- Mastercam X5数控编程技术实战特训
- 寇文化主编
- 291字
- 2024-12-21 08:08:58
2.3 鼠标面盖前模编程特训
例题2-1—模具说明:如图2-2所示是本节将要编程的鼠标面盖模具分解图。前模部分是产品的外观,该前模是一出二(即在一个产品模具中有两个相同的型腔)结构。
任务:根据已经分模的前模图mcbook-9-01.igs进行数控编程。
要求:型腔部分留0.2的余量,分型面光刀。
编程思路及主要步骤:
该前模的型腔部分复杂,不能一次性通过CNC加工到位,必须要先用大刀具开粗,小刀清角及中光,留足够的余量以便后续工序进行EDM加工。分型面及枕位的结构也比较复杂,仍然要先开粗再中光及光刀,最后用小刀清角。CNC加工不到的部位要留足够多的余量进行EDM加工,基本步骤如下:
(1)图形处理,设定零点。
(2)前模加工工艺分析及规划,建立刀具、毛坯、操作群组名。
(3)建立开粗群组中的各个刀路操作。
(4)建立PL水平面的光刀刀路。
(5)建立局部开粗及清角刀路。
(6)建立曲面的半精加工(即中光)及精加工刀路。
(7)模拟检查,修正错误。
(8)后置处理。
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图2-2 鼠标面盖模具分解图
2.3.1 图形处理及设定零点
本节任务:将前模图调入,检查零点。
(1)调入前模图。打开软件,执行主菜单【文件】|【打开文件】命令,或直接在工具栏里单击【打开】按钮,系统弹出【打开】对话框,选择
,选取mcbook-9-01.igs文件,也可以直接调MCX-5图形mcbook-9-01-0.mcx-5。
(2)检查前模图零点及坐标系,经过图形分析得知该图形是四边分中,最高PL平位处为Z0,符合加工要求,如图2-3所示。
(3)文件另外存盘为mcbook-9-01-ok.mcx-5,在以后每完成一个重要步骤都要及时存盘,以防止意外情况发生而忘记存盘,使数据丢失。

图2-3 待加工的前模
2.3.2 工艺分析及规划
本节任务:前模加工工艺分析及规划,建立毛坯,建立空操作群组名。
1.前模加工工艺分析及规划
(1)前模加工要求:整体开粗可以留0.3余量,型腔部分最后留0.2余量,碰穿位光刀留0.03,模锁面及分型面加工到位,不余量。分型面的枕位部分的内凹尖角处及其他CNC加工不到的部位不必过分用小刀清角,此部分留0.3以上的余量待EDM清角。
(2)开料:要求开精料尺寸为220×130×65。材料为钢S136H,此料通常硬度为HB290-330。
(3)刀路规划。
① 操作群组K03A,用ED16R0.8带可换刀粒的飞刀对模具整体进行开粗,留0.3余量。
② 操作群组K03B,用ED16R0.8飞刀对基准PL平位面进行光刀,侧面留0.35,底部不留余量。
③ 操作群组K03C,用ED12平底刀对型腔面进行二次开粗及中光,余量为0.2。
④ 操作群组K03D,用ED4平底刀对型腔部分进行三次开粗清角,留0.35余量。
⑤ 操作群组K03E,用ED8平底刀对分型面的陡峭部分进行光刀,不留余量。
⑥ 操作群组K03F,用BD8R4球头刀对曲面进行精加工,不留余量。
⑦ 操作群组K03G,用BD3R1.5球头刀对曲面进行清角光刀,留余量0.02。
2.加工模块建立毛坯
执行主菜单【机床类型】|【铣床】|【默认】命令,在左边的【操作管理】中出现了新的项目,单击【属性】按钮前的“+“号,展开了其中的项目,如图2-4所示。

图2-4 展开项目
在图2-4中单击【材料设置】按钮,系统弹出【机床群组属性】对话框,自动选取【材料选取属性】选项卡,单击【所有曲面】按钮,系统自动计算出材料的尺寸,然后设置实际开料尺寸后确定,如图2-5所示。

图2-5 设置材料
3.建立空群组
在图2-4中的【操作管理】窗口中,用鼠标右键单击,在弹出的快捷菜单中选择【群组】|【重命名】选项,将其名字改为K03A。右键单击
,在弹出的快捷菜单中,选择【群组】|【新建刀具路径】选项,生成新的刀具路径群组
,将其名字改为K03B。
同理,生成新的刀具路径群组,将其改名为K03C、K03D、K03E、K03F和K03G,如图2-6所示。

图2-6 建立新的刀具路径群组
2.3.3 建立群组K03A用于整体型面开粗
本节任务是建立开粗刀路,完成两个操作:对整个型面进行挖槽开粗和对前模中的平位进行中光。
1.对整个型面进行挖槽开粗
方法:采取粗加工曲面挖槽的方法进行加工,在做刀路之前应该创建边界线,该线为模具的最大外形线,以保证开粗刀路整齐。
(1)创建辅助线。检查此时的构图平面为顶视图,2D绘图模式,设定构图深度Z=-70,工作层为第9层,命名为linshi-xk1,工作颜色为2号。单击工具栏中的【矩形】按钮,创建以模具零点为中心,边长为220×130的矩形,其大小与材料相同,如图2-7所示。

图2-7 创建辅助线
小提示
在Mastercam中创建的加工边界线理论上与高度和颜色等属性没有关系,但是为了清晰及选线方便,有必要将不同用途的边界线绘制在不同的高度并设定不同的颜色,甚至存放在不同的层别里,以示区别,这些情况可以灵活处理。
(2)在【操作管理】的【刀具路径】选项卡中用鼠标拖动箭头,移到K03A群组下方。
(3)设置系统参数,使生成的NC文件名和群组名相同。方法:执行主菜单【设置】|【系统配置】命令,系统弹出【系统配置】参数表,选择【刀具路径管理】选项,在右侧栏中设置【NC文件】中与前几章不同的是只选择【刀具路径群组名称】复选项,单击【确定】按钮,在系统弹出的【系统配置】信息框中单击【是】按钮,将这些参数存盘在mcamxm.config配置文件中,如图2-8所示。

