MasterCAM曲面加工刀具路径
第8章 MASTERCAM 曲面的三轴加工刀具路径
第8章 MASTERCAM 曲面的三轴加工刀具路径第8章曲面的三轴加工刀具路径曲面加工是任何CAD/CAM软件主要解决的问题，也是研究领域的一个主要课题。
曲面目前主要通过三种方法加工，第一种是三轴加工，是比较成熟的一种技术，也是目前CAD/CAM软件的主要内容，MasterCAM提供了多种三轴加工方法，包括粗加工、精加工和清角加工，这些内容也是本章介绍的内容；第二种是四轴加工；第三种是五轴加工。
后两种加工方法目前面临着许多研究课题，正处于研究应用阶段。
因此，曲面的四轴和五轴加工，相对三轴加工而言，方法要少得多。
1 粗加工方法的应用粗加工的目的是最大限度地切除工件上的多余材料。
如何发挥刀具的能力和提高生产率是粗加工的目标，粗加工中，一般采用平底端铣刀。
MasterCAM提供了多种粗加工方法，如平行、放射、投影、流线、轮廓、挖槽和插削加工方法，其中有四种方法，即平行、流线、轮廓和放射加工方法，与相应精加工方法基本相同，唯一的区别是粗加工中有Z向切削深度改变的功能。
由于流线粗加工在《MasterCAM实用教程》（苟琪等编著，机械工业出版社，2001年5月）一书中有详细的介绍，本节只介绍其他粗加工方法的特点及应用场合，并给出其应用的典型事例，结合事例说明如何选择粗加工方法及其参数设置要点、刀具路径修正应用的场合及应用方法，并介绍根据加工需要设计图形的方法以及实体设计的方法。
有关各种粗加工方法的详细操作步骤可参阅《MasterCAM实用教程》（苟琪等编著，机械工业出版社，2001年5月）。
8.1.1 平行加工方法（Parallel）平行加工方法是一个简单、用效和常用的粗加工方法，加工刀具路径平行于某一给定方向，用于工件形状中凸出物和沟槽较少的情况。
图8-1步骤一读入文件选择主菜单(Main Menu)-文件(File)-读取(Read)文件名为：Ch8_1_1_1.MC8该文件存储的零件图形将显示于绘图区，如图8-1所示，图中的虚线表示毛坯的线框轴测图，实线部分表示用于加工的曲面。
Mastercam对几何体、刀路策略、刀具选取
在模具加工与产品零部件数控加工过程中，编程技术及刀具技术紧密匹配，在多年的Mastercam软件程序编制中，运用全面积累的数控加工刀具知识，结合软件的加工策略，进行高效适配的程序编制及加工铣削，从而达到事半功倍的效果。
01Mastercam铣削包括2D加工、3D加工、多轴加工（四轴以上），其中，2D加工也称为点位加工，即根据直线、曲线进行2.5~3轴的加工；3D加工也叫曲面加工（实体加工）或三维三轴加工；多轴加工则是四轴、五轴加工，即一次定位，加工4个面或5个面。
本文分别对几何体、刀路策略、刀具选取进行技术性交流。
02点位加工就是根据设置的工件原点展开的程序编制，包括打定位点、钻孔、倒角、镗孔、铰孔和攻螺纹，都是进行点位坐标捕捉后的刀具路径定义。
根据工艺顺序进行程序编制，包括坐标点定义（几何体）、刀具定义、程序参数定义。
根据点位具体用处选取点位加工、钻孔加工、丝锥刀具、铰孔刀具及镗孔加工刀具[1]，具体的选取规则和刀具说明见表1~表5。
孔加工是产品加工的主要工艺，加工种类主要包括普通钻孔加工、一般精度孔加工、螺纹孔及螺纹加工和超精孔加工。
孔的精度及表面粗糙度是孔加工工艺及刀具选取的主要依据，在保证精度的前提下尽量使孔具有较低表面粗糙度值。
当不能满足较低表面粗糙度值时，需要采取超精密加工的策略，通过挤压、珩磨、抛光等方式加工孔[2]。
具体孔加工工艺与刀具选取见表6。
表1点位加工刀具表2钻孔加工刀具注：D为刀具有效直径。
表3丝锥刀具种类表4铰孔刀具加工表5镗孔加工刀具表6孔加工工艺及刀具选取03铣削刀路策略与刀具选取先进数控加工刀具种类日新月异、发展迅速，快进给刀具、金刚铣刀具和可换头铣刀等刀具种类的出现不仅提升了加工效率，而且降低了刀具整体成本，铣刀类别及说明见表7，工步策略及刀具选取见表8。
表7铣刀类别及说明表8工步策略及刀具选取2D刀具路径是采取2D几何体线架，包括直线、R圆弧、曲线等进行铣削加工，路径种类包括外形铣削、2D挖槽、平面铣削、键槽铣削和模型棱角，充分利用了几何体可以进行多种铣削加工的特性。
MastercamX2中文版数控加工第11讲曲面粗加工(1)
• 【加工面】：指定加工的曲面。 • 【干涉面】：检查毛坯余量。 • 【切削范围】：指定包含的加工曲面。 • 【指定下刀点】：用于定义起刀位置。
图11-15 设置刀具尺寸
(5) 返回【曲面残料粗加工】对话框，选择【曲面加工参数】选项卡 ，设置 曲面加工参数，如图11-16所示。
(6) 进入【残料加工参数】选项卡，然后设置相关参数，如图11-17 所示。
图11-16 【曲面加工参数】选项卡
图11-17 【残料加工参数】选项卡
(14) 进入【剩余残料参数】选项卡，然后设置相关参数，如图11-18 所示。
图11-5 模拟结果
图11-6 素材文件
2.设置工件毛坯。
(1) 执行【机床类型】/【铣削系统】/【默 认】命令。
(2) 在左侧的操作管理器中的【属性】选 项树中选取【材料设置】选项，系统打开 【机器群组属性】对话框，按照图11-7所 示设置毛坯。
(3) 单击 按钮完成设置，结果如图11-8所 示。
图11-2 【刀具路径的曲面选取】对话框
（5）系统弹出【曲面粗加工平行铣削】对话框，如图113所示。
