备注：稿子中批注的作者名字有两个，分别是“金熙” 、 “金曦” 。作者名字是“金曦”的批注是后添加的，麻烦也看一看。项目二Mastercam X4 造型设计与加工 实例一、Mastercam 的简介Mastercam 是由美国 CNC Software 公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 软件。它集
二维 绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等功能 于一体， 具有直观的几何造型。 Mastercam 提供了设计零件外形所需的理想环境， 具有强大、 稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件。Mastercam 9.0 以上版本支持中文环境， 且价位适中，是广大中小企业的理想选择。Mastercam 是经济有效且全方位的软件系统，也 是工业界及学校广泛采用的 CAD/CAM 系统。 Mastercam 的功能强大，与其他 CAD/CAM 软件相比，Mastercam 的优势是在数控加 工方面，其具有强大的曲面粗加工和灵活的曲面精加工功能。 Mastercam 的可靠刀具路 径效验功能可模拟零件加工的整个过程，模拟中不仅能显示刀具和夹具，还能检查出刀 具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，能够真实反映加工过程中的实际情况，简单 易用，生成的 NC 程序简单高效。 Mastercam 自问世以来版本不断升级，软件功能日益完善，因而得到了越来越多用户的 好评。目前，Mastercam 以其较高的性价比、常规的硬件要求、灵活的操纵方式、稳定的运 行效果及易学易用等特点成为国内外制造业应用最广泛的 CAD/CAM 集成软件之一。为适 应广大用户的习惯，CNC Software 公司又在中国隆重推出 Mastercam X 版。Mastercam X 版 是 CNC Software 公司经过多年精心打造隆重推出的版本，其 Windows 风格界面受到广大用 户的普遍好评。二、Mastercam 的模块Mastercam 为用户提供了相当多的模块，如铣削、车削、实体造型、线切割、雕刻等，用 户可以根据设计及加工需要自行选取相应的模块。按照 CAD 和 CAM 功能，可将这些模块 划分为 design（CAD 设计）模块和 mill（铣削加工）、lathe（车削加工）和 router（线 切割加工或雕刻加工）模块两部分。为避免 design、mill、lathe 和 router 模块分散界面 的缺点，故将这四个模块集成到一个平台上，以便用户操作。 1.design 模块 design 模块主要包括二维和三维几何设计功能。Mastercam X 以前的版本界面与常用绘 图软件不同，初学时较难掌握。Mastercam X 及其后面的版本界面有很大变化，采用通用的 Windows 风格界面，方便初学者的学习。 与其他 CAD 软件相比较，Mastercam 可方便设计出复杂的曲线和曲面零件，并可设计 出复杂的二维、三维空间曲线，还能生成方程曲线。 Mastercam 还能方便地接收 AutoCAD 的 “.dxf” 和 “.dwg” 文件， 另外， 它与 SolidWorks 三维参数化实体造型软件也有专用的数据接口。 2.mill、lathe 和 router 模块 CAM 模块主要包括 mill、lathe、router 三个功能模块。另外，Mastercam X 版本以 前的 wire（线切割）模块在 Mastercam X 中被更名为 router 模块，其中 mill 模块使用最 多。 CAM 模块主要是对造型对象编制刀具路线，通过后处理转换成 NC 程序。93三、Mastercam X4 的安装与启动1.Mastercam X4 的安装 Mastercam X4 的安装界面如图 2-1 所示。安装步骤如下。图 2-1 安装界面 （1）选择安装内容。 （2）确认授权后，输入用户信息。 （3）选择加密狗的解密方式以及尺寸单位。 2.Mastercam X4 的启动 完成软件安装后，用户需要配合专门的加密狗进行解密，才能正常使用 Mastercam X4。 用户可以通过如下三种方式启动 Mastercam X4。 （1）双击桌面上的 Mastercam X4 快捷方式图标。 （2）双击安装目录下的程序运行文件。 （3）执行“开始”→“所有程序”→“Mastercam X4”→“Mastercam X4”命令。 打开 Mastercam X4 后，进入系统默认的主界面。 【技能训练】任务一Mastercam X4 造型设计实例【知识目标】 ? 了解 Mastercam X4 的基本功能； ? 掌握 Mastercam X4 的基本操作，包括二维、三维模型的创建与编辑。 【技能目标】 ? 利用 Mastercam X4 创建机械零件的二维模型； ? 利用 Mastercam X4 创建机械零件的三维模型。 Mastercam X4 有着良好的人机交互界面， 符合 Windows 标准， 方便用户使用。 Mastercam X4 的工作界面如图 2-2 所示，主要由标题栏、菜单栏、工具栏、操作管理器、绘图区、菜 单命令栏、状态栏等组成。94菜单栏 标题栏工具栏菜单命令栏操作管理器绘图区状态栏图 2-2 工作界面（1）标题栏。标题栏显示当前使用的模块、文件名称及打开路径。 （2）菜单栏。菜单栏可以逐级展开，包含了 Mastercam X4 的全部命令。 （3）工具栏。工具栏包含常用菜单命令的按钮。 （4）操作管理器。用户可以通过执行“视图”→“操作管理”命令来显示或取消该区域。 该区域包括“刀具路径” 、 “实体”以及“浮雕”三个选项卡，分别对应对象的刀具路径和实 体的各种信息及操作。 （5）绘图区。绘图区是用户进行绘制的区域，相当于传统意义上的绘图纸。 （6）菜单命令栏。菜单命令栏显示的是用户最新使用过的操作，便于用户进行重复操作。 用户可以拖动菜单命令栏将其置于工作界面的任意位置。 （7）状态栏。状态栏位于工作界面的最下端，用于显示各种绘图状态。通过状态栏，可以 设置构图平面、构图深度、图层、颜色、线型、线宽、坐标系等各种属性和参数。单击每一 部分都会弹出相应的菜单，进而进行相应操作。 Mastercam X4 有着一套完整且功能强大的 CAD 系统，包含二维设计和三维设计，可以 帮助用户较容易地设计出各种复杂的零件。本任务通过典型实例的绘制讲解 Mastercam X4 常用的使用命令。实例一 简单零件的绘制【实例描述】 绘制图 2-3 所示简单零件-底座。图 2-3 底座【实例分析】 图 2-3 所示零件的绘制包括圆弧、圆角矩形、切线的绘制，以及剪切部分和尺寸标注的 操作，其中剪切部分和尺寸标注属于难点。95【相关知识】 （1）剪切方式包含修剪一物体、修剪两物体、修剪三物体、中间修剪以及修剪到点，本 例多采用中间修剪方式。 （2）标注方式有两种：单击工具栏中的“快速标注”按钮 可实现系统的自动标注，选 择要标注的图素可得到所需尺寸；划分标注类型，执行“绘图”→“尺寸标注”命令进行分 类标注。 【操作步骤】 一、绘制中心线 （1）单击工具栏中的“绘点”按钮 ，弹出坐标输入栏，分别输入点坐标（110，0，0） 、 生成四个点。