图2-8 设置NC文件参数
(4)在主菜单中,选取【刀具路径】|【曲面粗加工】|【粗加工挖槽加工】命令,则系统自动给定的NC文件名默认就是群组名,如图2-9所示。

图2-9 进入NC操作
(5)系统要求选取加工面,将图形放置在前视图,用框选的方法选取加工面,再按Enter键,如图2-10所示。

图2-10 选取加工面
(6)系统弹出【刀具路径的曲面选取】对话框,单击【边界范围】的【选择】按钮,弹出【串连选项】对话框,这时将图形切换到等角视图,并再次确认构图平面为顶视图。选取【串连】模式,在图形上选取刚创建的边界线,如图2-11所示。

图2-11 选取边界线
(7)定义刀具。方法:从刀库里调用刀具。
在图2-11中单击【确定】按钮2次,系统弹出【曲面粗加工挖槽】参数对话框。在【刀具路径参数】选项卡中,单击【选择库中的刀具】按钮
,系统弹出【选择刀具】对话框,单击【新刀库】按钮
,在弹出的【选择刀库】对话框中选择上第8章建立的刀库文件08-MCBOOK.TOOLS-5,单击【确定】按钮
。在更新的【选择刀库】对话框中选取飞刀ED16*0.8。这是模具开粗经常使用的刀具,它装有两个角半径为0.8的可换刀粒,进给和转速已经在刀库中设定好,如图2-12所示。

图2-12 从刀库里选取飞刀ED16×R0.8
(8)设置曲面加工参数。在【曲面粗加工挖槽】对话框中选取【曲面加工参数】选项,按如图2-13所示设置,其中【安全高度】为35.0,【参考高度】为5.0,【预留量】为0.3,其余参数系统默认。

图2-13 设置曲面加工参数
(9)设置粗加工参数。选取【粗加工参数】选项卡,按如图2-14所示设置【整体误差】为0.025,用ED16×R0.8的飞刀加工S136H钢件时一般给定【Z轴最大进给量】为0.3,这样可以保证切削平稳而且能延长刀粒的切削寿命,实践证明这是比较合理的参数。再勾选【由切削范围外下刀】复选项,这样可以保证大部分层都在料外下刀。刀路伸出的长度约为刀具的直径。如果希望伸出更长一些,可以选取【指定进刀点】选项,本例不选此项。

图2-14 设置粗加工参数
(10)设置螺旋式下刀参数。在图2-14中勾选【螺旋式下刀】复选项,系统弹出【螺旋/斜插式下刀参数】对话框,如图2-15所示设置参数。

图2-15 设置螺旋式下刀参数
要注意
(1)对于钢件加工,螺旋式下刀的【进刀角度】一般取5°~-7°。材料越硬,角度越小,以保证平稳下刀。
(2)钢件加工要防止踩刀现象发生,【如果所有进刀方法都失败时】的选项选取了【中断程式】,对于这一部分未加工的区域,要在下一步加工刀路中用小刀具来加工。
(11)设置切削深度参数。在图2-14中,单击【切削深度】按钮,系统弹出【切削深度的设定】对话框,设置【最高的位置】为0.0,【最低的位置】为-31.0,单击【确定】按钮,如图2-16所示。

图2-16 设置切削深度
小提示
此处【最低的位置】为-31,是根据测量图形得到的数值,可以在编程前事先测量,也可以单击【选择深度】按钮,然后在图形上抓取型腔的最低点。
(12)设置挖槽参数。在【曲面粗加工挖槽】对话框中,选取【挖槽参数】选项,按如图2-17所示设置。

图2-17 设置挖槽参数
其中,加工方式选取“高速切削”,【切削间距】为刀具直径的75%,【距离】自动计算为12.0,不勾选【精加工】复选项,不用勾选【精修切削范围的轮廓】复选项。
单击【高速切削】按钮进一步设置参数,如图2-18所示,设置【转角走圆的半径】为1.0,这样可以保证在拐角处系统自动在刀路上加入一个R1的圆弧,使切削平稳。

图2-18 设置高速切削参数
知识拓展
高速切削是目前数控加工中比较先进的加工方法,表现在刀路中要尽量避免直角及尖角过渡,而应在拐角处加入圆弧过渡,以保证在转速很高进给很大时切削更加平稳。这种加工方法不仅可以用于高速切削机床,也可以用于普通低速切削机床,本例就是应用高速切削。
(13)检查刀具平面。在【曲面粗加工挖槽】对话框中,选取【刀具路径参数】选项卡,单击按钮,系统弹出【刀具面/构图面的设定】对话框,检查【工作坐标系统】、【刀具平面】、【绘图平面】均为俯视图,如果不是这样,需要单击按钮
给予设定,单击【确定】按钮
,如图2-19所示。

图2-19 检查刀具平面
(14)其余参数默认,单击【确定】按钮,系统开始计算刀路,出现提示信息,确定后生成刀路。单击【重画】按钮
,显示刀路如图2-20所示。为了后续编程清晰,在【操作管理】中单击按钮
关闭刀路显示。

图2-20 生成的开粗刀路
小提示
为了减少跳刀的移刀距离,还可以在图2-14中单击【间隙设定】按钮,在弹出的对话框中选取【切削顺序最佳化】复选项。只因为刀具移动时都是按照G00快速移动,选或不选此参数对本次的加工效率影响不大。
2.对前模中的平位面进行中光
方法:先由面产生线,再采取2D等高外形方式进行加工。
(1)根据曲面产生外形线条。
确认此时绘图模式为3D,构图平面为顶视图,工作层为第9层,工作颜色为2号。按Alt+E组合键,选择并单独显示模具中的平位面。执行主菜单【绘图】|【曲面曲线】|【所有曲线边界】命令,选取台阶面,在弹出的参数表中单击【适合弧和线】按钮,单击【确定】按钮
,生成其边界线,再次按Alt+E组合键,显示所有图素。再次按Alt+E组合键,单独显示所有线框图,如图2-21所示。

