第2章 Mastercam X4多軸加工入門

2.1 Mastercam X4數(shù)控加工概述

Mastercam是美國CNC公司開發(fā)的基于PC平臺(tái)的CAD/CAM軟件。該軟件自1984年問世以來，就以其強(qiáng)大的加工功能聞名于世。現(xiàn)在Mastercam是工業(yè)界流行的CAD/CAM軟件。本書將立足于最新的Mastercam X4版本進(jìn)行介紹。

2.1.1 Mastercam X4數(shù)控加工功能

Mastercam X4數(shù)控加工功能非常強(qiáng)大，可為數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控電火花線切割編程，包括二維輪廓、三維曲面。此外Mastercam X4除了提供強(qiáng)大的三軸加工外，還提供了比較成熟的五軸加工模塊。

1. 銑削加工

Mastercam X4具有強(qiáng)大的銑削加工功能，可實(shí)現(xiàn)二軸、三軸和多軸的刀具路徑，其中二軸的刀具路徑只在 X、Y 方向聯(lián)動(dòng)，二軸操作包括銑平面、挖槽、銑輪廓、鉆孔等；曲面或非水平實(shí)體面加工則可能需要同時(shí)控制X、Y、Z 3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，即要實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)，常見的三維曲面加工包括平行銑削、放射狀銑削、投影加工、環(huán)繞等距加工等。三軸加工中刀具同時(shí)做X、Y、Z 3個(gè)方向的移動(dòng)，且Z軸的移動(dòng)總是保持與XY平面垂直。在多軸加工中刀具總是垂直于加工曲面，因此多軸加工相對于三軸加工而言，具有很大的優(yōu)越性，比如可擴(kuò)大加工范圍、減少裝夾次數(shù)、提高加工效率和加工精度，可加工各種復(fù)雜曲面，主要是用于飛機(jī)、模具、汽車等行業(yè)的特殊加工。

2. 車削加工

Mastercam X4提供了強(qiáng)大的車削加工功能，可完成粗車、精車、螺紋、截?cái)唷@孔等加工。

3. 線切割加工

Mastercam X4提供了強(qiáng)大的線切割加工，可完成外形切割、自設(shè)循環(huán)切割、無屑切割、四軸錐度線切割等加工。

2.1.2 Mastercam X4用戶操作界面

Mastercam X4安裝完成后，將在程序文件夾和桌面上建立相應(yīng)的快捷方式，雙擊桌面上的“Mastercam X4”圖標(biāo)，或選擇“開始”→“程序”→“Mastercam X4” → “Mastercam X4”命令，可啟動(dòng)Mastercam X4軟件，如圖2-1所示。

Mastercam X4的用戶界面十分友好，非常接近Windows風(fēng)格，主要有標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、操作欄、操作管理器、圖形區(qū)（繪圖區(qū)）、操作命令記錄欄、狀態(tài)欄等。

1. 標(biāo)題欄

標(biāo)題欄從左向右依次顯示軟件名稱、當(dāng)前所使用的模塊、當(dāng)前打開的文件路徑和名稱。例如，當(dāng)用戶使用銑削加工模塊時(shí)，標(biāo)題欄將顯示Mastercam Mill X4。用戶可以選擇菜單“機(jī)床類型”下的相關(guān)命令來進(jìn)行功能模塊切換。

2. 菜單欄

Mastercam X4菜單欄位于標(biāo)題欄的下方，集中了幾乎所有的Mastercam X4命令，主要有“文件”、“編輯”、“視圖”、“分析”、“繪圖”、“實(shí)體”、“轉(zhuǎn)換”、“機(jī)床類型”、“刀具路徑”、“設(shè)置”和“幫助”等。

3. 工具欄

為了提高設(shè)計(jì)效率，將使用頻率高的下拉菜單命令設(shè)置成工具欄按鈕，用戶可單擊這些圖標(biāo)按鈕即可打開并執(zhí)行相應(yīng)的命令。在使用某一工具按鈕時(shí)，將光標(biāo)指向該按鈕時(shí)，一個(gè)彈出式標(biāo)簽會(huì)顯示該按鈕的名稱及其功能。

4. 操作欄

操作欄位于工具欄的下方，它是子命令選擇、選項(xiàng)設(shè)置，以及人機(jī)對話的主要區(qū)域，用于設(shè)置所運(yùn)行命令的各種參數(shù)。在未選擇任何命令時(shí)操作欄處于屏蔽狀態(tài)，當(dāng)選擇命令后將顯示該命令的所有選項(xiàng)，并做出相應(yīng)的提示。操作欄的顯示內(nèi)容根據(jù)所選命令的不同而不同，如圖2-2所示為繪制直線時(shí)的操作欄。

5. 操作管理器

操作管理器位于Mastercam X4界面的左側(cè)，包括“刀具路徑”、“實(shí)體”和“浮雕”等選項(xiàng)卡，可單擊相應(yīng)標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)相互切換。刀具路徑管理器（也稱為加工操作管理器）能對已經(jīng)產(chǎn)生的刀具路徑參數(shù)進(jìn)行修改，如重新選擇刀具的大小及形式、修改主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量等；實(shí)體管理器用于修改實(shí)體尺寸、屬性及重排實(shí)體創(chuàng)建順序。

6. 繪圖區(qū)