绘点过程（-110，0，0） 、 （0，90，0） 、 （0，-90，0） ，单击“确定”按钮中,为了防止点的位置出现错误，可单击“坐标输入”对话框中的 、 、 按钮，使 X、Y、 Z 文本输入框被锁定。 （2）在状态栏中设置中心线要素，单击工具栏中的“绘制任意线”按钮 ，以四个点为 端点进行连接，生成中心线，如图 2-4 所示。对直线要素进行修改，在绘图区中选择要进行 修改的直线，单击状态栏中的“颜色” 、 “线型”和“线宽” ，弹出窗口如图 2-5 所示，选择 所需选项。图 2-4 绘制中心线（a）（b） 图 2-5 修改直线要素（c）二、绘制矩形 单击工具栏中的“矩形形状设置”按钮 ，弹出“矩形选项”对话框，如图 2-6 所示。96设置矩形宽度为“200” ，高度为“175” ，圆角半径为“6” ，固定的位置选择中心，将鼠标放 置到系统的原点处生成矩形，如图 2-7 所示。图 2-6 设置矩形参数图 2-7 生成矩形三、绘制圆弧 （1）绘制辅助圆。单击工具栏中的“圆心+点”按钮 ，输入圆半径为“65” ，圆心放置到 坐标原点，生成圆，如图 2-8 所示。 （2）更改线宽。因为半径为 65 的圆为辅助圆，应改为细线宽。在绘图区选择要更改线宽的 圆，将鼠标放置到状态栏“线宽”处,点击鼠标右键,弹出设置线宽度对话框,选择细线宽， 如图 2-9 所示，线宽更改后的辅助圆如图 2-10 所示。图 2-8 辅助圆的绘制图 2-9 设置线宽度图 2-10 线宽更改后的辅助圆（3）绘制 ? 25 mm 圆和 R37.5 mm 圆。用“圆心+点”按钮绘制两圆，如图 2-11 所示。图 2-11 圆的绘制四、绘制平行线 单击工具栏中的“绘制平行线”按钮 ，输入偏置“距离”为“6.25” ，选择两边平行， 在绘图区单击要平行的垂直中心线， 生成平行中心线， 以平行中心线与两圆的交点为端点绘 制直线，删除绘制的平行中心线，生成所需的平行线，如图 2-12 所示。97图 2-12 平行线的绘制五、修剪图形 单击工具栏中的“修剪/打断/延伸”按钮 ，选择修剪方式为 ，单击要修剪部分， 生成图形如图 2-13 所示。 六、旋转 单击工具栏中的“旋转”按钮 ，弹出“旋转”对话框，如图 2-14 所示，勾选“复制” 单选按钮，并设置“次数”为“7” ， “旋转角度”为“51.43” ，生成图形如图 2-15 所示。单 击“清除颜色”按钮 ，可清除旋转图素颜色。图 2-13 修剪后的图形图 2-14“旋转”对话框图 2-15 旋转图形七、绘制切线 绘制与两圆弧相切的直线。 选择工具栏中的 “绘制任意线” 按钮 鼠标移到圆弧上捕捉切点，绘制出切线，如图 2-16 所示。 八、修剪图形 单击工具栏中的“修剪/打断/延伸”按钮 分，得到图形如图 2-17 所示。 九、倒圆角 ，选择修剪方式为 ， 单击 “相切” 按钮 ，，修剪删除掉多余部单击工具栏中的“倒圆角”按钮 ，设置“半径”为“3” ， “类型”为“标准” ，设置完 成后，在绘图区单击需要倒圆角的两条线，完成倒圆角操作，如图 2-18 所示。98图 2-16切线绘制图 2-17 图形整理图 2-18 倒圆角十、尺寸标注 单击工具栏中的“快速标注”按钮 ，选择要标注的图素。如果标注尺寸的格式不同， 可执行“设置”→“系统配置”命令，弹出“系统配置”对话框。切换到“标注与注释”选 项卡进行格式设置，如图 2-19 所示，完成尺寸标注后的图形如图 2-20 所示。图 2-19 标注格式设置图 2-20 尺寸标注实例二 拨臂的绘制【实例描述】 绘制图 2-21 所示拨臂。图 2-21 拨臂【实例分析】 图 2-21 所示拨臂的绘制需完成圆弧、切线、平行线、圆角的绘制以及图素修剪、尺寸 标注几个步骤。 【相关知识】 平行线的绘制有两种方法：一种为单击“绘制平行线”按钮 ，输入偏置距离，选择两99边平行，在绘图区单击要平行的垂直中心线，生成平行线；另一种为单体补正画法，单击工 具栏中的“单体补正”按钮 ，弹出“补正”对话框，勾选“复制”单选按钮，输入偏置 距离，再在绘图区选择要偏置的直线，生成所需直线。 【操作步骤】 一、绘制构造线 (1) 单击工具栏中的“绘制任意线”按钮 ，在绘图区绘制两条互相垂直的中心线。再 单击工具栏中的“旋转”按钮 ，分别设置角度为 5°和 20°，生成与垂直中心线夹角分 别为 5°和 20°的构造线。 (2)绘制 R46 mm 圆弧。单击工具栏中的“极坐标圆弧”按钮 在图中用鼠标在适当位置单击，完成圆弧的绘制。 (3)斜线绘制。单击工具栏中的“绘点”按钮 16，0） ，单击“确定”按钮 ，输入两点坐标（13，19，0）和（48， ，绘制连接 ，输入“半径”为“46” ，，完成两点的绘制。单击“绘制任意线”按钮两点的直线。如图 2-22 所示。 小提示：在构造线绘制过程中，应注意线型、线宽、颜色的更换。图 2-22 构造线二、绘制圆和圆弧 单击工具栏中的“圆心+点”按钮 后单击工具栏中的 “极坐标圆弧” 按钮 完成 R4，R8，R10 以及 ? 21， ? 36 的绘制 。完成 ， 根据现有尺寸计算得到 R4 下方的切弧半径为 42，输入“半径”为“42” ，选择坐标原点为圆心，鼠标移动到 R4 mm 的小圆处，单击以确定圆 弧角度，如图 2-23 所示。绘制完成所有圆及圆弧，如图 2-24 所示。图 2-23 圆弧的绘制图 2-24 圆和圆弧的绘制100三、直线绘制 (1)平行线绘制。单击工具栏中的“单体补正”按钮 ，弹出“补正”对话框，勾选“复制”单选按钮，输入偏置距离为“4” ，再在绘图区选择要偏置的直线，生成所需直线。如图 2-25 所示。另外，也可通过绘制 R4 平行线来实现此步骤。 (2)绘制与 R10 mm 圆相切直线。单击工具栏中的“绘制任意线”按钮 ，选择“相切” 按钮 ，将鼠标移动到圆上，捕捉到切点后单击确定直线的第一个端点，为确保绘制出的直 线是水平线，单击 按钮，生成所需直线。 (3)更改线型、线宽及颜色，生成图形如图 2-26 所示。图 2-25 平行线绘制图 2-26 直线的绘制四、修剪图形 单击工具栏中的“修剪/打断/延伸”按钮 ，根据修剪对象的特点选择合适的修剪方 式，完成图素的修剪，修剪后的结果如图 2-27 所示。 五、倒圆角 单击工具栏中的“倒圆角”按钮 成所需圆角，如图 2-28 所示。 ，输入“半径”为“4” ，选择“类型”为标准，生图 2-27 拨臂的修剪图图 2-28 倒圆角六、尺寸标注 单击工具栏中的“快速标注”按钮 ，选择要标注的图素。需要标注直径时，可在半径 标注状态下在键盘上按“D”键，即可实现直径的标注，标注后的图形如图 2-29 所示。101图 2-29 尺寸标注实例三五角星的曲面建模【实例描述】 对图 2-30 所示五角星进行造型设计，图 2-30（a）为去除着色的线框图，图 2-30（b） 为着色后的曲面图。(a)图 2-30 五角星(b)【实例分析】 五角星曲面的绘制要完成多边形、高度线的绘制，绘制过程中需要进行构图面的转换。其 中难点为高度线的绘制以及构图面的转换。 【相关知识】 构图面的设置直接决定高度线的绘制结果。 构图面与视图的概念不同， 视图只是换个角度 观察图形而已，不影响图形的绘制。而构图面是指用户当前要使用的绘图面，与工作坐标系 平行。 【操作步骤】 （1）新建文件。启动 Mastercam X4，单击工具栏中的“新建文件”按钮 。 （2）绘制圆。单击工具栏中的“圆心+点”按钮 ，输入半径为“60” ，选择原点为圆心， 单击“确定”按钮，完成 R60 mm 圆的绘制。 （3）绘制五边形。