• 刀具路径误差： 按钮后面的文本框用于设置刀 具路径与几何模型的精度误差。误差值设置得越小， 加工得到的曲面精 度就越高，但计算 所需时间较长，为 了提高加工速度， 在粗加工中输入值 可稍大 一些。
图11-30 刀具路径
5. 保存文件
图11-31 加工模拟
11.2
综合训练
通过上面内容的学习，相信同学们对曲面粗加工的知识已 经有了一定的了解，下面将通过两个综合实例进一步学习曲面 粗加工的方法。
(整理)三维曲面的绘制与刀具路径mastercam课程
西安航空职业技术学院Mastercam实训报告科目：Mastercam实训专业：机电一体化西安航空职业技术学院2012年11月01 日西安航空职业技术学院数控编程实训任务书题目：三维曲面的绘制与刀具路径设计内容：1、Mastercam界面的学习与熟悉及CAD的介绍2、完成三维线型框架及曲面绘制3、CAM的参数设置4、生成G代码技术条件或要求培养学生具有数控机床操作、编程能力，选取典型零件，要求学生根据零件图进维线型框架及曲面绘制与CAM参数的设置及生成G代码并进行相关专业知识及计算机相关软件的熟悉，按要求完成设计说明书一份。
指导教师签名：教研室主任签名：发题日期：2012年10月24日完成日期：2012年11月01日前言Mastercam是美国CNC软件公司开发的CAD/CAM一体化软件，它集二维绘图，三维实体，曲面设计，数控编程，刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一身，且对系统运行环境要求较底，可以使用户在产品设计，工程图绘制，2~5坐标的镗铣加工，车削加工，2~4坐标的切割加工以及钣金下料等加工操作中都能获得最佳效果。
Mastercam自诞生以来，因其基于PC平台，支持中文环境，并且价格适中，被广泛应用于众多的企业中。
它是一个大众化、人性化的软件，它的CAM应用使用非常方便、快捷、安全，这使得它使用覆盖面及广。
三维刀具路径的内容接近实际加工，并且可以直接应用到数控实训中。
目录第一章MASTERCAM 的介绍 (1)1.M ASTERCAM 的启动 (1)2.M ASTERCAM的设置 (1)3.有关CAD的介绍 (2)第二章三维曲面的绘制 (2)1操作步骤： (2)第三章三维加工 (12)第四章生成G代码 (24)结束语 (25)谢辞 (26)1.Mastercam 的介绍1.1Mastercam 的启动当计算机已装好Mastercam时，可以通过双击桌面上的图标启动Mastercam,也可以选择【开始】|【所有程序】来启动Mastercam.1.2.Mastercam的设置Mastercam软件自身有一个内定的系统配置参数，用户可以根据自身的需要和实际情况来更改某些参数，以满足实际使用的需要。
Mastercam曲面加工策略及应用经验
Mastercam曲面加工策略及应用经验分享y ssg衰1-2曲直柜加工类型^1-3曲直精加工类裂模具数控加工刀具的选择和铳削曲面时要留意的问题1.刀具的选择数控机床在加工模具时所采用的刀具多数与通用刀具相同。
经常也使用机夹不重磨可转位硬质合金刀片的铳刀。
由于模具中有许多是由曲面构成的型腔，所以经常需要采用球头刀以及环形刀(即立铳刀刀尖呈圆弧倒角状) 。
瞩惩润属铮瘗睐相虎赖。
2.铳削曲面时应注意的问题(1)粗铳粗铳时应根据被加工曲面给出的余量，用立铳刀按等高面一层一层地铳削，这种粗铳效率高。
粗铳后的曲面类似于山坡上的梯田。
台阶的高度视粗铳精度而定。
爰僵谴净。
(2)半精铳半精铳的目的是铳掉“梯田”的台阶，使被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铳刀一般为精加工工序留出0.5 mm左右的加工余量。
半精加工的行距和步距可比精加工大。
残鹫楼（3）精加工最终加工出理论曲面。
用球头铳刀精加工曲面时，一般用行切法。
对于开敞性比较好的零件而言，行切的折返点应选在曲表的外面，即在编程时，应把曲面向外延伸一些。
对开敞性不好的零件表面，由于折返时，切削速度的变化，很容易在已加工表面上及阻挡面上，留下由停顿和振动产生的刀痕。
所以在加工和编程时，一是要在折返时降低进给速度，二是在编程时，被加工曲面折返点应稍离开阻挡面。
对曲面与阻挡面相贯线应单作一个清根程序另外加工，这样就会使被加工曲面与阻挡面光滑连接，而不致产生很大的刀痕。
配铜极镇桧猪哉锥。
（4）球头铳刀在铳削曲面时，其刀尖处的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面铳削比较平缓的曲面时，球刀刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转速，另外还应避免用刀尖切削。
强贸摄尔霁毙痍砖卤尾。
（5）避免垂直下刀。
平底圆柱铳刀有两种，一种是端面有顶尖孔，其端刃不过中心。
另一种是端面无顶尖孔，端刃相连且过中心。
在铳削曲面时，有顶尖孔的端铳刀绝对不能像钻头似的向下垂直进刀，除非预先钻有工艺孔。
MasterCAM 刀具路径生成
普通零件加工实例实例图如下：图 1使用外形铣削模组、挖槽模组、钻孔模组及曲面加工模组产出图1所示图形。
已知孔的直径为10mm。
步骤：一、生成外形铣削加工刀具路径1、绘制图1，存档为11.mc2、在主功能表中选择档案——取档。
如图2、图3所示。