繪圖區(qū)也叫圖形區(qū)，所有的圖形都被繪制顯示在圖形區(qū)，繪圖區(qū)是沒有邊界的，可以看成是一張無限大的空白圖紙。在繪圖區(qū)左下角顯示當(dāng)前Mastercam X4工作坐標(biāo)系WCS、圖形視角Gview、刀具平面和繪圖平面。

7. 操作命令記錄欄

在操作界面的右側(cè)是操作命令記錄欄，用戶在操作過程中所使用的10個(gè)命令逐一記錄在此操作欄上，用于可以直接從操作命令記錄欄中選擇要重復(fù)使用的命令，提高了選擇命令的效率。

8. 狀態(tài)欄

在窗口底部是一行狀態(tài)欄，可動(dòng)態(tài)顯示上下文相關(guān)的幫助信息、當(dāng)前所設(shè)置的顏色、點(diǎn)類型、線型、線寬、圖層等，如圖2-3所示。

● 3D：用于切換2D/3D構(gòu)圖模式。在2D構(gòu)圖模式下，所創(chuàng)建的圖素都具有當(dāng)前的構(gòu)圖深度（Z深度），且平行于當(dāng)前構(gòu)圖深度；而在3D構(gòu)圖模式下，用戶可以不受構(gòu)圖深度和構(gòu)圖平面的約束。

● 屏幕視角：圖形顯示視角，單擊該按鈕將打開快捷菜單，用于選擇、創(chuàng)建、設(shè)置視角。

● 構(gòu)圖平面和刀具平面：用于設(shè)置刀具平面和構(gòu)圖平面。

● ：設(shè)置構(gòu)圖深度，單擊該按鈕可在繪圖區(qū)選擇一點(diǎn)，將其構(gòu)圖深度作為當(dāng)前構(gòu)圖深度；也可在其右側(cè)的文本框中直接輸入數(shù)據(jù)作為新的構(gòu)圖深度。

● ：單擊該按鈕打開“顏色”對話框，用于設(shè)置當(dāng)前顏色；也可以直接單擊右側(cè)的向下三角按鈕，單擊彈出的“選擇顏色”菜單命令，可在圖形區(qū)選擇一種圖素，將其顏色作為當(dāng)前色。

● ：選擇該按鈕將打開“層別管理”對話框，可進(jìn)行選擇、創(chuàng)建、設(shè)置圖層屬性；也可以在其右側(cè)的下拉列表中選擇圖層。

● 屬性：單擊該按鈕將打開“屬性”對話框，用于設(shè)置顏色、線型、點(diǎn)的類型、層別、線寬等圖形屬性。

● ：用于選擇點(diǎn)的類型。

● ：用于選擇線的類型。

● ：用于選擇線的寬度。

● ：單擊該按鈕彈出快捷菜單，用于選擇、創(chuàng)建、設(shè)置工作坐標(biāo)系。

● ：單擊該按鈕彈出“群組管理器”對話框，用于選擇、創(chuàng)建、設(shè)置群組。

2.1.3 Mastercam X4數(shù)控加工一般流程

利用Mastercam X4進(jìn)行五軸加工一般需要3個(gè)基本步驟：CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)， CAM——計(jì)算機(jī)輔助制造和后處理。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要是生成最終工件的幾何形狀，如需要的話還應(yīng)該生成原料形狀；計(jì)算機(jī)輔助制造是根據(jù)工件的幾何外形生成刀具路徑，即生成刀具位置數(shù)據(jù)文件（NCI），該文件包括一系列刀具路徑的坐標(biāo)及加工信息（如進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、冷卻液控制指令等）；后處理將NCI文件轉(zhuǎn)換為CNC控制器可以解讀的NC代碼，如圖2-4所示。

下面將數(shù)控加工流程中的相關(guān)內(nèi)容做一個(gè)簡單介紹。

1. 選擇加工系統(tǒng)

Mastercam X4可實(shí)現(xiàn)銑削、車削、線切割等數(shù)控加工。

2. 設(shè)置加工工件

為了直觀地檢驗(yàn)刀具路徑的合理性，通常用一個(gè)與實(shí)際工件大小相同的毛坯來模擬加工效果。加工工件設(shè)置包括工件類型選擇、工件尺寸的設(shè)置和工件原點(diǎn)，以及工件材料等。

3. 選擇加工方式

各種不同的加工類型，Mastercam X4提供了多種加工方法。用戶可根據(jù)加工的要求和加工曲面的特點(diǎn)選擇合適的加工方式。

4. 設(shè)置刀具及參數(shù)

設(shè)置加工需要的加工刀具類型及刀具加工參數(shù)，包括步進(jìn)量、下刀速率、提刀速率、主軸轉(zhuǎn)速等。刀具加工參數(shù)選擇合理性將嚴(yán)重影響到加工效率。

5. 設(shè)置加工參數(shù)

設(shè)置加工參數(shù)，包括高度設(shè)置、補(bǔ)償設(shè)置、進(jìn)退刀設(shè)置等。

6. 生成刀具路徑

生成刀具的NCI數(shù)據(jù)文件，并在屏幕上顯示加工刀具路徑。

7. 刀具路徑模擬與實(shí)體驗(yàn)證

模擬刀具實(shí)際切削時(shí)的走刀過程，直接對工件進(jìn)行逼真的切削模擬來觀察加工的過程和效果，可避免工件報(bào)廢，甚至可以省去試切環(huán)節(jié)。