单击工具栏中的“矩形”下三角按钮，选择“画多边形”命令，如图 2-31 所示，弹出“多边形选项”对话框，如图 2-32 所示，输入边数为“5” ，外接圆半径为 “60” ，勾选“角落”单选按钮，选择角落外接于圆（如是内切于圆，勾选“平面”单选按 钮） ，绘制五边形如图 2-33 所示。 （4）绘制五角星。单击工具栏中的“绘制任意线”按钮 接，生成五角星，如图 2-34 所示。 ，将五边形的五个顶点两两连102图 2-31 选择“画多边形”命令图 2-32 “多边形选项”对话框图 2-33 五边形的绘制图 2-34 五角星的绘制（5）转换构图面。将视图视角设置为等角视图，单击工具栏中的“等视图”按钮 构图平面设置为俯视图，单击“T 俯视图（WCS） ”按钮 ，如图 2-35 所示。；将（6）绘制高度线。单击工具栏中的“绘制任意线”按钮 ，指定直线第一个端点在原点 处，设置长度为“15” ，输入后得到高度线，如图 2-36 所示。将高度线的顶点与内接五边形 的顶点相连接，生成图形如图 2-37 所示。再将高度线的顶点与内接五边形两线交点连接， 生成的图形如图 2-38 所示。图 2-35 构图面的选择图 2-36 高度线的绘制103图 2-37 五角星线条图 2-38 高度线绘制完成后的图形（7）修剪图形。单击工具栏中的“修剪/打断/延伸”按钮 剪的部分，完成图形的修剪，生成图形如图 2-39 所示。，单击按钮，单击需要修图 2-39 修剪后图形（8）生成曲面。这个实例中，我们采用两种曲面生成方法生成所需曲面。 ①网格曲面。单击工具栏中的“网状曲面”按钮 ，单击 按钮，在弹出的“串连选项” 对话框，选择“单体” ，如图 2-40 所示。选择时，注意箭头方向，如图 2-41 所示，第 二条线段单击时，应在靠近红色箭头一端单击，三条头尾相接线段选择完成后，回车，系统 提示选择一个点，选择两线段交点处，生成曲面如图 2-42 所示。单击工具栏中的“图形着 色”按钮 ，生成的图形如图 2-43 所示。图 2-40 “串连选项”对话框图 2-41 串选直线104图 2-42 生成曲面图 2-43 曲面着色②平面修剪。单击工具栏中的“平面修剪”按钮，弹出“串连选项”对话框，选择“单体” ，方法与网格曲面同，选择时注意方向，要保证两条直线头尾相接，如图 2-44 所 示，生成曲面如图 2-45 所示。图 2-44 线条选择图 2-45 生成曲面（9）旋转。单击工具栏中的“旋转”按钮 ，弹出“旋转”对话框，如图 2-46 所示，选 择复制模式，输入复制数目为“5” ，角度为“72°” ，单击“确定”按钮 ，生成旋转复制 图形，确认无误后，单击“清除颜色”按钮 ，生成五角星曲面，如图 2-47 所示。图 2-46 “旋转”对话框图 2-47 五角星曲面实例四轴承座的实体建模【实例描述】 对图 2-48 所示轴承座进行三维实体绘制，相关参数如图 2-49（a）、图 2-49（b）所示。105图 2-48 轴承座三维图(a)图 2-49 轴承座二维图(b)【实例分析】 轴承座的建模包括圆柱实体、拉伸实体、实体的布尔运算以及倒圆角的操作，其中布尔 运算是建模完成的难点。 【相关知识】 布尔运算是实体造型中的一种重要手段， 可以实现复杂形体的建模。 布尔运算包括求交、 求差和求并。布尔求并是将两个以上的实体连成一个整体。布尔求差是对于两个交错实体， 从一个实体中挖去另一个实体部分的图形。布尔求交是得到两个交错实体交错部分的图形。 【操作步骤】 一、新建文件 启动 Mastercam X4，单击工具栏中的“新建文件”按钮 。 二、打开操作管理器 打开“视图”菜单，选择“切换操作管理”命令，如图 2-50 所示，或者使用“ALT+O”组 合键，两种方法都可以打开操作管理器。 三、二维图形绘制 按“F9”键显示坐标系，进行二维平面绘制。 （1）绘制矩形。单击工具栏中的“俯视图”按钮 ，再单击“矩形”按钮 ，在下拉列表中选择“矩形形状设置”命令，如图 2-51 所示，弹出“矩形选项”对话框，如图 2-52 所示。设置矩形宽度为“200” ，高度为“120” ，圆角半径为“20” ，形状为“矩形” ，选择矩 形中心定位，单击“确定”按钮 。设置完成后，选择坐标原点作为矩形中点绘制圆角矩形， 如图 2-53 所示。106图 2-50 调出操作管理器图 2-51 圆角矩形绘制图 2-52 “矩形选项”对话框图 2-53 圆角矩形（2）绘制圆。单击工具栏中的“圆心+点”按钮 ，输入半径为“10” ，捕捉圆角矩形圆角 部分圆心为圆心，为保证绘制过程中圆的半径一直为 10 mm，单击半径按钮，使得半径锁定 为 10 ，绘制 4 个 R10 mm 的圆，得到图形如图 2-54 所示。图 2-54 圆的绘制四、创建拉伸实体 在工具栏空白处右击，弹出快捷菜单，如图 2-55 所示，选择“Solids”命令，弹出实 体工具栏。 单击工具栏中的“等视图”按钮 ，将视图视角设置为等视图。再单击实体工具栏中 的“挤出实体”按钮 ，在弹出的“串连选项”对话框中设置图素选择方式为“串连”方 式 ，选择时注意箭头方向，如图 2-56 所示。弹出参数设置对话框，如图 2-57 所示，输 入拉伸长度为“20” ，生成的实体如图 2-58 所示。107图 2-55 命令调用图 2-56 图素选择图 2-57 拉伸实体参数设置图 2-58 拉伸实体五、创建圆柱体 （1）创建水平圆柱体。单击工具栏中的“画圆柱体”按钮 ，弹出“圆柱体”对话框，如 图 2-59 所示。勾选“S 实体”单选按钮， 输入底部半径分别为“40” 和“55” ， 高度为“120” ， 起始角度为“0°” ，终止角度为“180°” ，在“轴”选项区中勾选“Y”单选按钮，生成图 形如图 2-60 所示。108图 2-59 水平圆柱体参数设置图 2-60 水平圆柱体（2） 创建垂直圆柱体。 操作同步骤 （1） ， 设置相关参数， 输入底部半径分别为 “10” 和 “20” ， 高度为“65” ，指定轴线方向为“Z” ，参数设置如图 2-61 所示，生成图形如图 2-62 所示。图 2-61 垂直圆柱体参数设置图 2-62 圆柱体实体六、实体管理器 在操作管理器“实体”选项卡中设置实体参数，将底部半径为 40 mm 的水平圆柱体高 度改为“135” ，如图 2-63 所示，底部半径为 10 mm 的垂直圆柱体高度改为“70” 。参数修改 完成后， 实体管理器中修改参数的实体出现红色叉标记， 如图 2-64 所示， 单击 按钮， 参数修改后生成的实体如图 2-65 所示。图 2-63 参数修改图 2-64 实体管理器图 2-65 修改后实体七、实体布尔运算 （1）实体差集运算。单击工具栏中的“A 布尔运算-结合”按钮 的下三角按钮，选择“V 布尔运算-切割”命令，如图 2-66 所示。先单击底部半径为 55 mm 的半圆柱，再单击 底部半径为 40 mm 的半圆柱，如图 2-67 所示，按“Enter”键确定选择，生成图形如图 2-68 所示。109图 2-66 布尔命令图 2-67选择操作对象图 2-68 实体差集运算结果（2）实体并集运算。单击工具栏中的“A 布尔运算-结合”按钮，在绘图区中选择需要求并的实体，如图 2-69 所示，按“Enter”键确定选择，得到的图形如图 2-70 所示。图 2-69 对象选择图 2-70 实体并集运算结果（3）实体差集运算。操作同步骤（1） ，系统提示选择需要求差的对象时，在绘图区先选择 要挖孔的实体，再选择被挖去的小圆柱体，如图 2-71 所示，按“Enter”键确定选择，得到 的图形如图 2-72 所示。