打开指定文件名读取对话框，如图4所示，输入文件名：11mc9开启，进入操作。
图 2 图 3图 43、启动外形铣削模组选择主功能表——刀具路径——外形铣削，显示外形串联菜单，如图5所示。
图 5选择串联，用鼠标点击p1点，图素反白，如图6所示。
图 6然后点击执行，显示刀具参数对话框，如图7所示。
图74、设置刀具参数在刀具参数对话框的空白处，按鼠标右键，显示一个小对话框，如图8所示。
图8选择10mm平刀，点击确定。
5、在选择的刀具上用鼠标右击，出现如图9所示图形。
修改各项参数，修改后的参数如图10所示。
图9图105、在刀具参数对话框的上面空白处，按鼠标右键，显示小对话框。
选择“工件设定”对话框，如图11所示。
在该对话框中设置毛坯尺寸、工件材料参数。
图116、设置外形铣削参数，如图12所示。
图12在图12中选择按钮“z轴分层铣深度”，设置参数如图13所示。
选择按钮“x y分次铣削”，设置参数如图14所示。
选择按钮“进退刀向量”，设置参数如图15所示。
图14图157、参数设置完毕后，点击“确定”，完成外形铣削刀具路径的绘制。
二、生成挖槽刀具路径1、点击主功能——刀具路径——挖槽，出现如图16所示图形。
2、点选如图17所示图形，使图素反白。
点击执行，弹出挖槽参数定义对话框。
选择直径为0.5mm的平刀，参数如图18所示。
图17图16图183、根据加工要求定义挖槽参数，安全高度为20mm，切削深度为-2mm 如图19所示。
图19 4、设定粗铣/精修参数如图20所示。
图205、参数设置完后，点击“确定”，完成挖槽参数设置。
6、再设置如图21所示的挖槽参数。
图21刀具参数设置如图22所示：图22 粗铣/精修参数设定如图23所示：图23 z轴分层铣深度设置如图24所示：图24粗铣/精修参数设置如图25所示：图257、点击“确定”，完成挖槽参数设置。
mastercam刀具路径的编辑1
第4章刀具路径的编辑本章通过几个典型零件，说明在MasterCAM中，如何通过编辑的方法生成刀具路径以及对刀具路径如何进行编辑、修正，如何使方法更加方便、快捷，技巧性更强。
而对已存在的刀具路径进行编辑、修正，可以使系统生成的刀具路径更符合人们的要求，尤其是在曲面加工中，这一方法非常实用，甚至是必不可少。
4.1 刀具路径的镜像复制刀具路径的镜像复制方法用于产生零件形状具有对称轴的刀具路径。
此方法只须生成一个或一组刀具路径，然后用复制的方法产生另一个或另一组与其对称的刀具路径。
如图4-1所示的零件，具有对称形状图形，可以只产生左边形状的刀具路径，用复制的方法产生右边形状的刀具路径。
图4-1步骤一读入文件文件名：Ch4_1_1.MC8该文件存储的零件图形如图4-2所示，其中虚线为毛坯线框轮廓，粗实线为图形轮廓。
图4-2 图4-3步骤二产生挖槽刀具路径用3.4节的方法产生图4-1所示左边图形的带有起模角的挖槽刀具路径，图4-3为用3.4节中的步骤二产生的刀具路径仿真后的结果。
步骤三镜像复制刀具路径1. 选择主菜单(Main Menu)-刀具路径(Toolpaths)-下一菜单(Next menu)-转换(Transform)2. 进入转换操作对话框，设置完毕后，如图4-4所示；图4-43. 用鼠标单击图4-4上部“镜像（mirror）”选项卡，进入转换操作中的“镜像参数设置”对话框，设置完毕后，如图4-5所示；图4-54．用鼠标单击图4-5中下部的“OK”按钮，完成刀具路径的镜像复制操作。
步骤四仿真加工1. 同时按Alt键和字母O键(Alt+O)，进入操作管理对话框，如图4-6所示，用鼠标单击图4-6中右上部“全选（Select All）”按钮，两个刀具路径全被选中，其中第2个刀具路径即为用镜像复制方法产生的刀具路径，如图4-6所示；2. 用2.5节的方法进行仿真操作，加工过程仿真后的结果，如图4-7所示。
MasterCAM编程中的问题及加工曲面
MasterCAM编程中的问题及加工曲面MasterCAM编程中的两个典型问题一、二维挖槽加工中指定下刀点的问题Pocket(挖槽)是加工中去除材料非常有效的一个加工方式。
在加工中，开放式的挖槽或者外形需要挖槽的时候，我们可以指定从毛坯外部下刀。
但如果要在封闭的区域进行挖槽加工，下刀就成了特别需要注意的问题了。
我们可以采用螺旋式或者斜插式下刀的方式进行下刀，如图1所示。
但有时我们需要先钻预钻孔，然后指定下刀点在预钻孔的位置进行下刀。
图1下面我们以一个矩形槽为例，来说明这个问题。
1. 画出挖槽区域边界图绘制宽100mm、高80 mm、周边倒圆R10的矩形，矩形的中心在坐标原点处，如图2所示。
图22. 刀具路径生成(1)在主功能区依次单击Toolpaths/Pocket命令;(2)此时系统提示选择Chain 1，在主菜单上选取Chain后，在绘图区选择矩形框，如图3所示;(3)此时系统提示选择Chain 2，在主菜单上选取Mode/Point，这时就可以通过点菜单在屏幕上指定先前预钻孔的点作为下刀点，此例中选择原点作为下刀点，故在主菜单上选取Origin;(4)确定刀具及加工参数生成刀具路径。
图3通过模拟发现，下刀点就是我们指定的(x0、y0)点，模拟效果如图4所示。
图43. 小结只要在选取加工区域时，多选择一个点，那么刀具就会从这个点下刀。
这个点可以通过输入点的坐标方式给定，也可预先绘制一个点，以供后面选择。