图2-21 生成边界线
删除图2-21中边界线的多余曲线,得到如图2-22所示的线条。
(2)在主菜单中执行【铣床刀具路径】|【等高外形】命令,如图2-23所示
(3)系统弹出【串连选项】对话框,选取2D及【串连】模式,在图形上选取6条边界线,如图2-24所示。
(4)单击【确定】按钮,系统弹出【2D刀具路径-等高外形】对话框。在【刀具路径类型】中,选取【等高外形】选项,如图2-25所示。

图2-22 删除多余线后的边界线

图2-23 进入NC操作

图2-24 选取6条边界线

图2-25 选取“等高外形”界面
(5)定义刀具。在【2D刀具路径-等高外形】对话框中,选取ED16×R0.8飞刀。
(6)设置加工参数。在【2D刀具路径-等高外形】对话框中,选取【切削参数】选项,在右侧参数栏中,设置余量【侧壁预留量】为0.35,【底面预留量】为0.1,按如图2-26所示设置参数。

图2-26 设置切削参数
(7)设置深度切削参数。在【2D刀具路径-等高外形】对话框中,取消选取【深度切削】选项。
(8)设置进/退刀参数。在【2D刀具路径-等高外形】对话框中,选取【进/退刀参数】选项,右侧参数按如图2-27所示设置进/退刀参数,然后单击按钮,可以复制到退刀参数栏中。

图2-27 设置进/退刀参数
(9)设置共同参数。在【2D刀具路径-等高外形】对话框中,选取【共同参数】选项,在右侧参数按如图2-28所示设置,其中加工的最高位置【工件表面】为绝对值Z=0,最低位置【深度】为相对值Z=0。

图2-28 设置共同参数
(10)其余参数默认,单击【确定】按钮,生成外形开粗刀路,按Alt+E组合键,显示所有图形,如图2-29所示。

图2-29 生成外形开粗刀路
本节讲课视频
以上操作的视频文件为\ch09\03-video\K03A.exe。
2.3.4 建立群组K03B对平位面精加工
本节任务是建立平位面的精加工刀路。完成两个操作:对PL平位面进行精加工和对最高水平面进行精加工。
1.对最大外形四周直身面进行精加工
方法:复制上述刀路2,再修改参数。
(1)在【操作管理】的【刀具路径】选项卡中用鼠标拖动箭头,移到K03B群组的下方。
(2)在【操作管理】中,右键单击操作2,在弹出的快捷菜单中选择【复制】选项,再次右键单击该操作,在弹出的快捷菜单中选取【粘贴】选项,则生成新的操作3
,观察此时的操作3应该在K03B群组里,如图2-30所示。

图2-30 复制刀路操作
(3)在新的操作3中,单击节点,在弹出的【2D刀具路径-等高外形】对话框中修改参数,在【切削参数】选项中修改【底面预留量】为0,其余参数不变,如图2-31所示。

图2-31 设置切削参数
(4)设置参数完成后,单击【确定】按钮。在【操作管理】中,单击【重建所有已失败操作】按钮
,生成平面光刀,如图2-32所示。
2.对顶部水平面进行精加工
方法:用平面铣的方法生成刀路。
(1)在【操作管理】中,将操作3复制一份成为操作4,如图2-33所示。

图2-32 生成平位面光刀

图2-33 复制操作
(2)在新的操作4中,单击节点,在弹出的【串连管理】参数框中删除所有旧的边界线,再右键单击鼠标,在弹出的快捷菜单中选取
,在图形的顶部选取如图2-34所示边界线。

图2-34 选取边界线
(3)在新的操作4中,单击节点,在系统弹出的【2D刀具路径-等高外形】对话框中修改参数。选取【刀具路径类型】选项卡,选取【平面加工类型】选项,如图2-35所示。

图2-35 选取刀具路径类型
(4)在【切削参数】选项卡中,按如图2-36所示设置,【类型】选取“双向”方式,【底面预留量】为0.0。

图2-36 设置切削参数
(5)在【共同参数】选项中,按如图2-37所示设置。
(6)在【操作管理】中,单击【重建所有已失败操作】按钮,生成平面光刀,如图2-38所示,检查无误后就可以关闭该刀路显示。

图2-37 设置共同参数

图2-38 生成平面光刀
本节讲课视频
以上操作的视频文件为\ch09\03-video\K03B.exe。
2.3.5 建立群组K03C对型腔面进行二次开粗
本节任务:用ED12平底刀进一步对型面加工,建立两个操作刀路:用残料粗加工清除的方法进行二次开粗和对型面进行中光。
1.对型面进行二次开粗
方法:建立曲面残料粗加工的操作刀路。
(1)在【操作管理】的【刀具路径】选项卡中用鼠标拖动箭头,移到K03C群组的下方。
(2)在主菜单中,选取【刀具路径】|【曲面粗加工】|【粗加工残料加工】命令,这样系统自动给定的NC文件名称默认就是群组名,如图2-39所示。

图2-39 建立新操作
(3)系统要求选取加工面和加工边界,其做法与2.3.3节所做的曲面挖槽开粗刀路时选加工面和加工边界的方法相同,选取的图形内容也相同,此处略。
(4)完成上一步时,系统弹出了【曲面残料粗加工】对话框。在刀库里选取ED12的平底刀,方法与2.3.3节相同,结果如图2-40所示。

图2-40 选取ED12平底刀
(5)设置曲面加工参数。在【曲面残料粗加工】对话框中选取【曲面加工参数】选项卡,按如图2-41所示设置参数,其中【预留量】取0.35,比开粗时大,目的是防止踩刀现象发生。
(6)设置残料加工参数。在【曲面残料粗加工】对话框中选取【残料加工参数】选项卡,按如图2-42所示设置参数,其中【Z轴最大进给量】取0.12,在各选项中选取【双向】、【斜降】并给定【斜插长度】为15.0。

