24所示。选择机床和设置工件毛坯二二、图图5-24 5-24 挖槽加工零件的材料设置挖槽加工零件的材料设置任务二 槽 挖 加 工 创建图5-23所示的基本图形，图形中心放在坐标原点处。创建基本图形一一、任任务实施施任务二 槽 挖 加 工单击 按钮后弹出“2D刀具路径2D挖槽”对话框，如图5-26所示。图图5-26 “2D5-26 “2D刀具路径刀具路径2D2D挖槽挖槽”对话框对话框任务二 槽 挖 加 工 （1）执行“刀具路径”“2D挖槽”菜单命令，在弹出的“输入新NC名称”对话框中输入文件名，弹出“串连选项”
20、对话框，提示选择挖槽刀具路径的图素，用串连方式选择中心十字架，如图5-25所示。启动2D加工并选择刀具三三、图图5-25 5-25 选择中心十字架选择中心十字架任务二 槽 挖 加 工 （2）选择“刀具”选项，选择 5 mm平底铣刀，并设置刀具的加工参数，如图5-27所示。图图5-27 2D5-27 2D挖槽刀具加工参数设置挖槽刀具加工参数设置任务二 槽 挖 加 工 （1）在“2D刀具路径2D挖槽”对话框中，选择“切削参数”选项来设置挖槽切削参数，如图5-28所示。设置加工参数四四、图图5-28 2D5-28 2D挖槽切削参数设置挖槽切削参数设置任务二 槽 挖 加 工（2）在“粗加工”中选择“双
21、向”切削方式，如图5-29所示。图图5-29 5-29 挖槽加工零件的粗加工切削方式选择挖槽加工零件的粗加工切削方式选择任务二 槽 挖 加 工选择“深度切削”选项设置相关参数，如图5-30所示。图图5-30 5-30 挖槽加工零件的深度切削参数设置挖槽加工零件的深度切削参数设置任务二 槽 挖 加 工 （1）生成刀具路径后，单击操作管理器“刀具路径”选项卡中的“切换已选取的刀具路径显示操作”按钮来显示刀具路径，如图5-32所示。模拟及后处理六六、图图5-32 5-32 挖槽加工零件的刀具路径挖槽加工零件的刀具路径任务二 槽 挖 加 工 在“2D刀具路径2D挖槽”对话框中选择“共同参数”选项，设置
22、“深度”为-10.0，其他参数保持系统默认值，如图5-31所示。设置共同参数五五、图图5-31 2D5-31 2D挖槽共同参数设置挖槽共同参数设置任务二 槽 挖 加 工 （2）单击“模拟已选择的操作”按钮来生成刀具路径仿真，如图5-33所示。（3）单击“验证已选择的操作”按钮进行加工仿真，其结果如图5-34所示。图图5-34 5-34 挖槽加工仿真结果挖槽加工仿真结果图图5-33 5-33 挖槽加工零件的刀具路径仿真挖槽加工零件的刀具路径仿真 任务二 槽 挖 加 工 （4）经观察发现，加工后的工件出现悬空的毛坯没有被加工到，于是可选择“2D刀具路径2D挖槽”对话框中的“粗加工”选项，更换加工方
23、法为“依外形环切”，单击“重建所有已选择的操作”按钮，重新进行仿真加工，修改后的加工结果如图5-35所示，确认后生成NC文件。图图5-35 5-35 修改后的加工结果修改后的加工结果任务二 槽 挖 加 工任务三 钻 孔 加 工工作任务 绘制并加工图5-36所示的零件，图中标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。图图5-36 5-36 钻孔加工零件实例点画线钻孔加工零件实例点画线知识准备 本例主要加工4 20 mm的孔，需进行钻孔加工操作。孔加工采用钻头等定尺寸刀具来进行，孔的大小由钻头尺寸决定，用户只需指定钻孔的位置。钻孔加工实例分析一一、任务三 钻 孔 加 工刀具选择二二、01 从系统提供的刀具库中
24、，通过设置过滤选项来选择出合适的刀具该方法较为常用；02 对于刀具库中不存在的刀具，可进行刀具创建设置，并输入相关参数得到所需刀具，所创建的刀具可保存到刀具库中，以方便下次调用。任务三 钻 孔 加 工 创建基本图形，图矩形中心放在坐标原点，其尺寸如图5-36所示。创建基本图形一一、任任务实施施任务三 钻 孔 加 工选择机床和设置工件毛坯二二、执行“机床类型”“铣床”“默认”菜单命令，在“机器群组属性”对话框中的“材料设置”选项，单击 按钮，设置毛坯厚度为20 mm，如图5-37所示。图图5-37 5-37 钻孔加工零件的材料设置钻孔加工零件的材料设置任务三 钻 孔 加 工启动钻孔加工三三、执行