图 2-71 对象选择图 2-72 实体差集运算结果八、修剪图形 （1）实体生成曲面。单击工具栏中的“线架实体”按钮 ，去除颜色，显示线框。单击“依 照实体产生曲面”按钮 ，在选择生成曲面的实体时，注意观察鼠标，出现平面图标时单 击，如图 2-73 所示，生成曲面如图 2-74 所示。着色状态下，无法分辨实体和曲面，需在线 框状态下确定是否成功生成曲面。图 2-73 对象选择图 2-74 生成曲面（2）修剪图形。 ①底座修剪。单击工具栏中的“实体修剪”按钮 ，系统提示选择要修剪的实体，注意观察鼠标光标处，出现立体图标时单击，如图 2-75 所示。弹出“修剪实体”对话框，如 图 2-76 所示，勾选修剪到“曲面”单选按钮，系统弹出提示选择曲面，在绘图区单击要选 择的曲面，如图 2-77 所示。确定后弹出对话框，要求选择保留部分。底座部分不能直接选 择保留方向，选中“全部保留”复选框，见图 2-76。生成图形后，删除不需要部分便可获 得所需实体，如图 2-78 所示。110图 2-75 选择要修剪的实体图 2-76 “修剪实体”对话框图 2-77 曲面选择图 2-78 删除实体②轴承孔的修剪。操作步骤①。选择要修剪的实体为圆柱体，如图 2-79 所示， “修剪实 体”对话框参数设置见图 2-76，单击修剪到的曲面如图 2-80 所示，注意箭头方向，确定保 留部分。如无法确定方向，可先选中“全部保留”复选框，再进行手动删除，生成实体如图 2-81 所示。图 2-79 要修剪实体图 2-80 曲面选择图 2-81 生成实体九、倒斜角 单击工具栏中的“倒角”按钮 ，系统提示选择要倒角的图素，在绘图区单击要倒角 的边，注意观察鼠标光标，如图 2-82 所示。按“Enter”键确认选择后，弹出“实体倒角参 数”对话框，设置“距离”为“2” ，如图 2-83 所示，确认操作生成的实体如图 2-84 所示。111图 2-82 倒角对象选择图 2-83 参数设置对话框图 2-84 倒角后生成实体任务二Mastercam X4 加工实例【知识目标】 掌握 Mastercam X4 的数控加工功能，包括刀具路径的通用设置、二维刀具路径的操作 和三维刀具路径的操作。 【技能目标】 ? 利用 Mastercam X4 完成零件二维加工的方法和步骤； ? 利用 Mastercam X4 完成零件三维加工的方法和步骤。 数控编程是指从零件设计到获得合格的数控加工程序的全过程， 其最主要的任务是通过 计算得到加工走刀中的刀位点， 即获得刀具运动的路径。 对于多轴加工还要给出刀轴的矢量。 数控编程中的关键技术包括零件几何建模技术、 加工参数合理设定、 刀具路径仿真和后处理 技术。一、零件几何建模技术绘制被加工零件的几何模型是数控编程的前提和基础。 复杂零件建模的主要技术是以曲 面建模技术为基础的。Mastercam X4 获得零件模型的方法有三种：直接利用 Mastercam X4 软件中的现成模型、直接利用 Mastercam X4 软件中的 CAD 模块进行零件造型和将其他软件 生成的零件模型转换为 Mastercam X4 允许的格式来完成数据转换。二、加工参数合理设定虽然使用 Mastercam X4 软件进行仿真加工时即使加工参数设置不合理也能完成仿真加 工， 但是数控加工的效率和质量与加工参数的设置有很大的关系。 有实际生产经验的使用者 可以较好地完成参数的合理设置，获得较符合实际的数控（NC）代码。加工参数的合理设置 包括两方面的内容，即加工工艺分析规划和加工参数设置。 加工工艺分析规划的合理选择决定了数控加工的效率和质量，其目标是在满足加工要 求、机床正常运行的前提下尽可能地提高加工效率。 加工参数设置包括切削方式设置、 加工对象设置、 刀具和机床参数设置及加工程序设置，112通过加工参数的设置来实现零件的加工编程。三、刀具路径仿真刀具路径仿真可以用于检查加工过程中的过切或欠切、刀具与机床或工件的碰撞问题。 通过刀具路径仿真可以在加工之前发现问题， 从而及时进行参数修改， 以获得合理的刀具路 径。四、后处理技术后处理技术可以将前置处理的数据转化为数控加工程序，生成格式有 NC 和 NCI 两种， 可根据具体机床选择合适的格式。 后处理生成的数控程序一般不能直接输入机床使用， 需对 程序进行检查，检查无误后方可进行零件加工。子任务一 Mastercam X4 二维加工二维加工所产生的刀具路径在切削深度方向上是不变的。 在铣削加工中， 当进行下一层 加工时 Z 轴才单独进行动作，实际加工是靠 X、Y 两轴联动实现的。 Mastercam X4 在进行二维加工时有四种加工方法，分别是外形铣削、挖槽加工、平面 铣削和钻孔加工。 二维加工的基本步骤如下。 （1）创建基本图形。 （2）选择需要的机床，设置工作参数。 （3）新建一个刀具路径，根据系统的提示选择基本图形。 （4）选择刀具并设置刀具参数。 （5）设置加工参数。 （6）效验刀具路径。 （7）真实加工模拟。 （8）后处理。实例一外形铣削【实例描述】 绘制一个如图 2-85 所示图形，图中标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。图 2-85 外形铣削加工零件【实例分析】 本例是仿真加工的第一个实例，根据加工对象的特点，可采用外形铣削的加工方法。外形 铣削是刀具按照指定的轮廓进行加工。 图 2-85 所示图形的外形铣削过程中包括机床的选择、 新建刀具路径、刀具的设置、加工参数的设置、刀具路径的效验以及真实加工模拟。 【相关知识】113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、所有实体以及所有图素。根据具体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。一旦补偿方向相反，会造成加工的零件外形尺寸变大或变小， 差值为刀具的半径值。 【操作步骤】 （1）创建基本图形。绘制一个如图 2-85 所示的加工零件，图中标注为零件加工时需要 保证的尺寸。 （2）选择机床和设置工件毛坯。执行“机床类型”→“铣床”→“默认”命令，即选择 系统默认的铣床来进行加工，如图 2-86 所示。机床选择完成后，进行毛坯设置。图 2-86 选择机床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。 将操作管理器切换到“刀具路径”选项卡，如图 2-87 所示，单击“刀具设置”选项， 弹出“机器群组属性”对话框，如图 2-88 所示。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。本例图形中心在原点，因此，毛坯中心放在原 点处。如需另行确定，单击 按钮进行选择或直接输入坐标。毛坯确定后，选中“显示”复 选框，并选中“适度化”复选框，勾选“线架加工”单选按钮，如图 2-89 所示。图 2-87 加工路径管理器图 2-88 “机器群组属性”对话框图 2-89 完成的毛坯效果（3）启动外形加工。执行“刀具路径”→“外形铣削”命令，如图 2-90 所示，弹出“输 入新 NC 名称”对话框，如图 2-91 所示。文件名确定后弹出“串连选项”对话框，单击 ， 在绘图区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 2-92 所示箭头方向。114图 2-90 外形铣削 图 2-91 设置文件名 （4）选择刀具。