8. 執(zhí)行后處理生成NC代碼

將確認(rèn)的刀具位置數(shù)據(jù)NCI轉(zhuǎn)換成適合于具體機(jī)床數(shù)據(jù)的數(shù)控加工程序，即NC代碼。

2.2 設(shè)置加工工件

加工工件設(shè)置就是在編制加工刀具路徑之前，通過設(shè)置一個(gè)與實(shí)際工件大小相同的毛坯來模擬加工效果。加工工件的設(shè)置包括工件尺寸、原點(diǎn)、材料和顯示設(shè)置等參數(shù)。

2.2.1 設(shè)置工件尺寸及原點(diǎn)

要設(shè)置加工工件尺寸和原點(diǎn)，選擇如圖2-5所示加工操作管理器中 “材料設(shè)置”選項(xiàng)，系統(tǒng)彈出如圖2-6所示的工件參數(shù)設(shè)置對話框。

“材料設(shè)置”選項(xiàng)卡中相關(guān)選項(xiàng)參數(shù)的含義如下。

1. 素材視角

用于選擇工件視圖方向，用戶可選擇任何存儲(chǔ)在零件文件中的視圖作為素材視角。當(dāng)選定一個(gè)視圖后，所設(shè)置工件的邊與所選視圖平行。一般情況下選擇TOP俯視圖，這也是毛坯的默認(rèn)狀態(tài)。

2. 形狀

用于選擇工件的形狀，包括以下選項(xiàng)。

● 立方體：設(shè)置工件為矩形。

● 圓柱體：設(shè)置工件為圓柱形，此時(shí)可選擇X、Y和Z軸來指定圓柱擺放的方向。

● 實(shí)體：單擊按鈕，可在圖形區(qū)選擇一部分實(shí)體作為工件形狀。

● 文件：單擊按鈕，可從一個(gè)STL文件中輸入工件形狀。

3. 顯示

用于設(shè)置工件在圖形區(qū)的顯示方式，包括“線架”和“實(shí)體”兩種方式，如圖2-7所示。勾選“顯示”復(fù)選框，在屏幕上顯示出設(shè)置的工件大小，勾選“適度化”復(fù)選框，工件將在最合適的狀態(tài)全屏顯示。

4. 設(shè)置工件尺寸

Mastercam提供了以下幾種設(shè)置工件尺寸大小的方法。

● X、Y、Z：直接在工件大小X、Y、Z文本框中輸入工件尺寸。

● 選擇角落：單擊“選擇角落”按鈕，返回圖形區(qū)后選擇圖形對角的兩個(gè)點(diǎn)以確定工件范圍。根據(jù)選擇的角重新計(jì)算毛坯原點(diǎn)，毛坯上的X和Y軸尺寸也隨著改變。

● 邊界盒：單擊此按鈕，根據(jù)圖形邊界確定工件的尺寸，并自動(dòng)改變X軸、Y軸和原點(diǎn)坐標(biāo)。

● NCI范圍：單擊此按鈕，根據(jù)刀具在NCI文檔中的移動(dòng)范圍確定工件尺寸，并自動(dòng)求出X軸、Y軸和原點(diǎn)坐標(biāo)。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出刀具路徑的最大和最小坐標(biāo)作為工件范圍，并求出毛坯原點(diǎn)坐標(biāo)。

● 所有曲面：單擊此按鈕，系統(tǒng)選擇所有曲面邊界作為工件尺寸并自動(dòng)求出X軸、Y軸和原點(diǎn)坐標(biāo)。

● 所有實(shí)體：單擊此按鈕，系統(tǒng)選擇所有實(shí)體邊界作為工件尺寸并自動(dòng)求出X軸、Y軸和原點(diǎn)坐標(biāo)。

● 所有圖素：單擊此按鈕，系統(tǒng)選擇所有圖素邊界作為工件尺寸并自動(dòng)求出X軸、Y軸和原點(diǎn)坐標(biāo)。

● 全部取消選取：單擊此按鈕，取消所有工件尺寸的設(shè)置。

5. 工件原點(diǎn)設(shè)置

工件尺寸設(shè)置完畢后，應(yīng)對工件原點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，以便對工件進(jìn)行定位。工件原點(diǎn)設(shè)置實(shí)際上就是求解毛坯上表面的中心點(diǎn)在繪圖坐標(biāo)系的坐標(biāo)。

工件原點(diǎn)設(shè)置包括原點(diǎn)位置和原點(diǎn)坐標(biāo)兩個(gè)方面。工件原點(diǎn)可以設(shè)置在立方體工件的10個(gè)特殊位置上，包括立方體的8個(gè)角點(diǎn)和上下面的中心點(diǎn)，系統(tǒng)用一個(gè)小十字箭頭表示。設(shè)置工件原點(diǎn)位置，可將光標(biāo)移動(dòng)到各特殊點(diǎn)位置上，單擊即可將該點(diǎn)設(shè)置為工件原點(diǎn)，如圖2-8所示。

工件原點(diǎn)的坐標(biāo)可以通過在“素材原點(diǎn)”選項(xiàng)區(qū)域下的X、Y、Z輸入欄內(nèi)輸入，也可以單擊按鈕返回繪圖區(qū)選擇一點(diǎn)作為工件原點(diǎn)，此時(shí)X、Y、Z坐標(biāo)值將自動(dòng)更改。

2.2.2 設(shè)置工件材料

除了設(shè)置工件尺寸及原點(diǎn)外，用戶還可以設(shè)置工件的材料。要設(shè)置工件材料，在“刀具路徑管理器”中選擇“屬性”選項(xiàng)下的“工具設(shè)置”命令，系統(tǒng)彈出“機(jī)器群組屬性”對話框，選擇“刀具設(shè)置”選項(xiàng)卡，如圖2-9所示。