如果在选取加工区域时不多选一个点，而是在Roughing/Finishing Parameters参数中选择Spiral方式，且指定为Inside To Outside时，下刀点就会自动定为靠近中心的地方，有时这并不能满足生产的需要。
二、灵活运用Contour方式铣削台阶面台阶面的铣削在普通机床上面是经常采用的一种加工方式，但在数控机床上编程却需要一点小技巧。
下面以一加工实例来说明这种编程方法。
Mastercam第10章三维曲面精加工课件
的精加工方法； 3) 选择加工曲面，进入相应的精加工环境； 4) 根据弹出的参数对话框进行刀具、曲面加工参数两种公共参
数的设置和每种精加工特有的加工参数的设置； 5) 设置完后单击对话框中 按钮结束参数设置，生成刀具路径； 6) 选择加工操作管理器中的工件设置命令“材料设置”，进行
残料清角的材料参数
10.1.10 精加工环绕等距加工
1．功能 “精加工环绕等距加工”产生的精切削刀具
路径以等距离环绕加工曲面，此种方法可以 在曲面上产生首尾一致的表面粗糙度，以及 很少提刀的刀具路径。这种刀具路径几乎是 xyz三轴联动路径，而且是不规则同动，对机 床要求很高。所以此种方法不建议使用于模 具的分模面等需要精度的加工。它适用于曲 面变化较大的零件，多用于当毛坯已经很接 近零件时。
3)设置刀具路径间隙
单击
按钮，用以设置刀具路径间隙参数。含
义与平行粗加工基本相同。
4)高级设置
单击
按钮，可以进行高级参数设置。含义
与平行粗加工基本相同。
5）生成刀具路径
参数设置完后单击 按钮生成刀具路径。
6）加工工件设置 选择加工操作管理器中的“材料设置”，系统将弹出工
件参数设置对话框，进行视角、毛坯形状、毛坯尺寸、 工件原点等参数的设置。 7）刀具路径模拟 为了验证刀具路径是否正确，选用刀具路径模拟功能来 对已生成的刀具路径进行校验。有二维路径模拟和三维 路径模拟。 单击加工操作管理器中的 按钮，进行二维路径模拟。 单击加工操作管理器中的 按钮，进行三维路径模拟。 8）执行后处理 通过模拟验证确定刀具路径正确后，单击加工操作管理 器中的 按钮就可利用系统提供的后处理模块形成数控 加工NC代码。
经验MasterCAM曲面加工策略总结
经验MasterCAM曲面加工策略总结Mastercam X 有8种曲面粗加工方式和11种精加工方式↓↓↓曲面粗加工方式包括：平行铣削parallel，产生每行相互平行的粗切削刀具路径，适合较平坦的曲面加工、放射状(radial，产生圆周形放射状粗切削刀具路径，适合圆形曲面加工)、投影加工(project，将存在的刀具路径或几何图形投影到曲面上产生粗切削刀具路径，常用于产品的装饰加工中)、曲面流线(flowline，顺着曲面流线方向产生粗切削刀具路径适合曲面流线非常明显的曲面加工)、等高外形(contour，围绕曲面外形产生逐层梯田状粗切削刀具路径，适合具有较大坡度的曲面加工)、残料加工(restmill，对前面加工操作留下的残料区域产生粗切削刀具路径，适合清除大刀加工不到的凹槽和拐角区域)、挖槽加工(pocket，依曲面形状，于Z方向下降产生逐层梯田状粗切削刀具路径，适合复杂形状的曲面加工)插削下刀(plunge，产生逐层钻削刀具路径，用于工件材料宜采用钻削加工的场合)。
曲面精加工方式包括：平行铣削(parallel，产生每行相互平行的精切削刀具路径，适合大部分的曲面精加工)、陡斜面加工(parallelsteep，针对较陡斜面上的残料产生精切削刀具路径，适合较陡曲面的残料清除)、放射状(radial，产生圆周形放射状精切削刀具路径，适合圆形曲面加工)、投影加工(project，将存在的刀具路径或几何图形投影到曲面上产生精切削刀具路径，常用于产品的装饰加工中)、曲面流线(flowline，顺着曲面流线方向产生精切削刀具路径适合曲面流线非常明显的曲面加工)、等高外形(contour，围绕曲面外形产生逐层梯田状精切削刀具路径，适合具有较大坡度的曲面加工)、浅平面加工(shallow，对坡度小的曲面产生精切削刀具路径，常配合等高外形加工方式加工)、交线清角(pencil，在曲面交角处产生精切削路径，适合曲面交角残料的清除)、残料清除(leftover，产生精切削路径以清除因前面加工刀具直径较大所残留的材料)、环绕等距(scallop，产生的精切削路径以等距离环绕加工曲面，刀路均匀)混合加工(blend，在两个混合边界区域间产生精切削刀具路径，X 以上版本才具有本加工)。
MasterCAM编程中的问题及加工曲面
MasterCAM编程中的问题及加⼯曲⾯只要在选取加⼯区域时，多选择⼀个点，那么⼑具就会从这个点下⼑。
这个点可以通过输⼊点的坐标⽅式给定，也可预先绘制⼀个点，以供后⾯选择。
如果在选取加⼯区域时不多选⼀个点，⽽是在Roughing/Finishing Parameters参数中选择Spiral⽅式，且指定为Inside To Outside时，下⼑点就会⾃动定为靠近中⼼的地⽅，有时这并不能满⾜⽣产的需要。
⼆、灵活运⽤Contour⽅式铣削台阶⾯台阶⾯的铣削在普通机床上⾯是经常采⽤的⼀种加⼯⽅式，但在数控机床上编程却需要⼀点⼩技巧。
下⾯以⼀加⼯实例来说明这种编程⽅法。
1.问题的提出笔者曾经碰见这样⼀个问题，在⽅形的⽑坯上⾯铣⼀宽10mm、深25mm的台阶⾯，如图5所⽰。
图5对这个任务，⼤家可能采⽤开放式挖槽(Open Pocket)来加⼯，但这样加⼯时间会⽐较长，⽽且会反复⾛⼑。