25、“刀具路径”“钻孔”菜单命令，弹出图5-38所示的“选取钻孔的点”对话框。选择“限定圆弧”选项，设置直径为20 mm，在绘图窗口选择加工对象，单击“确定”按钮，弹出“2D刀具路径钻孔/全圆铣削 深孔钻无啄孔”对话框，选择刀具路径类型为“钻孔”，如图5-39所示。图图5-38 “5-38 “选取钻孔的点选取钻孔的点”对话框对话框任务三 钻 孔 加 工 （1）选好孔中心后，选择“2D刀具路径钻孔/全圆铣削 深孔钻无啄孔”对话框中的“刀具”选项，选择 20 mm的钻头来完成本次加工。（2）选择“共同参数”选项，设置“深度”为-30.0，其他参数保持系统默认值，如图5-40所示。选择刀具和设置加工参数
26、四四、任务三 钻 孔 加 工图图5-39 5-39 选择刀具路径类型选择刀具路径类型任务三 钻 孔 加 工图图5-40 5-40 钻孔加工零件的共同参数设置钻孔加工零件的共同参数设置任务三 钻 孔 加 工模拟及后处理四四、（1）钻孔参数设置完成后，单击操作管理器的“模拟已选择的操作”按钮，钻孔加工的刀具路径模拟如图5-41所示。图图5-41 5-41 钻孔加工零件的刀具路径模拟钻孔加工零件的刀具路径模拟任务三 钻 孔 加 工 （2）若模拟刀具路径符合要求，则单击“验证已选择的操作”按钮，钻孔加工零件的仿真验证结果如图5-42所示。（3）验证完成后，单击“后处理已选择的操作”按钮，生成钻孔加工的
27、NC代码。图图5-42 5-42 钻孔加工零件的仿真验证结果钻孔加工零件的仿真验证结果 任务三 钻 孔 加 工任务四 平 面 铣 削工作任务 对任务一中经外形铣削后的零件（见图5-1）进行平面铣削，图5-1中所示标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。知识准备 平面铣削就是将工件表面铣去指定深度。进行平面铣削时要注意铣削方式的选择。铣削方式包括双向、单向、一刀式和动态四种。当刀具直径大于加工面时，可采用一刀式铣削方式。本例采用双向加工铣削方式。平面铣削任务分析一一、任务四 平 面 铣 削 本例在仿真加工部分对外形铣削与平面铣削两段加工都进行了设置。由于此时有两个操作，在模拟过程中，两段加工可以一起操作
28、，也可以单独操作。如果要同时选取两个操作，可单击操作管理器中的“选择所有的操作”按钮。操作选择二二、任务四 平 面 铣 削 本例采用外形铣削后的零件作为加工对象，将其表面铣去2 mm。只需打开外形铣削的文件，直接在已选择的机床下添加刀具路径即可。创建基本图形一一、任任务实施施任务四 平 面 铣 削 （1）执行“刀具路径”“平面铣”菜单命令，在弹出的“输入新NC名称”对话框中输入文件名，单击“确定”按钮，弹出“串连选项”对话框，选择要进行平面加工的对象。确认后弹出“2D刀具路径平面铣削”对话框，如图5-43所示。启动平面加工和选择刀具二二、任务四 平 面 铣 削图图5-43 “2D5-43 “2
29、D刀具路径刀具路径平面铣削平面铣削”对话框对话框任务四 平 面 铣 削 （2）选择“刀具”选项，按照前面介绍的刀具过滤的方法从刀具库中选择 50 mm的面铣刀，如图5-44所示。图图5-44 5-44 平面铣削加工零件的刀具选择平面铣削加工零件的刀具选择任务四 平 面 铣 削 在“2D刀具路径平面铣削”对话框中选择“切削参数”选项，在“类型”下拉列表中选择“双向”选项（见图5-45），其参数设置如图5-46所示。图图5-45 5-45 选择双向铣削方式选择双向铣削方式图图5-46 5-46 平面铣削加工零件的基本参数设置平面铣削加工零件的基本参数设置设置加工参数三三、任务四 平 面 铣 削 选
30、择“共同参数”选项，设置“深度”为-2.0，其他参数保持系统默认值，如图5-47所示。图图5-47 5-47 平面铣削加工零件的共同参数设置平面铣削加工零件的共同参数设置任务四 平 面 铣 削 所有参数设置完成后，单击操作管理器中的“模拟已选择的操作”按钮，平面铣削加工零件的刀具路径模拟如图5-48所示。模拟及后处理四四、图图5-48 5-48 平面铣削加工零件的刀具路径模拟平面铣削加工零件的刀具路径模拟任务四 平 面 铣 削 （1）单击“实体”工具条中的“实体抽壳”按钮。（2）屏幕上提示“请选择要保留开启的主体和面”，单击实体的上表面，按Enter键，弹出图4-10所示的“实体抽壳”对话框。实体抽壳实体抽壳4.图图4-10 “4-10 “实体抽壳实体抽壳”对话框对话框任务四 平 面 铣 削 平面铣削加工零件的加工仿真结果如图5-49所示，外形铣销和平面铣削的加工仿真结果如图5-50所示。图图5-49 5-49 平面铣削加工平面铣削加工零件的加工仿真结果零件的加工仿真结果图图5-50 5-50 外形铣销和平面外形铣销和平面铣削的加工仿真结果铣削的加工仿真结果任务四 平 面 铣 削THANK YOUTHANK YOU