單擊“刀具設(shè)置”選項(xiàng)卡中“材質(zhì)”選項(xiàng)區(qū)域下的“選擇”按鈕，彈出“材料列表”對話框，在該對話框中列出了當(dāng)前材料列表中的材料名稱，如圖2-10所示。

在“材料列表”對話框中單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出如圖2-10所示的快捷菜單，對材料列表的管理主要通過該快捷菜單來實(shí)現(xiàn)。該快捷菜單中的主要命令如下。

1. 從刀庫中獲得

該命令用于從系統(tǒng)材料庫中選擇要使用的材料添加到當(dāng)前材料列表中。從材料庫中選擇材料過程如下：單擊如圖2-11所示的對話框中“來源”右側(cè)的下三角按鈕，選擇“銑床-數(shù)據(jù)庫”選項(xiàng)，此時(shí)材料庫中的所有材料即顯示于當(dāng)前列表中，如圖2-11所示。選擇所需要的材料，然后單擊按鈕確定即可。

2. 保存至刀庫

該命令用于將當(dāng)前材料列表中選取的材料存儲(chǔ)到材料庫中。

3. 新建

該命令用于創(chuàng)建新的材料。選擇該命令后，打開“材料定義”對話框，如圖2-12所示。

“材料定義”對話框中各選項(xiàng)的含義如下。

● 材料名稱：輸入新建材料的名稱。

● 基本切削速率：用于設(shè)置材料的基本切削線速度。在下面的列表中可以設(shè)置不同加工操作類型時(shí)的切削線速度與基本切削速率的百分比。

● 材料每轉(zhuǎn)基本速率：用于設(shè)置材料的基本進(jìn)刀量。在下面的列表中可以設(shè)置不同加工操作類型時(shí)的進(jìn)刀量與基本進(jìn)刀量的百分比。

● 允許的刀具材料和附加的轉(zhuǎn)速/進(jìn)給率的百分比：用于設(shè)置可加工該材料的刀具材料類型。

● 進(jìn)給率輸出單位：用于設(shè)置進(jìn)刀量的單位。

● 注解：用于輸入任何操作的注釋。

4. 刪除

該命令用于刪除所選材料。

5. 編輯

該命令用于編輯所選定的材料。選擇該命令后，彈出如圖2-12所示的“材料定義”對話框，用戶可根據(jù)需要編輯相關(guān)參數(shù)。

2.3 設(shè)置加工刀具

利用CAM模塊下相應(yīng)的加工方式進(jìn)行加工時(shí)，首先要對加工刀具進(jìn)行設(shè)置，用戶可以直接調(diào)用系統(tǒng)刀具庫中的刀具，也可以修改刀具庫中的刀具產(chǎn)生需要的刀具形式，還可以自己定義新的刀具，并將其保存起來。

2.3.1 從刀具庫選擇刀具

當(dāng)用戶選擇了加工類型和圖形之后，系統(tǒng)會(huì)彈出相應(yīng)類型的加工對話框。例如，在“2D刀具路徑—外形參數(shù)”加工對話框左側(cè)的“類別參數(shù)列表”中選擇“刀具”選項(xiàng)，出現(xiàn)刀具設(shè)置窗口，如圖2-13所示。

在該對話框的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“刀具管理”命令，彈出“刀具管理”對話框，從中選擇需要的刀具就可以了，如圖2-14所示。

2.3.2 修改刀具庫刀具

從刀具庫選擇的加工刀具，其刀具參數(shù)采用的是系統(tǒng)給定的參數(shù)，用戶也可以對相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改來得到所需要的刀具。

如圖2-15所示，在已有的刀具上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“編輯刀具”命令，系統(tǒng)彈出如圖2-16所示“定義刀具”對話框，用戶可以編輯所需要的刀具參數(shù)。

“定義刀具”對話框共有3個(gè)選項(xiàng)卡，分別是“類型”、“平底刀”、“參數(shù)”，下面分別介紹各個(gè)選項(xiàng)卡中的相關(guān)參數(shù)。

1. “類型”選項(xiàng)卡

單擊“定義刀具”對話框中的“類型”標(biāo)簽，切換到“類型”選項(xiàng)卡，如圖2-16所示。用戶可根據(jù)需要選擇合適的刀具類型，系統(tǒng)默認(rèn)的刀具類型為“平底刀”。

2. “平底刀”選項(xiàng)卡

選擇了刀具類型后，系統(tǒng)將自動(dòng)打開該類型刀具的選項(xiàng)卡。如選擇“平底刀”，則打開“平底刀”選項(xiàng)卡，如圖2-17所示。該選項(xiàng)卡用于定義刀具和夾頭的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)及刀具加工方式。

