1、共 7 页 第 1 页刀具类型(即刀具型式)选择摘要本文结合作者的经验，介绍了基于MasterCAMX软件铣削的刀具参数和加工参数设置方法，对Mastercam学习者，特别是初学者有重要的指导意义。关键词Mastercam 刀具参数加工参数设置中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1009913X(2010)160079O1Mastercam是实现数控自动编程重要的CADCAM软件之一，目前，许多高、中职学校数控专业都开设Mastercam课程。学习Mastercam的CAM部分除了需要机械制图、数控编程等知识作为基础之外，还要有 定的金属切削知识和加工经验，特别是数控加工经验，才
2、能选择合适的刀具，正确设置相关参数，从而能编出合理的数控加工程序，下面，本人结合自己的教学和学习体会，以MaStercamX的面铣削为例，就刀具选择、刀具参数设置、平面加工参数设置为例作浅析。1刀具类型(即刀具型式)选择数控铣床和加工中心加工平面、曲面使用的刀具类型主要有平底刀、圆鼻刀、和球头刀。1平底刀：主要用于对底部为平面的工件进行加工。平底刀在使用过程中刀尖很容易磨损，影响加工精度，因此多用作粗加工。2圆鼻刀：主要用于较平坦的大型自由曲面的粗加工，或对底部平坦但转角处有过渡圆角的零件进行粗、精加工。3球头刀：主要用于复杂自由曲面的粗、精加工(如小型的模具、型面粗加工、大小型面的精加工)，
3、由于球头刀的端部切削速度为零，因此，为了保证加工速度，一般采用的切削行距都很密。2刀具参数设置MaStercam中，刀具的参数主要包括刀具号码、刀座编号、刀度补正、刀具半径、进给率、进刀速率、主轴转速、提刀速率等。1刀具直径：粗加工时，应根据工件结构和特点选择赢径较大的刀具。以提高加工效率，而精加工时则应根据轮廓的的最小圆角，选择小于圆角的刀具，以提高加工表面的精度和质量。2刀角半径：圆鼻刀或球头刀的刀角半径的设置，要根据轮廓周边的过渡圆角进行设定，以避免发生过切现象。3主轴转速：主轴转速应根据允许的切削速度和工件材料、刀具直径大小、刀具材料等因素进行设定。(1)刀具直径越大，主轴转速应选择越
4、低，以使每个刀齿切削完全。(2) 刀具直径越不，主轴转速应选择越高，以保证刀具的刚性。(3)刀具材料越硬，主轴转速应选择越高，以避免刀齿受慢性冲击影响。(4)加工材料塑性越大，主轴转速应选择越高。(5)加工材料硬度越在，主轴主轴转速应选择越低。4进给率：进给率即刀具在xY平面上切削时的进给速度，进给率应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质设定。进给率参数设置的正确与否，直接影响加工质量。当加工精度和表面粗糙度要求较高时，应选择较低的进给率，刀具切入进给速度应小于切削进给速度，最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能的限制。5下刀速率：下刀速率即主轴升降的进给速率，沿着加工面
5、下刀时应选择较小的进给量，以免崩刀。刀具在工件外下刀时可选择较大值，但一般选为XY平面进给速度的三分之二(即30O1O00mmmi FI)。6提刀速率：提刀速率即刀具向上提刀退离工件时的进给速度，一般高为20005O00mm/min。3加工参数设置加工参数主要包括安全高度、参考高度、进给下刀位置、工件表面、切削深度轴分层铣深等参数。1安全高度：指刀具加工之前或加工切削完成后，沿z轴方向设定的一个离开工件表面的安全高度。在此高度之上刀具可以在任何位置平移而都不会与工件或夹具发生碰撞。安全平面要大于装夹的最大高度，否则可能会撞央具，但也不能太高，否则影响加工效率。 傲设置离工件最高表面位置2050
6、mm，采用绝对坐标。2参考高度：指刀具每完成次铣削或避让岛屿时刀具回升的高度，采用绝对坐标。参考高度的设置应高：进给下刀位置， 般设置于离工件最高表面位置520mm。安全高度和参考高度般只需设置参考高度即可。共 7 页 第 2 页3进给下刀位置：指刀具从安全高度或参考高度以GO0方式快速移动到的位置，刀具会在此位置以设定的GO1方式进行下刀，即是两速度转折点的高度，该值一般设定为离：I_=件最高表面位置25mm。4工件表面：指要加T工件上表面的位置高度，通常就是毛坯表面的高度，一般设为0film。5深度：指工件要加T的深度，它是相对于系统零点的坐标值，该值一般设置为实际加1深度值，在二维刀路中