如果采⽤普通的外形铣削（Contour），每次往返都需要抬⼑，这样空⾏程也会⽐较多。
要解决这个问题，可采取以下两⽅法：第⼀，采⽤外形铣削(Contour)⽅式中的Ramp（斜插）⽅式下⾯的Plunge（下沉）⽅式加⼯；第⼆，采⽤Toolpaths/Surface/Finish/Contour下⾯的ZigZag⽅式。
下⾯分别进⾏探讨。
2. Plunge法作出⼀条如图6所⽰的直线即可。
这⾥要注意，直线长度两边都要超过⽑坯边缘1个⼑具半径以上。
具体步骤如下：『::好就好::中国权威模具⽹』(1)在主功能区依次单击Toolpaths/Contour命令；(2)此时系统提⽰选择Chain 1，在绘图区选择上图所绘制的直线，点击Done；(3)选择⼑具（注意选⽤的⼑具直径应该⼤于台阶宽度10mm），在Contour Parameters 标签下将Contour⽅式改为Ramp，指定Depth为所需加⼯深度-25，如图7所⽰；图7(4)点击按纽，在Ramp Contour对话框中设定为图8所⽰的情况；图8(5)点击OK，完成⼑路⽣成。
项目五MasterCAM的三维刀具路径生成
挖槽方式和等高外形方式的比较：
等高粗加工
挖槽粗加工
3、平行铣削方式： 以垂直于 XY 面为主切削面（由加工角度决定），紧贴着
曲面边廓产生刀路。
加工单一的凸体或凹体。
4、放射状粗加工：
以指定的一点为扫射中心，以扇面的方式产生刀路。
适用于圆形坯件的切削。
三、曲面精加工
曲面精加工概述
曲面刀路用来加工曲面、实体或实体表面。
粗加工方式：七种
•平行铣削 •放射状粗加工 •投影加工 •曲面流线加工 •等高外形加工 •挖槽粗加工 •钻削式加工
项目五 MasterCAM的三维刀具路径生成
一、基本概念
1、曲面的选取
在曲面数量不太多时，可一个一个地直接选取；在曲面数量很多时，就 需要采用快捷的选取方式，可能大多数情况下是选“所有曲面”项，当只 需要加工众多曲面中的部分，而另外部分曲面需要定义为干涉曲面时，最 好事先将相应的曲面定义成群组。这样在选取曲面时就可有选择性的选 “群组”项。
对于全体曲面中刀具加工不到的曲面部分， MsterCAM 在进行刀路计 算时会根据曲面干涉情况自动测算，因此大多数情形下不需要考虑要不要 将这些曲面从加工群组中剔除。
2、曲面深度设定
曲面深度设定用于控制 Z 方向要加工的范围。 Z向加工的分层控制，主要是设定 Z 向步距值。
默认设定是顶部和底部都预留 0.2mm 的增量坐标方式（如图 16-1a ）， 即加工范围为曲面最高点下方 0.2mm 到曲面最低点上方 0.2mm ； 如果需要人为控制 Z 加工范围，可设定绝对坐标方式，这样可以根据 曲面的曲率变化情况有意识地将曲面按不同的 Z 区段以不同的 Z 步距 进行刀路设计，从而有效地控制加工质量。
与粗加工相比，参数中少了“最大Z轴进给量”。 粗铣在深度Z方向是分层切削的，精铣时基本上Z向是 没有分层限制的。
Mastercam X中文版基础教程 第7章 三维曲面加工
图7-3 【选取工件的形状】对话框
图7-4 【刀具路径的曲面选取】对话框
图7-5 平行粗加工参数设置
3．生成刀具路径，模拟加工。
(1)系统自动计算并生成刀具路径，如图7-6所示。 (2)对生成的刀具路径进行加工模拟，模拟加工的结果如图7-7
所示。 4．保存文件。
图7-6 生成的刀具路径
７.10 典型综合实例3——加工烟灰缸模型 7.11 小结
7.1 泵盖零件的粗精加工
7.1.1平行铣削粗加工
曲面粗加工平行铣削刀具路径都是直线平行路径,主 要用于对单一凸起或者凹状的简单造型工件做粗加工。 1.环境配置
(1)选择菜单命令【刀具路径】/【曲面粗加工】/【粗加工 平行铣削加工】，打开平行式粗加工模组。 (2)打开【选取工件形状】对话框，选择【未定义】方式， 由系统自动识别图形凹凸状。 (3)系统提示用户选择图形，选择曲面或实体。 (4)按 Enter 键确认，系统打开【刀具路径的曲面选取】对 话框。利用此对话框，用户可以重新进行曲面或实体的选 择、修改等操作。这样选取曲面后即可打开【曲面粗加工 平行铣削】对话框
7.3 凹模的加工 7.3.1 插削粗加工
插削粗加工主要对平面进行点阵式插削加工，用于对 凹槽进行粗加工。一般采用钻削刀具，加工中往往需要打 开冷却液，以起到排屑和散热的作用。
选择菜单命令【刀具路径】/【曲面粗加工】/【粗加工 钻削式加工】，即可打开【曲面粗加工钻削式】设置对话 框，如图7-18所示。
图7-12 生成的刀具路径
图7-13 模拟加工结果
7.2.2 交线清角
选择菜单命令【刀具路径】/【曲面精加工】/【精加工 交线清角加工】，即可打开【曲面精加工交线清角】设置 对话框。如图7-14所示。
Mastercam X 实用教程第7章 三维曲面加工刀具路径
增量值 增量深度 第一刀的相对位置 其他深度预留量 侦测平面 临界深度 清除深度
图7-14 “切削深度（Cut depths）”对话框
重设 刀具在曲面（实体面）的边缘走圆角 自动（以图形为基础） 角 只在两曲面（实体面）之间 与所有边缘 尖角部分的误差（在曲面/面边缘） 距离 切削方向误差的百分比% 忽略实体中隐藏面的侦测 检查曲面内部锐角
7.4 曲面精加工（Finish）刀具 路径
取消选择 取消选择
取消选择
取消选择
图7-30 “刀具路径/曲面选择（Tool path/surface selection）”对话框