不同類型刀具的選項(xiàng)卡內(nèi)容有所不同，但其主要參數(shù)都是一樣的，下面以“圓鼻刀”為例來說明刀具幾何參數(shù)的含義。

● 直徑：設(shè)置刀具切削部分的直徑。

● 刀刃：設(shè)置刀具有效切削刃的長度。

● 肩部：用于設(shè)置刀具從刀尖到刀刃的長度。

● 刀長：設(shè)置刀具從刀尖到夾頭底端的長度。

● 刀柄直徑：設(shè)置刀具的刀柄直徑。

● 夾頭：設(shè)置夾頭的長度。

● 夾頭直徑：設(shè)置夾頭的直徑。

● 刀具號(hào)碼：系統(tǒng)自動(dòng)按照創(chuàng)建的順序給出刀具編號(hào)，用戶也可自行設(shè)置編號(hào)。

● 刀座編號(hào)：系統(tǒng)自動(dòng)按照創(chuàng)建的順序給出刀座編號(hào)，用戶也可自行設(shè)置編號(hào)。

● 適用于：用來設(shè)置該刀具的使用場合。設(shè)置為“粗加工”時(shí)，只能用于粗加工；設(shè)置為“精加工”時(shí)，只能用于精加工，設(shè)置為“兩者”時(shí)，在粗、精加工中都可以使用。

● 輪廓的顯示：用于設(shè)置刀具的外形，系統(tǒng)在對話框的右下角圖形預(yù)覽窗口中顯示出設(shè)置的刀具類型，包括以下3個(gè)選項(xiàng)。

自動(dòng)：刀具外形為用戶選擇刀具類型的默認(rèn)外形。

自設(shè)圖形：可調(diào)用外部的MCX文件中繪制的刀具外形。

自設(shè)層別：可調(diào)用當(dāng)前文件中在指定圖層上繪制的刀具外形。

3. “參數(shù)”選項(xiàng)卡

繼續(xù)在系統(tǒng)彈出的刀具參數(shù)設(shè)置對話框選擇“參數(shù)”選項(xiàng)卡，就可以設(shè)置刀具進(jìn)給率、刀具材料和冷卻方式等參數(shù)，如圖2-18所示。

“參數(shù)”選項(xiàng)卡中主要參數(shù)含義如下。

● XY粗銑步進(jìn)（%）：設(shè)置在粗加工時(shí)，刀具在XY方向上的切削深度，該值等于刀具直徑乘以粗加工的進(jìn)刀量。

● XY精修步進(jìn)（%）：設(shè)置在精加工時(shí)，刀具在XY方向上的切削深度，該值等于刀具直徑乘以精加工的進(jìn)刀量。

● Z向粗銑步進(jìn)（%）：設(shè)置在粗加工時(shí)，刀具在Z方向上的切削深度，該值等于刀具直徑乘以粗加工的進(jìn)刀量。

● Z向精銑步進(jìn)（%）：設(shè)置在精加工時(shí)，刀具在Z方向上的切削深度，該值等于刀具直徑乘以精加工的進(jìn)刀量。

● 中心直徑（無切刃）：設(shè)置刀具所需的中心孔直徑，通常用于設(shè)置攻牙、鏜孔時(shí)的底孔直徑。

● 直徑補(bǔ)正號(hào)碼：刀具半徑補(bǔ)償號(hào)，此號(hào)為使用G41、G42語句在機(jī)床控制器補(bǔ)償時(shí)，設(shè)置在數(shù)控機(jī)床中的刀具半徑補(bǔ)償器號(hào)碼。

● 刀長補(bǔ)正號(hào)碼：刀具長度補(bǔ)償號(hào)，在機(jī)床控制器補(bǔ)償時(shí)，設(shè)置在數(shù)控機(jī)床中的刀具長度補(bǔ)償器號(hào)碼。

● 進(jìn)給率：設(shè)置刀具在XY平面的進(jìn)給速度。

● 下刀速率：用于設(shè)置刀具快速接近工件速度。

● 提刀速率：用于設(shè)置切削加工完后刀具快速退回速度。

● 主軸轉(zhuǎn)速：設(shè)置刀具的切削速度。

● 刀刃數(shù)：設(shè)置刀具的切削刃數(shù)。

● 材料表面速率%：設(shè)置根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)所預(yù)設(shè)的建議平面切削速度的百分比。

● 每刃切削量%：設(shè)置根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)所預(yù)設(shè)的進(jìn)刀量的百分比。

● 刀具文件名稱：設(shè)置刀具文件的名稱。

● 刀具名稱：設(shè)置刀具名稱。

● 制造商的刀具代碼：設(shè)置制造者的刀具碼。

● 夾頭：用于輸入要顯示的夾頭信息。夾頭是指機(jī)床上夾緊刀具的附件。

● 英制：選擇刀具參數(shù)的單位，包括公制和英制兩種，一般選擇公制。

● 材質(zhì)：“材質(zhì)”下拉列表框中列出了6種刀具材料，高速鋼HSS、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、碳化硼和用戶自定義。

● 主軸旋轉(zhuǎn)方向：用于設(shè)置主軸的旋轉(zhuǎn)方向，包括“順時(shí)針”和“逆時(shí)針”兩個(gè)選項(xiàng)。

● ：單擊此按鈕，彈出“Coolant”對話框，如圖2-19所示。用戶可根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的冷卻方式，設(shè)置“Flood”為“On”，則使用液體冷卻；設(shè)置“Mist”為“On”，則使用噴霧冷卻；設(shè)置“Thru-tool”為“On”，則使用刀具內(nèi)部方式冷卻。如果以上所有選項(xiàng)均為“Off”，則不使用冷卻。

● 計(jì)算轉(zhuǎn)速/進(jìn)給：單擊該按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出刀具的切削速度，并將計(jì)算結(jié)果顯示于刀具參數(shù)對話框中。