图2-41 设置曲面加工参数

图2-42 设置残料加工参数
(7)设置切削深度。在如图2-42所示的对话框中,单击【切削深度】按钮,在系统弹出的【切削深度的设定】对话框中,设置最低和最高深度,如图2-43所示,其中最低深度可以比实测图形的最低点再低一些,以保证切削干净。

图2-43 设置切削深度
(8)设置间隙参数。在如图2-42所示的对话框中,单击【间隙设定】按钮,在系统弹出的【刀具路径的间隙设置】对话框中,按如图2-44所示设置参数,选取【距离】并给定数值为10.0,目的是减少跳刀次数,提高效率。

图2-44 设定间隙参数
(9)设置剩余材料参数。在【曲面残料粗加工】对话框中选取【剩余材料参数】选项卡,按如图2-45所示设置参数,其中剩余材料的计算方法选取【另一个操作】及勾选【使用记录文件】复选项,在右侧的目录树中选取操作1。剩余材料的调整方法选取【减少剩余材料的范围】复选项,并给定【调整的距离】为0.2。
(10)在【曲面残料粗加工】对话框中,其他参数按系统默认,最后单击【确定】按钮,系统自动计算,生成的残料加工刀路如图2-46所示。

图2-45 设置剩余材料参数

图2-46 生成残料加工刀路
2.对型面进行中光
方法:用曲面等高外形铣的方法对型面进行加工。
(1)在主菜单中,选取【刀具路径】|【曲面粗加工】|【粗加工等高外形加工】命令,这样系统自动给定的NC文件名称默认就是群组名,如图2-47所示。
(3)系统要求选取加工面和加工边界,做法与2.3.3节的做曲面挖槽开粗刀路时选择加工面和加工边界的方法相同,选取的图形也相同,此处略。

图2-47 建立新操作
(4)完成上一步时,系统弹出了【曲面粗加工等高外形】对话框,在【刀具路径参数】选项卡中,选取ED12的平底刀。
(5)设置曲面加工参数。在【曲面粗加工等高外形】对话框中,选取【曲面加工参数】选项卡,按如图2-48所示设置参数,其中【预留量】取0.2。

图2-48 设置曲面加工参数
(6)设置等高外形粗加工参数。在【曲面粗加工等高外形】对话框中选取【等高外形粗加工参数】选项卡,按如图2-49所示设置参数,其中【Z轴最大进给量】取0.15,在各选项中选取【双向】、【高速回圈】并给定【斜插长度】为20.0。
(7)设置切削深度。在如图2-49所示的对话框中,单击【切削深度】按钮,在系统弹出的【切削深度的设定】对话框中,设置最低和最高深度,如图2-50所示,其中最低深度可以比实测图形的最低点再低一些,以保证切削干净。
(8)设置间隙参数。在如图2-49所示的对话框中,单击【间隙设定】按钮,在系统弹出的【刀具路径的间隙设置】对话框中,按如图2-51所示设置参数。选取【距离】选项并给定数值为10.0,目的是减少跳刀次数,提高效率。

图2-49 设置加工参数

图2-50 设置切削深度

图2-51 设定间隙参数
(9)设置高级参数。在如图2-49所示的对话框中,单击【高级设置】按钮,在系统弹出的【高级设置】对话框中,按如图2-52所示设置参数,选取【自动】复选项。
(10)在【曲面粗加工等高外形】对话框中,其他参数按系统默认,最后单击【确定】按钮,系统自动计算,生成的中光刀路如图2-53所示。

图2-52 设置高级参数

图2-53 生成中光刀路
本节讲课视频
以上操作的视频文件为\ch09\03-video\K03C.exe
2.3.6 建立群组K03D对型腔进行三次开粗
本节任务:建立一个操作,使用ED4小平底刀对型腔进行清角,从而进行三次开粗,目的是清除型腔中的大量残留余量,留给EDM的余量尽量减少,从而提高EDM加工效率。
方法:复制之前的清角刀路5,然后修改参数。
(1)在【操作管理】的【刀具路径】选项卡中用鼠标拖动箭头,移到K03D群组的下方。
(2)在【操作管理】中,用鼠标左键选择操作5,按Ctrl+C组合键,再按Ctrl+V组合键,将其复制到群组K03D中成为操作7,文件名自动变为K03D,如图2-54所示。
(3)根据型腔曲面产生外形线条。选择并按Alt+E组合键,单独显示模具中的PL面,确认此时构图平面为顶视图,工作层设定为第10层,层名为linshi-xk2,第9层关闭显示,工作颜色为13号。
执行主菜单【绘图】|【曲面曲线】|【所有曲线边界】命令,选取单独显示出来的曲面,在弹出的参数表中单击【适合弧和线】按钮,单击【确定】按钮
,生成其边界线。
再次按Alt+E组合键显示所有图素,再次按Alt+E组合键单独显示所有线框图,如图2-55所示。

图2-54 复制操作
删除图2-55中边界线的多余曲线,只保留型腔周边的外形线,再将其投影到Z=10的水平面上,得到如图2-56所示的线条。

图2-55 生成边界线1

图2-56 生成边界线2
小提示
(1)此处删除线时可以用通过方框来选择。
(2)也可以选取全部曲面,生成所有边界线,再单击【删除重复图素】命令按钮,将多余线条删除。
(4)重新选取边界线。在操作7中,单击,系统弹出【刀具路径的曲面选取】对话框,在【边界范围】中单击【移除】按钮,再单击【选择】按钮
,系统弹出【串连选项】对话框,在图形上选取上一步刚生成的两个边界线,如图2-57所示。