步骤（3）中选择好图形后单击“确定”按钮图 2-92 选择图素 ，弹出“2D 刀具路径-外形参数”对话框，如图 2-93 所示，单击“刀具” ，再单击 按钮，弹出刀具库，如 图 2-94 所示。刀具库中共有 12 种类型的 328 把刀，实际上有 331 把刀。单击 按钮， 弹出“刀具过滤设置”对话框，如图 2-95 所示，选择刀具类型，设置参数刀具直径“等于” “10” ，刀库出现与输入条件相符的刀具，双击刀具选入刀具，如图 2-96 所示，可根据需要 进行刀具参数设置，也可单击 按钮由系统计算，结果如图 2-97 所示。图 2-93 外形铣削参数设置图 2-94 刀库图 2-95 刀具过滤图 2-96 刀具设置115图 2-97 参数计算 （5）设置切削参数。将“2D 刀具路径-外形参数”对话框切换到“切削参数”选项卡， 如图 2-98 所示。设置“补正方向”为“左” ， “校刀位置”为“刀尖” 。单击“分层切削”选 项，如图 2-99 所示，在“粗加工”选项区设置“次数”为“4” ， “间距”为“5” ；在“精加 工”选项区设置“次数”为“1” ， “间距”为“0.5” 。图 2-98 切削参数设置图 2-99 分层切削参数设置 （6）共同参数的设置。在“2D 刀具路径-外形参数”对话框中单击“共同参数”选项卡， 如图 2-100 所示。设置“深度”为“-22” ，其他参数保持系统默认值，单击“确定”按钮 ， 完成参数设置。需要注意的是，深度必须设置为负值。116图 2-100 分层对话框 （7）效验刀具路径。单击操作管理器“刀具路径”选项卡中的“刀具路径模拟”按钮 ， 如图 2-101 所示，弹出“刀路模拟”对话框，如图 2-102 所示，在对话框中设置刀具、夹头 等参数。 另外， 可通过刀具路径模拟工具栏 控制模拟加工的开始、速度等，生成的刀具路径如图 2-103 所示。图 2-101 操作管理器图 2-102 刀具路径管理对话框图 2-103 刀具路径模拟（8）真实加工模拟。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 ，弹出图 2-104 所示“验证”对话框。单击“确定”按钮 后，进行加工模拟，生成结 果如图 2-105 所示。如果加工结果达不到要求，可单击操作管理器中的参数设置，修改相关 参数。修改后， “刀具路径”选项卡相应部位出现“×” ，如图 2-106 所示，单击“重建所有 已选择的操作”按钮 ，再次进行实物加工模拟。117图 2-104 模拟加工对话框 图 2-105 模拟加工效果 图 2-106 修改参数 （9） 后处理在确认刀具路径正确后， 可生成 NC 加工程序。 单击操作管理器 “刀具路径” 选项卡中的“后处理已选择的操作”按钮 ，弹出“后处理程式”对话框，如图 2-107 所 示，选择生成文件类型为 NC，生成代码如图 2-108 所示。图 2-107 “后处理程式”对话框图 2-108 生成代码实例二挖槽加工【实例描述】 绘制一个如图 2-109 所示图形，图中标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。图 2-109 基本图素 【实例分析】 本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的选择以及刀具直径的大小， 要避免在拐 角处出现未加工毛刺。 【相关知识】 对于挖槽加工而言，重点在于切削方法的选择，切削方式直接影响挖槽加工的效果。系 统提供的挖槽加工切削方式有双向、等距环切、平行环切、平行环切清角、依外形环切、高 速切削、单向和螺旋切削八种。可根据加工对象选择合适的方式。对于初学者，很难从八种 方式中选出最合适的切削方式。因此，可以先选择其中的一种切削方式，若模拟加工效果不 理想，可更改切削方式，直到满足需要为止。 【操作步骤】 一、创建基本图形118创建基本图形，矩形中心放在坐标原点处（X0，Y0，Z0） ，尺寸见图 2-109。 二、选择机床和设置工件毛坯 执行“机床类型”→“铣床”→“默认”命令，然后在操作管理器“刀具路径”选项卡中 单击“材料设置”选项，单击 按钮，系统计算出图素的长度为“115” ，宽度为“85” ， 输入毛坯厚度为“20” ，毛坯中心在原点，如图 2-110 所示。图 2-110 毛坯设置 三、启动挖槽加工和选择刀具 执行“刀具路径”→“标准挖槽”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”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 2-111 所示。单击“确定”按钮 后，弹出“2D 刀具路径-标准挖槽”对话 框，如图 2-112 所示。单击“刀具”选项，选择一把直径为 5 的平底铣刀，并设置刀具的加 工参数，如图 2-113 所示。图 2-111 加工对象选择图 2-112 标准挖槽参数设置119图 2-113 “2D 刀具路径-标准挖槽”对话框 四、设置加工参数 在 “2D 刀具路径-标准挖槽” 对话框中， 单击 “切削参数” 选项设置挖槽参数， 如图 2-114 所示。单击“粗加工”选项，弹出相关参数设置栏，选择“双向”切削方式，如图 2-115 所示。单击“深度切削”选项设置相关参数，如图 2-116 所示。图 2-114 挖槽参数设置图 2-115 挖槽参数设置120图 2-116 深度切削参数设置 五、设置共同参数 在“2D 刀具路径-标准挖槽”对话框中，单击“共同参数”选项， 设置“深度” 为 “-10” ， 其他参数保持系统默认值，如图 2-117 所示。图 2-117 共同参数设置 六、模拟及后处理 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 显示刀具路径，如图 2-118 所示。单击“模拟已选择的操作”按钮 ，生 成刀具路径仿真，如图 2-119 所示。单击“验证已选择的操作”按钮 进行加工仿真，生 成加工结果如图 2-120 所示。经观察发现，加工完的工件出现悬空的毛坯没有被加工到，可 单击 “2D 刀具路径-标准挖槽” 对话框中的 “粗加工” 选项，更换加工方法为 “依外形环切” ， 单击“重建所有已选择的操作”按钮 ，重新进行实际加工仿真，加工结果如图 2-121 所 示。确认后，生成 NC 文件，如图 2-122 所示。121图 2-118 刀具路径图 2-119 刀具路径仿真图 2-120 实际加工仿真图 2-121 修改后的加工结果图 2-122 NC 文件实例三钻孔加工【实例描述】 绘制图 2-123 所示图形，图中标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。图 2-123 基本图素 【实例分析】 本例主要加工 4 ? ? 20 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加 工，孔的大小由钻头尺寸决定，用户只需指定需要钻孔的位置。 【相关知识】 刀具选择有两种方法： 一种是从系统提供的刀具库中， 通过设置过滤选项选择出合适的刀 具，通常采用该方法；另一种是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，方便下次调用。 【操作步骤】 一、创建基本图形 创建基本图形，矩形中心放在坐标原点，尺寸见图 2-123。 