● 保存至刀庫：單擊該按鈕，用于將新創(chuàng)建的刀具及其參數(shù)保存到資料庫中。

2.3.3 自定義新刀具

用戶還可以自己根據(jù)需要來定義新的刀具產(chǎn)生加工刀具。如圖2-20所示，在刀具欄空白區(qū)域單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“創(chuàng)建新刀具”命令，此時(shí)系統(tǒng)彈出“定義刀具”對話框，按需要進(jìn)行相關(guān)設(shè)置即可。

2.3.4 設(shè)置刀具加工參數(shù)

產(chǎn)生刀具后，返回加工對話框。單擊窗口左側(cè)“刀具”選項(xiàng)，在窗口右側(cè)顯示刀具的加工參數(shù)，如圖2-21所示。

刀具加工參數(shù)是加工刀具路徑的共同參數(shù)，也是數(shù)控加工的重要參數(shù)。無論采用何種方法生成刀具路徑，在指定加工區(qū)域后，都需要定義加工刀具的參數(shù)，這些參數(shù)會(huì)直接影響到后處理程序，下面以“平底刀”為例進(jìn)行介紹。

● 刀具名稱：用于顯示所選刀具的名稱。

● 刀具號(hào)碼：用于設(shè)置刀號(hào)。

● 刀座編號(hào)：用于設(shè)置刀頭號(hào)。

● 刀長補(bǔ)正：用于刀具長度補(bǔ)償號(hào)。

● 直徑補(bǔ)正：刀具直徑補(bǔ)償號(hào)。

● 刀具直徑：顯示刀具直徑。粗加工，根據(jù)工件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)選擇直徑較大的刀具，提高加工效率；精加工，根據(jù)輪廓最小圓角，選擇小于圓角的刀具，提高加工質(zhì)量。

● “刀角半徑”：顯示刀具的圓角半徑。設(shè)置球刀或圓角刀的刀角半徑時(shí)，要根據(jù)輪廓周邊的過渡圓角來定，以免發(fā)生過切。

● 主軸方向：選擇機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)方向。

● 進(jìn)給速率：刀具在XY軸方向的進(jìn)給率，如果是鉆削，則為Z方向上的進(jìn)給速率。

● 主軸轉(zhuǎn)速：設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速，通常根據(jù)刀具的直徑大小、刀具材料和工件材料等情況來確定。

● 下刀速率：設(shè)置刀具在Z軸方向的進(jìn)給率。刀具在工件外下刀時(shí)可選取偏大值，但一般選擇進(jìn)給率的2/3（300~1000mm/min）。

● 提刀速率：刀具向上提刀退離工件表面的進(jìn)給率，一般設(shè)定為2000~5000mm/min。

● 強(qiáng)制換刀：選中該復(fù)選框，在連續(xù)的加工操作中使用相同的加工刀具時(shí)，系統(tǒng)在NCI文件中以代碼1002代替1000。

● 快速提刀：勾選此復(fù)選框，加工完畢后系統(tǒng)以機(jī)床的最快速度退刀，未選擇此復(fù)選框時(shí)，加工完畢后系統(tǒng)以設(shè)置的退刀速度退刀。

● 注釋：輸入刀具路徑注釋，以方便將來NC程序的閱讀。

● 選擇庫中的刀具：選擇刀具庫中的刀具。

● 啟用刀具過濾：用于過濾顯示刀具。

2.4 加工操作管理

當(dāng)所有的加工參數(shù)和工件參數(shù)設(shè)置好之后，就可以利用加工操作管理器進(jìn)行實(shí)際加工前的切削模擬了，當(dāng)一切OK后在利用POST后處理器輸出正確的NC加工程序，如圖2-22所示是加工操作管理器。

“操作管理器”中相關(guān)選項(xiàng)的含義如下。

● 選擇所有的操作：用于選擇操作管理器列表中的所有可用操作。

● 選擇所有失敗的操作：用于選擇操作管理器中的所有不可用操作（改變參數(shù)后，需要重新計(jì)算刀具路徑的操作）。

● 重建所有已經(jīng)選擇的操作：對于所選擇的操作，當(dāng)改變刀具路徑中的一些參數(shù)時(shí)，刀具路徑也隨之改變，該刀具路徑前顯示為，單擊該按鈕，重新產(chǎn)生刀具路徑。

● 重建所有已失敗的操作：對不可用操作重新產(chǎn)生刀具路徑。

● 模擬已選擇的操作：執(zhí)行刀具路徑模擬。

● 驗(yàn)證已選擇的操作：執(zhí)行實(shí)體切削驗(yàn)證。

● 后處理已選擇的操作：對所選擇的操作執(zhí)行后處理輸出NC程序。

● 省時(shí)高效加工：設(shè)置省時(shí)高效加工參數(shù)。

● 刪除所有操作群組和刀具：刪除操作管理器中的一切刀具路徑和操作。

● 幫助：用于顯示幫助文件。

● 切換已經(jīng)鎖定的操作：鎖定所選擇的操作，不允許再對所鎖定操作進(jìn)行編輯。

● 切換刀具路徑顯示：對于復(fù)雜工件的加工往往需要多個(gè)加工步驟，如果把所有加工步驟的刀具路徑都顯示出來，勢必混亂。單擊該按鈕可關(guān)閉/顯示相應(yīng)的刀具路徑。