图2-57 更改边界线
(5)在新的操作7中,单击节点,在系统弹出的【曲面残料粗加工】对话框中,选取【刀具路径参数】选项卡,从刀具库中选取平底刀ED4,如图2-58所示。

图2-58 选取ED4平底刀
(6)设置曲面加工参数。在【曲面残料粗加工】对话框中,选取【曲面加工参数】选项卡,修改【参考高度】为-10.0,在【刀具位置】中选取【内】和【总补正】选项并给定数值为0.5,而【预留量】仍取0.35不变,如图2-59所示。

图2-59 设置曲面加工参数
(7)设置残料加工参数。在【曲面残料粗加工】对话框中,选取【残料加工参数】选项卡,按如图2-60所示设置参数,其中【Z轴最大进给量】修改为0.08,其余参数不变。

图2-60 设置残料加工参数
(8)设置剩余材料参数。在【曲面残料粗加工】对话框中选取【剩余材料参数】选项卡,按如图2-61所示设置参数。在右侧的目录树中选取操作6,其余参数不变。

图2-61 设置剩余材料参数
(9)在【曲面残料粗加工】对话框中,其他参数按系统默认,最后单击【确定】按钮。在【操作管理器】中,单击【重新生成失败操作】按钮
,系统自动计算,生成的残留加工刀路如图2-62所示。

图2-62 生成残留加工刀路
本节讲课视频
以上操作的视频文件为\ch09\03-video\K03D.exe。
2.3.7 建立群组K03E用平底刀对分型面进行光刀
本节任务:建立一个操作,用ED8平底刀对分型面的陡峭部分进行光刀,留余量为0。
方法:建立曲面精加工等高外形操作。
(1)在【操作管理】的【刀具路径】选项卡中用鼠标拖动箭头,移到K03E群组的下方。
(2)在主菜单中,选取【刀具路径】|【曲面精加工】|【精加工等高外形】命令,这样系统自动给定的NC文件名默认就是群组名,如图2-63所示。

图2-63 生成新操作
(3)选取加工面。系统要求选取加工面,在图形上选取除了最高水平面外的PL分型面,如图2-64所示。为了选面清晰可以设定第1层为工作层,第9及第10层关闭不显示。

图2-64 选取PL加工面
(4)选取干涉面。上一步选取加工面后,按Enter键,系统会弹出【刀具路径的曲面选取】对话框,单击【选中】的【选择】按钮,然后在图形上选取,最高平位面及型腔边缘面作为干涉面,如图2-65所示。

图2-65 选取干涉面
(5)完成上面选面的步骤后,单击【确定】按钮,这时系统弹出【曲面精加工等高外形】对话框,在【刀具路径参数】选项卡中,从刀库里选取ED8的平底刀,如图2-66所示。

图2-66 选取ED8平底刀
(6)设置曲面加工参数。在【曲面精加工等高外形】对话框中,选取【曲面加工参数】选项卡,按如图2-67所示设置参数,其中【安全高度】为35.0,加工面【预留量】取0.0,干涉面的【预留量】为0.35。

图2-67 设置曲面加工参数
要注意
此处的中文版软件菜单翻译不够准确,预留量栏中,上部应为加工面的预留量,下部应为干涉面(也称检查面)的预留量。
(7)设置等高外形精加工参数。在【曲面精加工等高外形】对话框中选取【等高外形精加工参数】选项卡,按如图2-68所示设置参数,其中【T整体误差】为0.01,【Z轴最大进给量】取0.05,【转角走圆的半径】为0.5,在各选项中选取【双向】、【高速回圈】选项并给定【斜插长度】为10.0。
(8)设置切削深度。在如图2-68所示的对话框中,单击【切削深度】按钮,在系统弹出的【切削深度的设定】对话框中设置最低和最高深度,如图2-69所示。
(9)设置间隙参数。在如图2-68所示的对话框中,单击【间隙设定】按钮,在系统弹出的【刀具路径的间隙设置】对话框中,按如图2-70所示设置参数,选取【距离】选项并给定数值为10.0。

图2-68 设置精加工参数

图2-69 设置切削深度

图2-70 设定间隙参数
(10)设置高级参数。在如图2-68所示的对话框中,单击【高级设置】按钮,在系统弹出的【高级设置】对话框中,按如图2-71所示设置参数,选取【只在两曲面(实体)之间】复选项。
(11)在【曲面粗加工等高外形】对话框中,其他参数按系统默认,最后单击【确定】按钮,忽略信息提示,则系统自动计算刀路,结果如图2-72所示。

图2-71 设置高级参数

图2-72 生成光刀刀路
本节讲课视频
以上操作的视频文件为\ch09\03-video\K03E.exe。
2.3.8 建立群组K03F用球刀对PL面进行光刀
本节任务是用BD8R4球头刀对曲面进行精加工,共完成四个操作:一是沿着45°方向精加工一侧PL分型面,二是精加工另外一侧PL面,三是精加工中间的枕位面,四是精加工碰穿面。
1.沿着45°方向精加工一侧PL面
方法:利用曲面精加工平行方式及选择干涉面进行加工。
(1)在【操作管理】的【刀具路径】选项卡中用鼠标拖动箭头,移到K03F群组下方。
(2)在主菜单中,选取【刀具路径】|【曲面精加工】|【精加工平行铣削】命令,如图2-73所示。
(3)选取加工面。系统要求选取加工面,按如图2-74所示选取外侧的PL分型面,单击【结束选择】按钮或者按Enter键。
(4)选取干涉面。上一步选取加工面后,系统会弹出【刀具路径的曲面选取】对话框,单击【选中】的【选择】按钮,然后在图形上选取枕位面作为干涉面,如图2-75所示。
(5)完成上面的步骤后,单击【确定】按钮,这时系统弹出【曲面精加工平行铣削】对话框,在【刀具路径参数】选项卡中,从刀库选取BD8R4的球头刀,如图2-76所示。