7、，深度值应为负值。设置深度时，可采用绝对坐标和相对坐标。当采用绝对坐标设置时，系统赢接将输入的值作为深度值，即相对系统零点的深度值。当采用相对坐标设置时，输入深度值为相对工件表面的高度。工件表面随着加l：的深入不断变化，因而增量坐标是不断变化的。6刀具在转角处走圆弧：在刀轨的拐角处增加圆弧过渡，防止拐角处速度矢量方向的突然改变，使速度矢量方向在拐角处逐渐变化。粗加工时，必须设转角处走圆弧，否则刀具运动改变方向时就会受力变大，严重损坏刀具。但不可设置为“全部圆角”这样胡时会使转角处留下小凸台而造成撞刀。7步进量：设置相邻两刀切削之间距离值或百分比，其数值根据选用刀具直径进行确定。8自动计算角度：
8、系统自动计算加工角度，计算出来的角度与所选)JNiii边界最长边平行。9粗切角度：产生带有不定角度的刀具路径进行DR-I：，此角度为刀具路径与x轴的夹角。10非切削方向(截断方向)的延伸量：用于设置刀具路径在Y方向超出铣削边界的范围值，以刀具直径的百分比来确定。11切削方向的延伸量：用于设置刀具路径在x方向超出铣削边界的范围值，以刀具直径的百分比来确定。l2进刀引线延伸长度：用于设置进刀时刀具路径超出铣削边界的长度，以刀具赢径的百分比来确定。13退刀引线延伸长度：用于设置退刀时刀具路径超出铣削边界的长度，以刀具直径的百分比来确定。刀具参数和加工参数要根据专业知识和实际需要来设定，这样才能编出合
9、理的加f：程序，这就需要我们在使用Mastercam时具备一定的实际加工经验，参考有关数控加工的工艺手册 刚开始学习使用Mastercam时，可通过多次“参数修改刀具路径模拟”的办法，来观察各参数对刀具路径的影响，了解参数的作用，但必须注意，在实际加工应用时，一定要正确设置参数。刀具参数和加工参数的学习，和各种软件的学习是 样的，主要还是多练习和总结，才会熟能生巧。参考文献1杨海琴MastercamX2数控加工精讲西安：西安交通大学出版社，20092李波MastercamX数控加工完全自学手册北京：机械工业出版社，2008 作者简介：潘新奇(1974 )，男，壮族，大学本科学历，1996年7月
10、参加工作，现在广西百色市机电工程学校讲师。主要研究方向：数控技术。工艺编程复习题1. 数控系统常用的两种插补功能是直线插补和圆弧插补。 2.根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点是编程原点。3.属于准备功能字的是 G 代码。4.用来指定圆弧插补的平面和刀具补偿平面为 xy 平面的指令 G17。5.G96 S150 表示切削点线速度控制在 150mmin。6.程序停止，程序复位到起始位置的指令 M30。7.有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，应采用子程序调用功能。 8. 数控机床的坐标系采用右手法则判定 X、Y、Z 的正方向，根据 ISO 标准，在编程时采用工件相对静止而刀具运动
11、的规则。9. 加工箱体类零件平面时，应选择的数控机床是数控铣床。10. 定位基准有粗基准和精基准两种，选择定位基准应力求基准重合原则，即设计基准，工艺基准和编程原点统一。11. 下面指令中，属于非模态代码的指令是 G0412. 下列较适合在数控机床上加工的内容是形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。13. 在 G43 G01 Z15.0 H15 语句中，H15 表示刀具长度补偿的地址是 15。14.加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。15. 选择粗加工切削用量时，首先应选择尽可能大的背吃刀量，以减少走刀次数。16. 撤销刀具长度补偿的指令是 G49。 17. 重复限制自由度的定位现象