● 切換已選取的后處理操作：鎖定選擇加工操作的NC程序輸出，此時(shí)該加工操作無法利用后處理功能輸出NC程序。

● 移動(dòng)插入箭頭到下一項(xiàng)：將即將生成的刀具路徑移動(dòng)到目前位置的下一個(gè)操作的后面。

● 移動(dòng)插入箭頭到上一項(xiàng)：將即將生成的刀具路徑移動(dòng)到目前位置的上一個(gè)操作的后面。

● 插入箭頭位于指定的操作或群組之后：將插入箭頭移動(dòng)到指定的加工操作后。

● 顯示滾動(dòng)窗口的插入箭頭：當(dāng)加工操作很多，插入箭頭不在顯示范圍內(nèi)時(shí)，單擊該按鈕可迅速顯示插入箭頭的位置。

2.4.1 刀具路徑模擬

刀具路徑模擬是通過刀具刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡，在工件上形象地顯示刀具的加工情況，用于檢測刀具路徑的正確性。

在“操作管理器”中選擇一個(gè)或多個(gè)操作后，單擊“操作管理器”中的按鈕，彈出如圖2-23所示的“刀路模擬”對話框，同時(shí)在圖形區(qū)上方出現(xiàn)如圖2-24所示的類似視頻播放器的控制工具欄。

“刀路模擬”對話框中相關(guān)選項(xiàng)按鈕的含義如下。

● 顯示顏色切換：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，將刀具所移動(dòng)的路徑著色顯示。

● 顯示刀具：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，在模擬過程中顯示刀具。

● 顯示夾頭：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，在模擬過程中顯示刀具的夾頭，以便于檢驗(yàn)加工中刀具和刀具夾頭是否會(huì)與工件碰撞。

● 顯示快速移動(dòng)：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，在加工時(shí)從一個(gè)加工點(diǎn)移至另一個(gè)加工點(diǎn)，需抬刀快速位移，此時(shí)并未切削，單擊該按鈕將顯示快速位移路徑。

● 顯示端點(diǎn)：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，顯示刀具路徑節(jié)點(diǎn)位置。

● 著色驗(yàn)證：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，對刀具路徑涂色進(jìn)行驗(yàn)證。

● 選項(xiàng)：單擊該按鈕，彈出“刀具路徑模擬選項(xiàng)”對話框，可設(shè)置刀具和刀具路徑的顯示參數(shù)。

● 限制路徑：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)將只顯示正在切削的刀具路徑。

● 關(guān)閉路徑限制：當(dāng)按鈕處于按下狀態(tài)時(shí)，將顯示所有刀具路徑。

● 將刀具保存為圖形：保存刀具及夾頭在某處的顯示狀態(tài)。

● 將刀具路徑保存為圖形：保存刀具路徑為幾何圖形。

“刀具路徑模擬”工具欄上的按鈕含義如下。

● 執(zhí)行：單擊該按鈕系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行刀具路徑模擬。

● 暫停：暫停正在進(jìn)行的刀具路徑模擬。

● 跳返：直接返回到起始位置。

● 步退：通過手動(dòng)方式返回上一節(jié)程序的移動(dòng)軌跡。

● 步進(jìn)：通過手動(dòng)方式前進(jìn)到下一節(jié)程序的移動(dòng)軌跡。

● 跳進(jìn)：直接跳到終止位置。

● 完全顯示：執(zhí)行時(shí)顯示全部的刀具路徑。

● 執(zhí)行顯示：執(zhí)行時(shí)只顯示執(zhí)行段的刀具路徑。

● 暫停設(shè)置：設(shè)置刀具模擬停止時(shí)的參數(shù)。單擊該按鈕，彈出“暫停設(shè)定”對話框。用戶可設(shè)置在某步加工、某步操作、刀具路徑變化處或具體某坐標(biāo)位置模擬停止，以便于觀察模擬加工過程。

刀具路徑模擬的一般過程是：在“操作管理器”中選擇一個(gè)或多個(gè)操作后，單擊“操作管理器”上方的按鈕，彈出“刀具路徑模擬”工具欄，如圖2-24所示。單擊“執(zhí)行”按鈕，此時(shí)在圖形區(qū)將顯示刀具切削路徑，如圖2-25所示。

2.4.2 實(shí)體切削驗(yàn)證

實(shí)體切削驗(yàn)證就是通過對工件進(jìn)行逼真的切削模擬來驗(yàn)證所編制的刀具路徑是否正確，以便編程人員及時(shí)修正，避免工件報(bào)廢，甚至可以省去試切環(huán)節(jié)。

在“操作管理器”中選擇一個(gè)或多個(gè)操作后，單擊“操作管理器”上方的按鈕，彈出“驗(yàn)證”對話框，如圖2-26所示。

“驗(yàn)證”對話框中主要選項(xiàng)的含義如下。

● 重新開始：結(jié)束當(dāng)前仿真加工，返回初始狀態(tài)。

● 持續(xù)執(zhí)行：開始連續(xù)仿真加工。

● 暫停：暫停仿真加工。

● 步進(jìn)：單擊一下走一步或幾步，可在“顯示控制器”選項(xiàng)區(qū)域下的“每次手動(dòng)時(shí)的位移”文本框中設(shè)置每步步進(jìn)量進(jìn)行仿真。