图2-73 进入NC操作

图2-74 选择要加工的PL面

图2-75 选取干涉面

图2-76 选取BD8R4球头刀
(6)设置曲面加工参数。在【曲面精加工平行铣削】对话框中,选取【曲面加工参数】选项卡,按如图2-77所示设置参数,其中【安全高度】为35.0,加工面【预留量】取0.0,干涉面的【预留量】为0.35。

图2-77 设置曲面加工参数
(7)设置平行铣削参数。选取【精加工平行铣削参数】选项卡,按如图2-78所示设置参数,其中【T整体误差】为0.01,单击【最大切削间距】按钮,系统弹出【最大步进量】对话框,在其中设置【大约环绕高度在45度】为0.001,单击【确定】按钮,系统自动计算出【最大步进量】为0.126,其余参数不变。

图2-78 设置铣削参数
(8)设置间隙参数。在图2-78中,单击【间隙设定】按钮,系统弹出【刀具路径的间隙设置】对话框,在【容许的间隙】中选取【距离】复选项,并且给定距离为2.5。选取【切削顺序最佳化】复选项,其余参数不变,如图2-79所示,这样设置参数的目的是减少提刀次数。
(9)设置高级设置参数。在图2-78中,单击【高级设置】按钮,系统弹出【高级设置】对话框,选取【只在两曲面(实体面)之间】选项,其余参数不变,如图2-80所示。这样设置参数的目的是防止刀路弯曲对工件的过切,单击【确定】按钮,返回【曲面精加工平行铣削】对话框。

图2-79 设置间隙参数

图2-80 设置高级设置参数
(10)其余参数默认,在【曲面精加工平行铣削】对话框中,单击【确定】按钮,初步生成的精加工刀路(也称光刀)如图2-81所示。

图2-81 初步生成的光刀
(11)将图2-81所示的刀路局部放大显示,会发现有个别刀路有异常,需要进一步进行处理。本次先介绍处理的方法:根据刀路画边界线,然后修改参数,重新画边界线,重新生成刀路。
(12)绘制边界线。将图形放在俯视图,绘图为2D,工作层为第9层,构图平面为顶视图,深度Z=0,颜色为12号,放大刀路局部异常处,用矩形绘制如图2-82所示的矩形1,矩形的角点坐标是(-7.24,-10.08,0)和(-1.1,-24.65,0)。

图2-82 创建边界线
小提示
此矩形可以手工绘制,只要包住这些刀路异常的部分即可,所给的坐标点只是为了读者练习方便。
(13)修改边界线。在【操作管理】目录树中,单击K03F里的操作9中的节点,系统弹出【刀具路径的选取】对话框,在【边界范围】栏中单击【选择】按钮
,然后在图形上选取刚产生的矩形1及最大外形线作为边界线,如图2-83所示。

图2-83 选取边界线
(14)在图2-83中,单击【确定】按钮,在【操作管理】中,单击【重建所有已失败操作】按钮
,重新生成的光刀刀路,如图2-84所示,检查无误后可以关闭该刀路显示。

图2-84 重新生成的光刀刀路
2.精加工另外一侧PL面
方法:复制刀路,重新选面,修改参数。
(1)复制刀路。在【操作管理】中,用鼠标左键选择刚产生的刀路操作9,按Ctrl+C组合键,再按Ctrl+V组合键,将其复制到群组K03F中成为操作10,如图2-85所示。

图2-85 复制刀路操作
(2)旋转矩形1。确保构图平面为顶视图,选取上一节完成的矩形1,单击【旋转】按钮,在对话框中输入旋转角度为180.0,结果得到矩形2,如图2-86所示。

图2-86 旋转矩形
(3)重新选取加工边界。在新的操作10中,单击节点,系统弹出【刀具路径的曲面选取】对话框,在【边界范围】中先单击【移除】按钮
将之前所选的线条删除,再单击【选择】按钮
,系统弹出【串连选项】对话框,这时将图形适当旋转到方便选线的位置,在图形上选取矩形2及最大外形矩形线作为边界线,如图2-87所示。

图2-87 修改选取边界线
(4)选取加工面。在【刀具路径的曲面选取】对话框,从【加工曲面】项先单击【移除】按钮,将之前所选的加工面删除,再单击【选择】按钮
,系统要求选取加工面,按如图2-88所示选取另一侧的PL分型面,单击【结束选择】按钮或者按Enter键。

图2-88 选择要加工的PL面
(5)选取干涉面。在【刀具路径的曲面选取】对话框,从干涉面的【选中】栏中先单击【移除】按钮,将之前所选的干涉面删除,再单击【选择】按钮
,然后在图形上选取与本次加工面相对应的枕位面作为干涉面,单击
按钮,如图2-89所示。

图2-89 选取干涉面
(6)在【操作管理】中,单击【重建所有已失败操作】按钮,生成另外一侧光刀,如图2-90所示,检查无误后就可以关闭该刀路显示。
3.精加工另外中间枕位面
方法:复制刀路,重新选面,修改参数。
(1)复制刀路。在【操作管理】中,用鼠标左键选择刚产生的刀路操作10,按Ctrl+C组合键,再按Ctrl+V组合键,将其复制到群组K03F中成为操作11,如图2-91所示。

图2-90 生成另外一侧光刀

图2-91 复制刀路操作
(2)重新选取加工边界。在新的操作11中,单击节点,系统弹出【刀具路径的曲面选取】对话框,在【边界范围】中先单击【移除】按钮
,将之前所选的线条删除,本次不用选边界线。
(3)选取加工面。在【刀具路径的曲面选取】对话框,从【加工曲面】项中先单击【移除】按钮,将之前所选的加工面删除,再单击【选择】按钮
,系统要求选取加工面,按如图2-92所示选取中间的枕位分型面为加工面,单击【结束选择】按钮或者按Enter键。