二、选择机床和设置工件毛坯 执行“机床类型”→“铣床”→“默认”命令，在操作管理器单击“材料设置”选项，单 击 按钮，再手动输入毛坯“厚度”为“20” ，设置完成，如图 2-124 所示。122图 2-124 毛坯设置 三、启动钻孔加工 执行“刀具路径”→“钻孔”命令，弹出图 2-125 所示“选取钻孔的点”对话框，选择“限 定半径”的选择方式，输入“直径”为“20” ，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，如图 2-126 所示，选择刀具路径类型为“钻孔” 。图 2-125 “选取钻孔的点”对话框图 2-126 参数设置四、选择刀具和设置加工参数 选好孔中心后，单击“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，选择直径为 20 的钻头完成本次加工，如图 2-127 所示。单击“共同参数”选项，设 置“深度”为“-30” ，其他参数保持系统默认值，如图 2-128 所示。123图 2-127 刀具设置图 2-128 共同参数设置 五、模拟及后处理 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 ，生成模拟路径 如图 2-129 所示。若模拟刀具路径符合要求，单击“验证已选择的操作”按钮 进行仿真验 证，生成结果如图 2-130 所示。验证完成后，单击“后处理已选择的操作”按钮 生成 NC 代码，如图 2-131 所示。图 2-129 刀具路径模拟图 2-130 仿真验证结果124图 2-131 NC 代码实例四平面铣削【实例描述】 对实例三中外形铣削后的零件进行平面铣削， 图中标注尺寸为加工后需要保证的尺寸。 【实例分析】 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、一刀式以及动态。当刀具直径大于加工面时，可采用一刀式。本例采 用双向加工的铣削方式。 【相关知识】 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，也可以单独操作。如果要同时选取两个操作， 单击操作管理器中的“选择所有的操作”按钮 可实现全部选择。 【操作步骤】 一、创建基本图形 本例采用外形铣削后的零件作为实例，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。 二、启动平面加工和选择刀具 执行“刀具路径”→“平面铣”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-平面加工”对话框，如图 2-132 所示。单击“刀具”选项，按照前面介绍的刀具 过滤的方法从刀库中选择直径为 50 的面铣刀，如图 2-133 所示。图 2-132 参数的设置125图 2-133 刀具的选择 三、设置加工参数 在“2D 刀具路径-平面加工”对话框中单击“切削参数”选项，在“类型”下拉列表中选 择 “双向” ， 相关参数的设置如图 2-134 所示。 单击 “共同参数” 选项， 输入 “深度” 为 “-2” ， 其他参数保持系统默认值，如图 2-135 所示。图 2-134 面铣加工路径图 2-135 共同参数设置 四、模拟及后处理 设置完所有参数后，单击操作管理器中的“模拟已选择的操作”按钮 ，生成的刀具路 径如图 2-136 所示。此时有两个操作，在模拟过程中，两段加工可以一起操作，也可以单独 操作。仿真加工结果分别如图 2-137 和图 2-138 所示。要同时选取两个操作，单击“选择所 有的操作”按钮 可实现全部选择。126图 2-136 刀具路径模拟图 2-137 平面铣仿真结果 图 2-138 外形铣削+平面铣削仿真结果实例五曲柄的加工【实例描述】 对曲柄进行加工，相关尺寸如图 2-139 所示。图 2-139 曲柄 【实例分析】 要加工曲柄需要进行外形铣削、平面铣削、钻孔以及挖槽加工，因此，本实例是一个二维 加工的综合应用。 【相关知识】 由于本例是一个综合应用的实例， 在进行加工路径设置时， 必须注意四种二维方法的加工 顺序。加工顺序的设置对加工效果会有所影响。 【操作步骤】 一、绘制曲柄的几何图形 （1）启动 Mastercam X4，单击工具栏中的“新建文件”按钮 ，按“F9”键调出坐标系。 （2）单击工具栏中的“T 俯视图（WCS） ”按钮 ，将构图平面设置为俯视图。 （3）在状态栏中设置线条属性为 ，颜色为红色。单击工具栏中的 “绘制任意线”按钮 ，选择坐标原点作为直线起点，选择“水平”直线模式 ，输入“长 度”为“250” ；过原点绘制垂直线，选择“垂直”直线模式 ，输入“长度”为“65” 。单 击工具栏中的“单体补正”按钮 ，在弹出的“补正”对话框中输入偏置距离为“250” ， 确定后在绘图区单击要进行偏置的直线，生成所需直线。再单击工具栏中的“T 修剪/打断/ 延伸”按钮 ，输入延伸长度为“65” ，单击垂直线尾端，绘制图形如图 2-140 所示。 （4）单击工具栏中的“圆心+点”按钮 ，输入“直径”为“100” ，单击中心线交点作 为圆心，生成所需的圆。进行同样操作，输入“直径”分别为“40” 、 “24” 、 “60” ，得到所 需四个整圆。 再单击 “切弧” 按钮 进行绘制， 选择 “切二物体” ， 输入 “半径” 为 “380” ， 在绘图区选择图素，生成图形如图 2-141 所示。127图 2-140 构造线的绘制 图 2-141 曲柄 二、仿真加工 （1）选择机床。执行“机床类型”→“铣床”→“默认”命令，如图 2-142 所示。 （2）设置工件毛坯。单击操作管理器“刀具路径”选项卡中的“材料设置”选项，如图 2-143 所示，弹出“机器群组属性”对话框，在“显示”选项区中勾选“实体”单选按钮， 单击 按钮，手动输入厚度为“30” ，具体设置如图 2-144 所示。单击“确定”按钮 ， 生成毛坯如图 2-145 所示。图 2-142 机床的选择图 2-143 操作管理器图 2-144 材料设置图 2-145 生成毛坯（3）平面铣刀具路径。 ①加工对象选择。为了方便进行平面铣图素的选择，绘制一个和毛坯尺寸相同的长 330，宽为 130 的矩形。执行“刀具路径”→“平面铣”命令，如图 2-146 所示，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 后，弹出“串连选项” 对话框。打开图素选择对话框，用“串连”选项 选择矩形为加工对象，如图 2-147 所128示，弹出“2D 刀具路径-平面加工”对话框。图 2-146 刀具路径-平面铣 图 2-147 加工对象的选择 ②刀具设置。在“2D 刀具路径-平面加工”对话框中单击“刀具”选项，在显示刀具的 空白处右击，在弹出的快捷菜单中选择“创建新刀具”命令，如图 2-148 所示，弹出“定义 刀具-Machine Group-1”对话框，选择“面铣刀” ，如图 2-149 所示。此时自动切换到“面 铣刀”选项卡，具体设置如图 2-150 所示。设置完成后，如果以后还要调用这把刀具，就单 击 按钮，将此刀具存入刀具库。另外，还应该根据具体情况输入进给率、下刀 速率、提刀速率等参数。作为初学者，可单击 按钮，让系统自动计算得到所需 参数。如图 2-151 所示。图 2-148 创建新刀具图 2-149 刀具类型图 2-150 刀具参数设置 图 2-151 参数计算 ③切削参数设置。在“2D 刀具路径-平面加工”对话框中单击“切削参数”选项，设置 “类型”为“双向” ，并勾选“顺铣”单选按钮，如图 2-152 所示。