图7-31 “曲面流线粗加工参数（Rough flow line parameters）”选项卡
切换方向选项 补正方向 切削方向 步进方向 起点位置 边界误差 显示边界
7.3.1 平行铣削（Parallel）粗加工
7-8 平行铣削曲面加工图
图图7-9 “选择工件形状（Select Boss/Cavity）”对话框
图7-10 “刀具参数（Tool parameters）”选项卡
图7-11 “曲面参数（Surface parameters）”选项卡
图7-12 “平行铣削粗加工参数（Rough parallel parameters）”选项卡
取消选择
取消选择 取消选择
图7-7 “刀具路径/曲面选择（Tool path/surface selection）” 对话框
7.3 曲面粗加工（Rough）刀 具路径
• 曲面粗加工的目的是为了加工出曲面的轮廓形状， 以尽快地切除多余的材料。同时给精加工留有一 定的余量。Master cam X软件提供了以下8种曲 面粗加工（Surface Rough）的方法。
曲面投影加工在MasterCAM中的应用实例解析
击“ 执行 ” ； 在提 示 “ 定义截断方 向” 时， 再 单 击 扫 描 线 “ 执行 ” 键 ， 最后单击“ 执行 ” 键 ， 便 会 生 成 扫描 曲面 ， 然
２ ２ 青 海 教 育 ２ ０ １ ５ 年 第１ １ — １ ２ 期
更加 重 大 ， 需 要 培养 更 多 的技 能 型 人
形 成 被 雕 刻 曲面 ； 再利用投影精加工 ， 完成刻字加工 。 三、 加 工 参 数 设 置
常 强大 的 Ｃ ＡＤ／ Ｃ ＡＭ 一 体 化 软 件 ，具 有 很 好 的 造 型 功
能 ， 可 以进行 曲面和实 体 的造 型 。 １ ． 草绘 扫描 线框 。
（ １ ）选 择 视 角 一 前 视 图作 为 绘 图 界 面 ， 【 Ｃ绘 图 】 ／
◆ ．
图 ３
’
成 ， 有造型 、 铣削加工 、 车削加工 、 线切 割 四个 模 块 组
成 。 Ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｃ ＡＭ 的 曲 面 投 影 加 工 就 是 将 已 有 的 刀 具 路 径 或 几 何 图 形 投 影 到 选 取 的 曲 面 上 生 成 刀 路 ，运 用 于
３ ． 生 成边 界盒 。
工艺分析和规划 ， 包 括 加 工 对象 的确 定 、 加 工区域规 划、 加工 工艺路线 规划 、 加 工工艺 和加工方 式确定 ， 如 刀
具选 择 、 加 工 工 艺 参 数 和切 削 方 式 （ 刀 轨形 式 ） 选择等 ， 工 艺 分 析 的 水 平 原 则 上 决 定 了 ＮＣ程 序 的 质 量 。本 文 实 例 ， 在设定毛坯后 ， 确定 上 表 面 正 中心 为 编程 零 点 ， 进 行 工 作 设定 。 在 毛坯 上 利 用 曲 面 流 线加 工方 式 ， 经过粗 、 精加工 ，
Mastercam X2中文版基础教程第六章1 刀具路径及
6.1.1 机床设备和材料的选择、安全 区域的设置
• 1. 机床设备的选择 • MastercamX2在编辑刀具路径前需要选择机床类型，因为 不同的加工设备对应不同的加工方式和后处理文件，生成 的程序才能满足机床加工的需要而不致产生错误，程序的 修改量也大大减少。 • 选择【机床类型】→【铣削系统】命令，弹出【铣削系统】 下拉列表，如图6.1所示。根据需要选择与加工匹配的机 床类型，对于初学者而言，三轴立式铣床是最典型的。 • 立式铣床的主轴垂直于机床工作台，卧式铣床的主轴平行 于机床工作台。4轴5轴联动数控机床比三轴机床多了旋转 轴，使数控机床的加工范围大大提高，一次装夹即可完成 多面加工的任务，避免了多次装夹造成的定位误差。另外， 机床定位精度和重复定位精度也有很大提高，大大提高了 零件加工精度。
学习目标：
• 掌握外形铣削、面铣削、挖槽加工、钻孔 加工等二维刀具路径的建立及刀具参数的 设置； • 掌握曲面粗加工和曲面精加工等三维刀具 路径的建立及刀具参数的设置； • 掌握刀具路径的实体模拟及后处理程序的 生成等。
6.1 Mastercam加工基础
• 进行刀具路径参数设定时会有一些共同参 数选项需要设定。
图6.4 【机械群组属性】对话框，选择【刀具设置】选项卡 图6.5 【材料表】对话框
6.1.2 刀具设置
• 1. 刀具的设定和管理 • 选择如图6.2所示【操作管理器】→【工具设置】命令， 弹出如图6.4所示【机械群组属性】对话框。刀具设置包 括进给速度计算、刀具路径配置、高级配置程序号顺序等。 • 2. 刀具管理 • 在Mastercam中，可以直接从系统的刀具库中选择要使用 的刀具，也可以在刀具库中通过设置不同的参数来定义刀 具，还可以把定义的刀具外形加入刀具库中。 • 选择【刀具路径】→【刀具管理器】命令，弹出如图6.6 所示【刀具管理】对话框。 • 3. 刀具过滤器 • 为了加速选择刀具，可以通过刀具按类型、材料或尺寸等 条件过滤，筛选所需的刀具。如图6.6【刀具管理】对话 框中，单击【过滤设置】按钮，弹出如 • 图6.7所示【刀具过滤设置】对话框。
MasterCAM曲面加工刀具路径
打断
斜插 斜插长度
定义下刀点 切削顺序优化 最小化 由下而上切削
允许圆弧超出设置的切削边界
浅平面加工
螺旋下刀位置
第7 章
螺旋下刀设置对话框
曲面加工刀具路径