图2-92 选择要加工的枕位面
(4)选取干涉面。在【刀具路径的曲面选取】对话框,从干涉面的【选中】栏中先单击【移除】按钮,将之前所选的干涉面删除,再单击【选择】按钮
,然后在图形上选取与本次加工面相对应的枕位面作为干涉面,单击【确定】按钮
,如图2-93所示。

图2-93 选取干涉面
(5)在【操作管理】中,单击【重建所有已失败操作】按钮,生成的中间枕位面光刀,如图2-94所示,检查无误后就可以关闭该刀路显示。
4.精加工碰穿面
方法:复制刀路,重新选面,修改参数。
(1)复制刀路。在【操作管理】中,用鼠标左键选择刚产生的刀路操作11,按Ctrl+C组合键,再按Ctrl+V组合键,将其复制到群组K03F中成为操作12,如图2-95所示。

图2-94 生成的中间枕位面光刀

图2-95 复制刀路操作
(2)选取加工面。在【刀具路径的曲面选取】对话框,从【加工曲面】项中先单击【移除】按钮,将之前所选的加工面删除,再单击【选择】按钮
,系统要求选取加工面,按如图2-96所示选取型腔中的碰穿面为加工面,单击【结束选择】按钮或者按Enter键。

图2-96 选择要加工的碰穿面
(3)取消选取干涉面。在【刀具路径的曲面选取】对话框,从干涉面的【选中】栏中先单击【移除】按钮,将之前所选的干涉面删除。因为本次要加工的面较为突出,周围没有障碍,所以不用再选取干涉面,单击【确定】按钮
。
(4)设置曲面加工参数。在【曲面精加工平行铣削】对话框中,选取【曲面加工参数】选项卡,按如图2-97所示设置参数,其中加工面【预留量】取0.03,干涉面的【预留量】取0.0。其余参数不变。因为本次未选干涉面,所以干涉面加工余量的参数不起作用。
(5)在【操作管理】中,单击【重建所有已失败操作】按钮,生成碰穿位面光刀,如图2-98所示,检查无误后就可以关闭该刀路显示。

图2-97 设置曲面加工参数

图2-98 生成的碰穿位面光刀
本节讲课视频
以上操作的视频文件为\ch09\03-video\K03F.exe。
2.3.9 建立群组K03G对枕位面进行清角
本节任务是完成三个操作:一是用BD3R1.5球头刀对枕位面进行清角光刀;二是用边界裁剪多余的刀路;三是对模锁面进行清角。
1.对枕位面进行清角光刀
方法:采用曲面精加工残料清角的加工方式进行加工。
(1)在【操作管理】的【刀具路径】选项卡中用鼠标拖动箭头,移到K03G群组下方。
(2)在主菜单中,选取【刀具路径】|【曲面精加工】|【精加工残料加工】命令,则系统自动给定的NC文件名默认就是群组名K03G,如图2-99所示。

图2-99 生成新的操作
(3)选取加工面。系统要求选取加工面,在图形上选取中间部分比较复杂的而且起伏较大的PL分型面,如图2-100所示。为了选面清晰可以设定第11层为工作层,第9及第10层关闭不显示。

图2-100 选取PL加工面
(4)完成上述选面的步骤后,单击【确定】按钮,这时系统弹出了【曲面精加工残留清角】对话框,在【刀具路径参数】选项卡中,从刀库选取BD3R1.5的球头刀,如图2-101所示。

图2-101 选取BD3R1.5球头刀
(5)设置曲面加工参数。在【曲面精加工残料清角】对话框中,选取【曲面加工参数】选项卡,按如图2-102所示设置参数,其中【安全高度】为35.0,加工面【预留量】取0.02。目的是使小刀加工与之前的BD8R4球刀加工能很好衔接。

图2-102 设置曲面加工参数
要注意
此处预留量没有设为0,原因是一般小刀具的摆动误差会大一些,取0.02以弥补刀具的旋转误差,使接刀处更加光顺。即使是用很新的机床,刀具的误差很小,多出的0.02也能够满足制模要求,而如果本次刀具过切型面的话,会导致注塑合模时出现间隙,在产品上会出现溢流“走批峰”现象。
(6)设置残料清角加工参数。在【曲面精加工残料清角】对话框中选取【残料清角精加工参数】选项卡,按如图2-103所示设置参数,其中【整体误差】为0.01,单击【最大切削间距】按钮,在弹出的【最大步进量】对话框中设置【大约环绕高度在45度】参数为0.001,系统自动计算出【最大步进量】为0.077,在【切削方式】中选取“3D环绕”。

图2-103 设置加工参数
(7)设置间隙参数。在【曲面精加工残料清角】对话框中的【残料清角精加工参数】选项卡中单击【间隙设定】按钮,系统弹出【刀具路径的间隙设置】对话框,按如图2-104所示设置参数,这样设置的目的是减少跳刀次数,提高切削效率。

图2-104 设置间隙设置参数
(8)设置残料清角的材料参数。在【曲面精加工残料清角】对话框中选取【残料清角的材料参数】选项卡,按如图2-105所示设置参数,其中【粗铣刀具的刀具直径】为8.0,【粗铣刀具的刀角半径】为4.0,【重叠距离】为0.5,设置重叠距离目的是切削平稳。

图2-105 设置残料清角的材料参数
(9)在【曲面精加工残料清角】对话框中,其他参数按系统默认,最后单击【确定】按钮,忽略信息提示,则系统初步自动计算出刀路,如图2-106所示。

图2-106 初步生成的清角刀路
2.用边界裁剪多余的刀路
主要任务:仔细分析图2-106中生成的刀路,发现由于曲面有一定的误差,个别刀路有异常,为了安全,必须采用刀路裁剪的方法将不合理的刀路裁剪掉。
方法:先根据生成的刀路裁剪边界线,然后再用这个边界线对刀路交线裁剪。
(1)创建边界线。设置线框状态下显示图形,视角平面为俯视图,检查构图平面为顶视图,绘图模式为2D,绘图深度为0。工作层为11层,名称为linshi-xk3,工作颜色为14号。如图2-107所示,在需要裁剪刀路的位置处绘制矩形3及矩形4,矩形只要包住异常刀路即可,为了读者练习方便,现提供矩形的角点坐标为(-18,15,0)和(-13,10,0)及(18,-15,0)和(13,-10,0)。