129图 2-152 切削参数设置 ④共同参数设置。在“2D 刀具路径-平面加工”对话框中单击“共同参数”选项，设置“深 度”为“-2” ，如图 2-153 所示，单击“确定”按钮 完成设置。图 2-153 共同参数设置 ⑤生成刀具路径。平面铣相关参数设置完成后，单击操作管理器中的“模拟已选择的 操作”按钮 ，生成的刀具路径如图 2-154 所示。模拟操作符合工件要求，单击“验证 已选择的操作”按钮 进行模拟加工，生成结果如图 2-155 所示。图 2-154 刀具路径模拟 图 2-155 平面铣仿真结果 （4）挖槽加工刀具路径。 ①加工对象选择。先绘制要进行挖槽的加工对象的绘制，再单击“串连补正”按钮 ， 用“串连”选项选择进行补正的对象， 如图 2-156 所示。需要注意的是，单击红色箭头方向， 红色箭头是选择对象的尾部。确定补正对象后，弹出“串连补正”对话框，输入补正距离为 “10” ，如图 2-157 所示，单击“确定”按钮 ，生成图形如图 2-158 所示。执行“刀具路 径”→“标准挖槽”命令，弹出“串连选项”对话框，用“串连”选项 选择图素，如图 2-159 所示，弹出“2D 刀具路径-标准挖槽”对话框。130图 2-156 补正图素选择图 2-157 补正参数设置图 2-158 补正生成图形 图 2-159 图素选择 ②刀具设置。 在 “2D 刀具路径-标准挖槽” 对话框中单击 “刀具” 选项， 再单击 按钮，在刀具库中选择直径为 8 mm、刀具角度为 1 mm 的圆鼻刀并双击，其即出现在“刀 具号码”选项区，再双击，弹出“定义刀具-Machine Group-1”对话框，如图 2-160 所示。 单击 按钮，由系统自动计算刀具的加工参数，如图 2-161 所示。图 2-160 刀具设置 图 2-161 加工参数设置 ③切削参数设置。在“2D 刀具路径-标准挖槽”对话框中单击“切削参数”选项，具体 设置如图 2-162 所示。单击左侧“切削参数”下的“粗加工”选项，选择“平行环切清角” 的切削方式，如图 2-163 所示；单击左侧“切削参数”下的“精加工”选项进行壁边加工 的设置，具体设置如图 2-164 所示。131图 2-162 切削参数设置图 2-163 粗加工设置图 2-164 精加工设置 ④共同参数设置。在“2D 刀具路径-标准挖槽”对话框中单击“共同参数”选项，由于 前面进行了平面铣削，铣去了 2 mm 深度，所以此处进行挖槽深度设置时要将这 2 mm 深度 包括在内，故设置“深度”为“-8” ，如图 2-165 所示。由于挖槽深度较大，为了保证挖 槽质量，可进行分层挖槽。单击“切削参数”下的“深度切削”进行设置，选中“深度切 削”复选框，设置“最大粗切步进量”为“4” ，如图 2-166 所示。132图 2-165 共同参数设置图 2-166 深度切削设置 ⑤生成刀具路径。挖槽加工相关参数设置完成后，单击操作管理器中的“模拟已选择 的操作”按钮 ，生成的刀具路径如图 2-167 所示。若模拟操作符合工件要求，单击“验 证已选择的操作”按钮 进行模拟加工，生成结果如图 2-168 所示。图 2-167 刀具路径模拟 图 2-168 挖槽加工仿真结果 （5）钻孔加工刀具路径。 ①加工对象选择。执行“刀具路径”→“钻孔”命令，弹出图 2-169 所示的“选取钻孔 的点”对话框，单击“在屏幕上选取钻孔点的位置”按钮 。选择φ 40 mm 圆的圆心 作为孔的中心，弹出“2D 刀具路径-钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔”对话框。 ②刀具设置。在“2D 刀具路径-钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔”对话框中单击“刀具” 选项，再单击 按钮在系统打开的钻孔加工参数对话框的刀具参数选项卡中，选 择φ 40 mm 钻头，在“刀具号项”选项区双击该刀具，具体参数如图 2-170 所示，单击 按钮，由系统自动计算刀具的加工参数。钻头为定尺寸刀具，不需要设置133半径补偿。图 2-169 选择钻孔操作图 2-170 钻孔刀具设置③加工参数设置。在“2D 刀具路径-钻孔/全圆铣削深孔钻-无啄孔”对话框中单击“共 同参数”选项，设置钻孔相关参数，其中， “深度”设置为“-45” ，单击“确定”按钮 完 成设置，如图 2-171 所示。图 2-171 共同参数设置 ④生成加工路径。对于 ? 24 的孔，根据上述步骤进行相关设置，刀具选择φ 24 mm 的钻 头，其他参数同 ? 40 mm 孔的设置。钻孔加工相关参数设置完成后，按“Shift”键选择两 个钻孔操作，如图 2-172 所示。单击操作管理器中的“模拟已选择的操作”按钮 ，生成 进刀具路径如图 2-173 所示。模拟操作符合工件要求，单击“验证已选择的操作”按钮 行模拟加工，生成结果如图 2-174 所示。134图 2-172刀具路径模拟图 2-173刀具路径模拟图 2-174 钻孔加工仿真结果（6）外形铣削加工刀具路径。 ①加工对象选择。执行“刀具路径”→“外形铣削”命令，弹出“串连选项”对话框， 用“串连”选项 选择图素，如图 2-175 所示，弹出“2D 刀具路径-外形参数”对话框。 与其他加工不同，外形铣削在进行图素选择时，要注意箭头方向，因为箭头方向涉及刀具 路径设计的相关问题。 ②刀具设置。在“2D 刀具路径-外形参数”对话框中单击“刀具”选项，从刀库中选择 φ 10 mm 的圆鼻刀及其他参数，单击 按钮由系统自动计算刀具的加工参数， 如图 2-176 所示。图 2-175 外形铣削对象选择 图 2-176 刀具参数设置 ③切削参数设置。在“2D 刀具路径-外形参数”对话框中单击“切削参数”选项，如 图 2-177 所示。根据箭头方向设置“补正方向”为“右” ， “校刀位置”为“刀尖” 。135图 2-177 外形铣削参数设置 ④共同参数设置。在“2D 刀具路径-外形参数”对话框中单击“共同参数”选项，设置“深 度”为“-35” （毛坯厚度设置为 30 mm） ，如图 2-178 所示。由于铣削深度较大，一次加工 难获得好的加工效果，所以需要分层加工。单击“切削参数”下的“分层切削”选项，设置 粗加工“间距”为“5” ，单击“确定”按钮 完成设置，如图 2-179 所示。图 2-178 铣削深度设置图 2-179 分层铣削参数设置 ⑤生成加工路径。外形铣削加工相关参数设置完成后，单击操作管理器的“模拟已选择 的操作”按钮 ，生成的刀具路径如图 2-180 所示。若模拟操作符合工件要求，单击“验 证已选择的操作”按钮 进行模拟加工，生成结果如图 2-181 所示。图 2-180 刀具路径模拟 图 2-181 外形铣削加工仿真结果 三、实体加工模拟 （1）转换视图。单击工具栏中的“I 等视图（WCS） ”按钮 。 （2）选择和刷新轨迹。在操作管理器“刀具路径”选项卡中单击操作时，只有一个操作会136被选中。如果想要选择所有操作，单击管理器中“选择所有的操作”按钮 作会在相应位置出现一个标记，如图 2-182 所示。。被选中的操（3）模拟刀具路径。单击操作管理器中的“模拟已选择的操作”按钮 ，弹出“刀路模拟” 对话框，可以对选中的操作进行模拟，刀具路径如图 2-183 所示。 （4）模拟实体加工。单击操作管理器中的“验证已选择的操作”按钮 ，弹出“验证”对 话框，模拟效果如图 2-184 所示。