旋向 螺旋半径 螺旋深度 进刀角度 输出圆弧刀具路径 Z轴进刀量 进刀量 水平方向进刀量 顺时针 逆时针
第7 章
浅平面加工对话框
曲面加工刀具路径
锐角处公差（在曲面或实体面边缘） 按距离 按进给量的百分比 跳开对隐藏面的检测 检测局部凸起
第7 章
7.2.2
曲面加工刀具路径
Radial(放射状粗加工)
放射状曲面粗加工用于生成放射状粗加工刀具路径，常用于加工类 似于圆形的零件，其主要特点是中心对称。
第7章
放射状粗加工参数对话框
曲面加工刀具路径
7.2.8 Plunge(钻削式粗加工) 钻削式加工是类似于钻孔的一种加工方法，根据曲面外 形，在Z方向下降生成粗加工刀具路径，以快速去掉粗加工 余量。该种加工方式对机床要求极高，使用前应参考CNC机 床使用说明书，确保CNC机床能支持该种下刀方式。 通常能提供该种加工方式的CNC机床都有很好的稳定性 和机床整体刚性，使用的刀具也应有非常高的韧性、耐磨要 求和很高的硬度，一般使用球刀加工。
去除浅平面区域的刀具路径
增加浅平面区域的刀具路径
最小下刀量 极限角度 步进量的极限 允许部分切削
第7 章
7.2.6
曲面加工刀具路径
Restmill(残料清角粗加工)
残料清角加工用于生成清除前面粗加工刀具未切削到的毛坯材料， 或因用直径较大刀具加工所残留材料的粗加工刀具路径，该方法需要与 其他的加工方法配合使用。 从上节等高外形粗加工曲面的模拟结果可见，曲面上有部分残料未 清除，本节将采用残料清角加工清除上节等高外形加工后的残料。
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第7章 曲面加工刀具路径
曲面粗加工菜单
平行铣削：沿着某一特定角度生成一组相互平行的 粗加工刀具路径。 放射状加工：生成放射状的粗加工刀具路径。 投影加工：将已有的刀具路径或几何图形投影到选 择的曲面上生成的粗加工刀具路径。 曲面流线：沿曲面的流线方向生成粗加工刀具路径； 等高外形：沿曲面的等高线（外形）生成粗加工刀 具路径。 残料加工：用于生成清除前面粗加工未切削或因刀具 直径较大而不能切削到的残留材料的粗加 工刀具路径。 挖槽加工：依据曲面形态沿Z方向下降生成的粗加工 刀具路径。 钻削式加工：切削所有位于曲面与凹槽边界材料生成 的粗加工刀具路径。
一层再下降一个距离铣削下一层，以此类推，逐步向曲面靠拢。
曲 面 等 高 外 形 粗 加 工 参 数 对 话 框
第7 章
曲面加工刀具路径
封闭式轮廓之方向 顺铣
等高外形粗加工参数
开放式轮廓之方向 逆铣
转角走圆之半径 进/退刀时走圆弧
起始长度 两区段间的过渡方式
单向
双向 沿着曲面
半径 扫掠角度
高速 回圈长度
7.2.8 Plunge(钻削式粗加工) 钻削式加工是类似于钻孔的一种加工方法，根据曲面外 形，在Z方向下降生成粗加工刀具路径，以快速去掉粗加工 余量。该种加工方式对机床要求极高，使用前应参考CNC机 床使用说明书，确保CNC机床能支持该种下刀方式。 通常能提供该种加工方式的CNC机床都有很好的稳定性 和机床整体刚性，使用的刀具也应有非常高的韧性、耐磨要 求和很高的硬度，一般使用球刀加工。
7.1 曲面加工的公用参数设置 曲面加工菜单
第7章 曲面加工刀具路径
粗加工：选取该命令将弹出曲面粗加工菜单。 精加工：选取该命令将弹出曲面精加工菜单。
导动面：设置为S时需选取加工曲面/实体， 设置为A时自动选取所有曲面/实体 作为加工曲面/实体，设置为N时不 需选取加工曲面/实体。 CAD文件：设置为N时需指定定义加工曲面的 CAD文件，设置为Y时不需指定。 干涉检查：设置为S时需选取干涉曲面/实体， 设置为A时自动选取所有曲面/实体 作为干涉曲面/实体，设置为N时不 需选取干涉曲面/实体。 刀具切削边界：设置为N时不需选取边界范围， 设置为Y时需选取边界范围。
第7 章
设置粗加工参数
曲面加工刀具路径
螺旋式下刀 最大Z轴进给量 顺铣 指定下刀点
逆铣
由切削范围外下刀
对齐下刀起点
第7 章
曲面加工刀具路径
设 置 挖 槽 参 数
进给量（按刀径百分比计）
优化刀具路径
由内向外环切
进给量（按实际距离计）
粗切角度
使用快速双向切削
精修切削范围之轮廓
第7 章
曲面加工刀具路径
第7 章
曲面精加工菜单
曲面加工刀具路径
平行铣削：沿着某一特定角度生成一组相互平行的 精加工刀具路径。 陡斜面加工：生成用于清除曲面斜坡上残留材料的 精加工刀具路径。 放射状加工：生成放射状的精加工刀具路径。 投影加工：将已有的刀具路径或几何图形投影到选 择的曲面上生成的精加工刀具路径。 曲面流线加工：沿曲面的流线方向生成精加工刀具 路径。 等高外形：沿曲面的等高线（外形）生成精加工刀 具路径。 浅平面加工：用于生成清除曲面浅平面部分残留材 料的精加工刀具路径。 交线清角：用于生成清除曲面间的交角部分残留材 料的精加工刀具路径。
总公差值 切削方式 下刀控制
最大切削间距 加工角度
最大Z轴进给量
允许连续下刀及提刀 单侧切削 双侧切削 提示定义下刀点 允许沿面下降（-Z）切削 允许沿面上升（+Z）切削
切削深度 间隙设定 边缘设定
第7 章
过滤比例 总 公 差 参 数 设 置 对 话 框 过滤公差 切削公差 总公差 单向过滤 在XY平面上创建圆弧 在XZ平面上创建圆弧 在YZ平面上创建圆弧 最小圆弧半径 最大圆弧半径
锐角处公差（在曲面或实体面边缘） 按距离 按进给量的百分比 跳开对隐藏面的检测 检测局部凸起