图2-107 创建边界线
(2)编辑裁剪刀路。确保刀路13被选中,在主菜单中执行【刀具路径】|【路径修剪】命令,系统弹出【串连选项】窗口,按默认给定,在图形上选取上一步刚创建的矩形3及矩形4。如图2-108所示。
(3)设置参数。在图2-108中的【串连选项】对话框中,单击【确定】按钮。系统提示要求选取保留点,在上一步的矩形3及矩形4的外面任意选取一点,系统弹出【修剪刀具路径】对话框,选取刀路操作13及【不提刀】复选项,如图2-109所示。

图2-108 选取裁剪边界线

图2-109 设置修剪参数
(4)生成刀路。在图2-109中的【修剪刀具路径】对话框中单击【确定】按钮,系统重新计算刀路,刷新屏幕后,显示刀路,同时,操作管理中的操作13及操作14发生了一些变化,如图2-110所示

图2-110 操作管理中发生的变化
3.对模锁面进行清角光刀
方法:采用复制刀路13,修改加工面等参数。
(1)复制刀路。在【操作管理】中,用鼠标左键选择刀路操作13,按Ctrl+C组合键,再按Ctrl+V组合键,将其复制到群组K03G中成为操作15,如图2-111所示。

图2-111 复制刀路操作
(2)选取加工面。在新的操作15中,单击节点,系统弹出【刀具路径的曲面选取】对话框,从【加工曲面】项中先单击【移除】按钮
,将之前所选的面删除,再单击【选择】按钮
,系统要求选取加工面,按如图2-112所示选取四处模锁曲面,单击【结束选择】按钮或者按Enter键。

图2-112 选择要加工的模锁面
(3)在【操作管理】中,单击【重建所有已失败操作】按钮,生成刀路,如图2-113所示,检查无误后就可以关闭该刀路显示。
2.3.10 刀路模拟检查
数控编程完成后,必须对其进行检查,以便及时发现问题并解决。检查的方法有两种:静态检查和动态检查,其方法与第7章介绍的方法相同,此处略。
事先把图形存为STL文件,用来精确分析加工结果的剩余材料大小,检查定义的毛坯要符合实际开料大小。在【操作管理】中,按Alt+E组合键,将各个群组的操作全部展开,先选取操作1,再按Shift键,再选取操作14,这样可以把1~14操作全部选上。也可以在【操作管理】中单击【选择所有的操作】按钮,再单击【验证已选择的操作】按钮
,结果如图2-114所示。

图2-113 生成模式清角光刀

图2-114 实体模拟
2.3.11 后置处理
本章介绍通过修改系统参数所完成的各个操作,其文件名默认为各个群组名称。
在【操作管理】中,单击按钮全选所有操作,单击【后置处理已经选择的操作】按钮
,系统弹出【后处理程式】对话框,按如图2-115设置参数。单击【确定】按钮
,系统将各个群组的操作,分别处理为与其群组名相同的各个NC文本文件。
要注意记录数控文件生成到哪个文件夹。
本例默认存储文件夹为C:\Users\kou\Documents\my mcamx5\Mill\NC,这个文件夹也可以在参数配置文件中进行修改。

图2-115 设置后处理参数
要注意
初学者要注意自己计算机的MastercamX5系统配置,务必清楚地了解编程生成的数控程序在哪个目录,以便准确地把NC程序复制到公司规定的网络盘目录中,供CNC操作员准确调用,防止操作员用错程序。
最后,文件存盘,文件名为mcbook-9-01-ok.mcx-5,或单击【保存】按钮。
本节讲课视频
以上操作的视频文件为\ch09\03-video\K03G.exe。
2.3.12 填写CNC程序工作单
编程完成后,要将所编程序通过工作单的形式交给上司检查,无误后再交给CNC车间安排加工。本例示范的工作单如表2-1所示。工作单正体字部分为表格的固定格式,其内容相对不变,而斜体字部分为针对加工工件的不同而填写的内容。
表2-1 数控工作单
知识拓展
如果没有现成的程序单表格,可以参考本表的主要内容,使用类似Excel电子制表软件自己创建CNC程序工作表。表格中的模具图可以通过拷屏的方法复制到程序单里。经过试用,对所建立的程序单表格不断完善,最后定型,交由上级领导审批同意后,就可以添加ISO的正式受控表格文件的编号,制作成规范的文件。如果用量大,可以由印刷厂印制,今后只需要填写相应的编程内容即可。
2.3.13 本例总结及要注意的问题
要注意
要完成好本例的编程,还要注意以下问题:
(1)开粗采取了曲面挖槽。由于在水平面留的余量较多,必须专门做一些2D等高外形的刀路来清除水平面的多余余量。复制这些刀路修改底部余量为0进行光刀,关键在于边界线的绘制,一般根据曲面的边界线来提取。
(2)形状复杂的前模仍然要先用大刀具开粗完成后,再用较小刀具清角。为了EDM效率更高,有时还需要进行3次局部开粗。
(3)前模编程的不同部位在加工时应采取不同的加工策略。本例前模的PL要尽量加工到位,余量为0,而胶位部分则要多留出一些余量,本例最终余量为0.2。碰穿位一般留0.03以上的余量,以便消除机床加工误差,有利于模具师傅模具装配。
(4)如果前模材料是精料,而且上下两面磨削的平行度很好,则可以按照顶面对刀为Z=0,最高处的平面光刀可以省略。本例所举的例子是针对材料不很规则的一般做法,这一点在实际工作中可以根据车间的实际情况灵活处理。
(5)为了能准确选取加工面,如果书上的插图不是很清晰时,可以参考本书的配套讲课视频。