图 2-182 选择所有操作 图 2-183 刀具路径模拟 图 2-184 仿真加工结果 四、后处理 单击操作管理器中的“后处理已选择的操作”按钮 ，弹出图 2-185 所示的“后处理 程式”对话框。选中“NC 文件”复选框，单击“确定”按钮 ，弹出“另存为”对话框， 输入文件名和保存位置，如图 2-186 所示。生成 NC 文件，如图 2-187 所示。图 2-185 “后处理程式”对话框图 2-186 “另存为”对话框图 2-187 NC 代码子任务二Mastercam X4 三维加工137三维加工主要用于加工曲面或实体表面等复杂型面。与二维加工不同，三维加工是 X、Y 、Z 三轴联动，包括多轴加工在内的加工方法。三维加工与人工编程相比，效率更 高，且不易出错。三维加工操作相对较难，需要考虑的因素也相对复杂。 一、放射状加工 放射状加工是以某一点为中心向外发散的一种刀具路径，适用于回转表面的加工。 例如，采用粗加工放射状加工方式加工图 2-188 所示对象。步骤如下。图 2-188 放射状加工对象 （ 1）启动 Mastercam X4 ，单击工具栏中的“新建文件”按钮 。 （ 2）执行“机床类型”→“铣床”→“默认”命令。 （ 3）执行“刀具路径”→“曲面粗加工”→“粗加工放射状加工”命令，弹出“选取 工件的形状”对话框。勾选“凸”单选按钮，单击“确定”按钮 ，完成工件形状的 选择，如图 2-189 所示。图 2-189 工件形状的选择 （ 4）确认选择后，要求选择加工曲面，单击半球体，弹出“刀具路径的曲面选取”对 话框，如图 2-190 所示。单击“干涉”选项区的 按钮，选择平面作为干涉面，如图 2-191 所示。选择原点为放射状加工的放射中心。图 2-190 放射状加工对象 图 2-191 干涉面的选择 （ 5）设置放射状加工参数，首先，选择合适的刀具进行加工。为了获得较好的加工 效果，本例选择 φ 16 mm 的球刀，相关参数设置如图 2-192 所示。138图 2-192 刀具路径参数的设置 （ 6）设置曲面加工参数，在“曲面粗加工放射状”对话框“曲面加工参数”选项卡中， 设置“校刀位置”为“刀尖”，“参考高度”为“ 25”，相关参数如图 2-193 所示。图 2-193 曲面加工参数的设置 （ 7）设置放射状粗加工参数，将“曲面粗加工放射状”对话框切换到“放射状粗 加工参数”选项卡，具体参数设置如图 2-194 所示。图 2-194 加工参数的设置 （ 8）参数设置完成后，单击操作管理器中的“切换已选取的刀具路径显示操作”按 钮 ，生成的刀具轨迹如图 2-195 所示，单击“模拟已选择的操作”按钮 ，生成的刀 具路径模拟效果如图 2-196 所示。若模拟操作符合工件要求，单击“验证已选择的操作” 按钮 ，仿真加工结果如图 2-197 所示。139图 2-195 刀具轨迹图 2-196 刀具路径模拟图 2-197 仿真加工结果二、等高轮廓加工 等高轮廓加工是指刀具一层一层地切削材料，经一层外形铣削实现要求的形状后， 再进行 Z 方向的进给，加工下一层，直至加工完成，如图 4-198 所示。图 2-198 等高轮廓 等高参数设置包括曲面加工参数设置和等高外形粗加工参数设置，分别如图 2-199 和图 2-200 所示。参数确定完成后，生成的刀具轨迹如图 2-201 所示，生成的刀具模拟 效果如图 2-202 所示，仿真加工结果如图 2-203 所示。图 2-199 曲面加工参数设置图 2-200 等高外形粗加工参数设置图 2-201 刀具轨迹图 2-202 刀具路径模拟图 2-203 仿真加工结果实例140【实例描述】 使用 Mastercam X4 加工图 2-203 所示叶片模具下磨。图 2-203叶片模具下磨【实例分析】 本例加工对象为叶片磨具下模，可采用平行加工方式进行加工。 【相关知识】 平行加工是一种最简单有效的加工方法。刀具沿指定方向进行切削加工，生成的路径相 互平行。 【操作步骤】 （1）打开图 2-203 所示图形的保存文件。 （2）执行“机床类型”→“铣床”→“默认”命令。 （3）执行“刀具路径”→“高速曲面刀具路径”命令，弹出“刀具路径的曲面选取”对话 框，选择结果如图 2-204 所示。弹出“边界范围选择”对话框，选择结果如图 2-205 所示。图 2-204 加工曲面的选择 图 2-205 边界范围的选择 （4）在“高速曲面刀具路径-平行加工”对话框中，单击“刀具类型”选项，勾选“精加工” 单选按钮，选择“平行加工”加工类型，如图 2-206 所示。图 2-206 加工类型的确定141（5）刀具设置。 ①在“高速曲面刀具路径-平行加工”对话框中，单击“刀具”选项进行刀具设置。 ②从刀具库选择φ 0.5 mm 的球刀作为加工刀具，如图 2-207 所示。单击 钮，得到所需刀具加工参数。按图 2-207 刀具的确定 （6）切削参数设置。 ①在“高速曲面刀具路径-平行加工”对话框中，单击“切削参数”选项，设置“切削方式” 为“双向” ， “校刀位置”为“刀尖” ， “切削间距值”为“ 0.225”(可根据实际情况确定)， “保持刀具范围在” “0.45” ，如图 2-208 所示。图 2-208 切削参数确定 ②在“高速曲面刀具路径-平行加工”对话框中，单击“切削参数”下的“过渡方式”选项， 勾选“平滑”单选按钮，如图 2-209 所示。142图 2-209 过渡方式确定 （7）共同参数设置。 在“高速曲面刀具路径-平行加工”对话框中，单击“共同参数”选项，设置“直线进入/ 退出（增量） ”为“0.025” ， “垂直圆弧进入”为“0.075” ， “垂直圆弧退出”为“0.075” ， 如图 2-210 所示，单击“确定”按钮 完成设置。图 2-210 共同参数设置 （8）实体加工模拟。 ①效验刀具路径。单击操作管理器中的“模拟已选择的操作”按钮 ，弹出“刀路模拟” 对话框，对选中的操作进行模拟，效验刀具路径如图 2-211 所示。 ②实体加工模拟。单击操作管理器中的“验证已选择的操作”按钮 ，弹出“验证”对 话框，模拟效果如图 2-212 所示。图 2-211 效验刀具路径图 2-212 仿真加工结果143（9）后处理。单击操作管理器中的“后处理已选择的操作”按钮 ，弹出“后处理程式” 对话框，选中“NC 文件”复选框，弹出“另存为”对话框，选择保存位置，确定后生成 NC 代码如图 2-213 所示。图 2-213 NC 代码144【课后练习】一、绘制并标注图题 1 所示二维图形。 要求：（1）建立图层，轮廓线放于图层 1 中，尺寸标注放于图层 2 中，中心线放于图层 3 中。 （2）绘制图形，并标注尺寸。 （3）保存文件名未“ti1.mcx” 。 编号 1 图层名称 粗实线 线 型 线 宽 颜 色2细实线3中心线图题 1二、绘制并标注图题 2 所示二维图形。 要求：（1）图层要求同上。 （2）绘制图形，并标注尺寸。 （3）保存文件名为“ti2.mcx” 。图题 2145三、建立图题 3 所示三维模型。 要求：（1）具有主体拉伸特征、底板四个孔特征、圆角特征。 （2）保存文件名为“ti3.mcx” 。图题 3四、绘制图题 4 所示三维模型，并建立刀具路径。 要求：（1）绘制图形（图层不要求） 。 （2）毛坯尺寸为 250 mm×210 mm×5 mm，原点为零件中心。 （3）进行轮廓加工；面铣削，深度为 1 mm；挖槽加工。 （4）生成 G 代码。（a） 图题 4（b）146
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