第7 章
7.2.2
曲面加工刀具路径
Radial(放射状粗加工)
放射状曲面粗加工用于生成放射状粗加工刀具路径，常用于加工类 似于圆形的零件，其主要特点是中心对称。
第7章
放射状粗加工参数对话框
曲面加工刀具路径
第7章 曲面加工刀具路径
7.2.1 Parallel(平行铣削粗加工)
平行铣削加工是一种通用和常用的加工方法，适合各种形态的曲面 的加工。采用平行铣削曲面粗加工方法生成的是一组与X轴同向或倾斜一 定角度的、而且切削痕迹平行的刀具路径。
第7章 曲面加工刀具路径
平行铣削粗加工参数
粗加工平行铣削参数
曲面投影粗加工参数对话框
曲面加工刀具路径
源操作 投影类型 NCI文件 曲线 点
第7 章
7.2.4
曲面加工刀具路径
Flowline(曲面流线粗加工)
曲面流线粗加工用于沿着曲面流线的方向生成粗加工刀具路径。由 于曲面流线粗加工能精确控制残脊高度，因而可以得到精确的光滑的加 工表面。
第7 章
曲面加工刀具路径
第7章 曲面加工刀具路径
选取导动面菜单
不选择。 用窗口选择。
选取所有同类图素。 选取群组。 选取结果。 完成。
第7章 曲面加工刀具路径
曲面粗加工对话框 刀具参数 曲面参数 粗加工平行铣削参数
第7章 曲面加工刀具路径
曲面参数选项卡
曲面参数 刀具补偿位置 要加工的曲面/实体 加工面预 留量
流线粗加工参数 截断方向控制 按距离 切削方式 按残留高度 仅为单行
切削方式控制 曲 按距离 面 流 按总公差 线 粗 检查几何体流线运动 加 工 参 数 对 话 框
第7 章
流线加工菜单
曲面加工刀具路径
流线加工： 改变下列哪个项目的方向： 刀具偏置方向：用于改变流线加工刀具半径的补偿方向， 可与曲面的法线方向相同或相反； 切削方向：用于改变流线加工加工刀具路径的切削方向， 可为沿流线方向或垂直流线方向。 步进方向：用于改变每层刀具路径的移动方向，可从上 至下或从下至上。 起始位置：用于改变刀具路径起始点。
去除浅平面区域的刀具路径
增加浅平面区域的刀具路径
最小下刀量 极限角度 步进量的极限 允许部分切削
第7 章
7.2.6
曲面加工刀具路径
Restmill(残料清角粗加工)
残料清角加工用于生成清除前面粗加工刀具未切削到的毛坯材料， 或因用直径较大刀具加工所残留材料的粗加工刀具路径，该方法需要与 其他的加工方法配合使用。 从上节等高外形粗加工曲面的模拟结果可见，曲面上有部分残料未 清除，本节将采用残料清角加工清除上节等高外形加工后的残料。
打断
斜插 斜插长度
定义下刀点 切削顺序优化 最小化 由下而上切削
允许圆弧超出设置的切削边界
浅平面加工
螺旋下刀位置
第7 章
螺旋下刀设置对话框
曲面加工刀具路径
旋向 螺旋半径 螺旋深度 进刀角度 输出圆弧刀具路径 Z轴进刀量 进刀量 水平方向进刀量 顺时针 逆时针
第7 章
浅平面加工对话框
曲面加工刀具路径
放射状粗加工参数
最大角度增量 起始角度
起始补偿距离
扫掠角度
第7 章
7.2.3
曲面加工刀具路径
Project(投影粗加工)
曲面投影粗加工方法是将一个已存在的加工路径或几何图形投影刀 被加工曲面上生成心的加工路径。这种加工方法不改变原来的NC文件中 的刀具路径的XY坐标，而仅改变其Z坐标。
第7 章
按计算结果去除残料，不额外调整
小残料也要在本次加工中去除 允许留下少量残料（精加工时再去除）
第7 章
7.2.7
曲面加工刀具路径
Pocket(挖槽粗加工)
曲面挖槽粗加工是依据曲面形态（凹形或凸形）在Z轴方向下降生 成粗加工刀具路径，主要用来对凹槽曲面进行加工，加工精度较低，如 果是加工凸形曲面，定对话框
移动量大于允许间隙时提刀 检查返回时是否过切 切削顺序优化 由加工过的区域下刀 刀具中心沿着边界移动 进退刀切弧半径 进退刀切弧扫掠角度 切线长度
第7 章
边缘设定对话框
曲面加工刀具路径
刀具在曲面（实体表面）边缘走圆角 自动确定（基于图形） 仅在两曲面（实体表面）间走圆角
所有曲面边缘走圆角
第7章 曲面加工刀具路径
曲面加工的一般步骤
1、绘出曲面模型，由于曲面的边缘不能直接作为曲线使用，所以如有必要 需作出曲面曲线。 2、依次选取MAIN MENU → Toolpaths → Surface（回主功能表→刀具路 径→曲面加工）命令，打开图7-1所示曲面加工菜单。 3、设置曲面加工菜单的Drive（导动面）、CAD file（CAD文件）、Check （干涉检查）、Contain（刀具切削边界）等参数，所谓导动面就是执行 曲面加工的曲面,所谓干涉检查面就是不执行曲面加工的曲面,即通过设 定干涉检查曲面使该曲面避开加工。 4、若粗加工，则选取Rough（粗加工）命令，打开曲面粗加工菜单，选择 需要的粗加工方法；若精加工，则选取Finish（精加工）命令，打开曲 面精加工菜单，选择需要的精加工方法。 5、根据系统提示设定加工的刀具参数以及与所选方法对应的专用参数。 6、如需要可设定边界轮廓。 7、执行加工刀具路径。
曲面加工刀具路径
第7 章
最大进刀量设置对话框
曲面加工刀具路径
最大进刀量 平面上等距环切高度 45º 等距环切高度
第7 章
切削深度对话框
曲面加工刀具路径
最小深度 最大深度
顶部切削边界预留
其他切削边界预留量
第7 章
曲面加工刀具路径
允许间隙 按间隙的距离 按步进距的百分比 重新设置 移动量小于允许间隙时不提刀 使用下刀，返回速率 检查越过间隙时是否过切