● 快速前進(jìn)：快速仿真，不顯示加工過程，直接顯示加工結(jié)果。

● 最終結(jié)果：在仿真過程中不顯示刀具和模擬過程，只顯示驗(yàn)證的最終結(jié)果

● 顯示刀具：在仿真過程中顯示刀具和切削過程。

● 顯示刀具和夾頭：在仿真過程中顯示刀具和夾頭，以及切削過程。

● 仿真質(zhì)量滑動(dòng)條：調(diào)節(jié)仿真加工的速度。

● 速度質(zhì)量滑動(dòng)條：用于控制仿真模擬的速度。

實(shí)體切削驗(yàn)證的一般過程是：在“操作管理器”中選擇一個(gè)或多個(gè)操作后，單擊“操作管理器”上方的按鈕，彈出如圖2-26所示的“驗(yàn)證”對話框。通過調(diào)整“速度質(zhì)量滑動(dòng)條”上滑塊的位置設(shè)置好仿真速度，然后單擊“持續(xù)執(zhí)行”按鈕，此時(shí)在圖形區(qū)將顯示實(shí)體切削過程，如圖2-27所示。實(shí)體切削仿真完成后，單擊“截?cái)嗖牧稀卑粹o，可切割加工對象的局部并可同時(shí)觀察加工結(jié)果，如圖2-28所示。

2.4.3 后處理產(chǎn)生NC程序

進(jìn)行實(shí)體加工模擬完畢后，若未發(fā)現(xiàn)任何問題，用戶便可以后處理產(chǎn)生NC程序了，要執(zhí)行后處理功能，單擊加工操作管理器中的按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖2-29所示的“后處理程式”對話框。

下面將該對話框中參數(shù)選項(xiàng)簡單介紹如下。

1. 選擇后處理程序

不同的數(shù)控系統(tǒng)所用加工程序的語言格式不同，即NC代碼也有些差別。用戶應(yīng)該根據(jù)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類型選擇相應(yīng)的后處理器，系統(tǒng)默認(rèn)的后處理器為MPFAN.PST（日本FANUC數(shù)控系統(tǒng)控制器）。

若要使用其他的后處理器，單擊“更改后處理程式”按鈕來更改處理器類型，但該按鈕只有在未指定任何后處理器的情況下才能被激活。若用戶想更改后處理器類型，在“刀具路徑管理器”中選擇“屬性”選項(xiàng)下的“文件”命令，系統(tǒng)彈出“機(jī)器群組屬性”對話框，然后選擇“文件”選項(xiàng)卡，如圖2-30所示。單擊“機(jī)床”選項(xiàng)區(qū)域下的“替換”按鈕，在彈出的“打開”對話框中選擇合適的后處理器類型。

2. 輸出MCX文件的信息

勾選“輸出MCX文件的信息”復(fù)選框，用戶可將MCX文件的注解描述寫入NC程序中。單擊其后的“信息內(nèi)容”按鈕，還可以對注解描述進(jìn)行編輯。

3. NC文件

“NC文件”選項(xiàng)可以對后處理過程中生成的NC文件進(jìn)行設(shè)置，包括以下選項(xiàng)。

● 覆蓋：選中該單選按鈕，在生成NC文件時(shí)，若存在相同名稱的NC文件，系統(tǒng)直接覆蓋前面的NC文件。

● 編輯：勾選該復(fù)選框，系統(tǒng)在保存NC文件后還將彈出NC文件編輯器供用戶檢查和編輯NC文件。

● 詢問：選中該單選按鈕，在生成NC文件時(shí)，若存在相同名稱的NC文件，系統(tǒng)在覆蓋NC文件之前提示是否覆蓋。

● NC文件擴(kuò)展名：輸入NC文件的擴(kuò)展名。

● 傳輸?shù)綑C(jī)床：勾選該復(fù)選框，在存儲(chǔ)NC文件的同時(shí)將NC文件通過串口或網(wǎng)絡(luò)傳送到機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)或其他設(shè)備。

● 傳輸：單擊該按鈕，系統(tǒng)將彈出“傳輸”對話框，用戶可設(shè)置有關(guān)傳輸參數(shù)。

4. NCI文件

“NCI文件”選項(xiàng)可以對后處理過程中生成的NCI文件（刀具路徑文件）進(jìn)行設(shè)置，包括以下選項(xiàng)。

● 覆蓋：選中該單選按鈕，在生成NCI文件時(shí)，若存在相同名稱的NCI文件，系統(tǒng)直接覆蓋前面的NCI文件。

● 編輯：勾選該復(fù)選框，系統(tǒng)在保存NCI文件后還將彈出NCI文件編輯器供用戶檢查和編輯NCI文件。

● 詢問：選中該單選按鈕，在生成NCI文件時(shí)，若存在相同名稱的NCI文件，系統(tǒng)在覆蓋NCI文件之前提示是否覆蓋。

2.4.4 鎖定加工操作

用戶在完成一系列操作設(shè)置后，在確定無誤的情況下，為了避免誤操作帶來的參數(shù)變化，可以單擊加工操作管理器中的“鎖定”按鈕。

2.4.5 關(guān)閉刀具路徑顯示

為了避免過多的加工操作產(chǎn)生的刀具路徑顯示混雜在一起，不便于觀察某個(gè)單獨(dú)加工步驟的刀具路徑，可以利用加工操作管理器將不需要顯示的刀具路徑臨時(shí)關(guān)閉。單擊加工操作管理器中按鈕，臨時(shí)關(guān)閉刀具路徑。

2.5 本章小結(jié)

本章首先介紹了Mastercam X4一般加工的流程，然后介紹了刀具設(shè)置、工件設(shè)置及加工操作管理器的應(yīng)用方法和過程。其中刀具設(shè)置和操作管理是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者可以對Mastercam X4數(shù)控加工環(huán)境和設(shè)置操作有一個(gè)基本了解。