12、称之为过定位。共 7 页 第 3 页18.切削加工工序原则先粗后精、先主后次、先面后孔。19. 数控加工中心与普通数控铣床、镗床的主要区别是设置有刀库，在加工过程中由程序自动选用和更换刀具。20.用三个支承点对工件的平面进行定位，能消除其一个平动两个转动的自由度。 21. 逼近直线或圆弧小段与曲线的交点或切点称为节点。22. 数控机床不适用于单品种，大批量的生产。23. 换刀点应设置在被加工零件的轮廓之外，并且不会与工件和夹具发生干涉。24. 为保证工件轮廓表面粗糙度，最终轮廓应在一次走刀中连续加工出来。25. 在数控程序中绝对坐标与增量坐标可单独使用，也可交叉使用。26.被加工零件轮廓上的内
13、转角尺寸要尽量统一。27. 数控机床的机床坐标原点和机床参考点不一定重合，一般车床不重合，铣床加工中心重合。28.数控加工程序的顺序段号可以不按大小顺序排列。 29.为了防止工件变形，夹紧部位要与支承对应，不能在工件悬空处夹紧。30.球头铣刀的刀位点是球面球心。31. 编排数控加工工序时，采用一次装夹工位上多工序集中加工原则的主要目的是减少重复定位误差。32. 通常情况下，平行于机床主轴的坐标系是轴。33. 数控铣床在利用刀具半径功能编程时，最好按工件轮廓尺寸编程。34. 大部分 G 代码，F、S、T 代码均属于模态代码。35. MDI 方式是指手动输入方式。36. 在铣削一个凹槽的拐角时，很
14、容易产生过切。为避免这种现象的产生，通常采取的措施是降低进给速度。 37. 选择加工表面的设计基准作为定位基准称为基准重合。38. 执行 G50 x_ z _ 和 G92 x_ y_ z _指令不使机床产生任何运动。39. 按照加工要求，被加工的工件应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位，这种定位是不允许的。40. 在数控机床的加工过程中，要进行测量刀具和工件的尺寸、工件调头、手动变速等固定的手工操作时，需要运行 M00 指令。41. 在 FANUC 数控系统中，M98 的含义是调用子程序，G65 是调用宏程序。G68 是坐标系旋转。42. 当在 YZ 平面进行圆弧插补铣削时，应先用 G1
15、9 指令指定加工平面。43. 对于既要铣面又要镗孔的零件先铣面后镗孔。44. 在 G54 中设置的数值是工件坐标系的原点相对于机床坐标系原点的偏移量。45. 在数控机床上加工零件，工序划分的方法有按所用刀具划分、按粗精加工划分、按加工部位划分。46. 大批量生产的简单零件不适于在数控铣床上进行加工。47. 某数控机床具备刀具半径补偿功能，若按零件轮廓进行编程加工，当刀具半径尺寸发生变化或更换不同直径的刀具时，不需要重新编写程序，只需修改刀具半径补偿值。48. 数控机床的操作，一般有 JOG（点动）模式、自动（AUTO）模式、手动数据输入（MDI）模式，在手动操作机床坐标轴，通常采用 JOG（点
16、动）模式。49. 机械加工工艺系统是由机床、刀具、夹具和工件构成的。50. 螺纹的加工根据孔径的大小，一般尺寸在 M6M20 的螺纹适合在加工中心上用丝锥攻螺纹。51. 加工中心使用的刀柄锥度最常采用的是 7:24 的锥度。52镜像切削编程功能可以简化编程，但是不能提高加工精度。53. 在数控加工中，刀具补偿功能除对刀具半径进行补偿外，在用同一把刀进行粗、精加工时，还可进行加工余量的补偿，设刀具半径为 r，精加工时半径方向欲留为，则最后一次粗加工走刀的半径补偿量为 r+。54. 主轴转速应根据允许的切削速度 V 和刀具的直径 D 来选择，其计算公式为： n=1000 v /D。55. G65
17、指令的含义是调用宏指令。 56. 工件以一面两孔定位时，夹具通常采用一个平面和两个圆柱销作为定位元件。而其中一个圆柱销做成削边销(或称菱形销)，其目的是为了防止过定位。57. 数控加工对刀具有哪些要求？共 7 页 第 4 页1）精度高 要求刀具的几何尺寸和几何角度有很高的精度，以保证数控加工零件的高精度要求。2）强度高 为了提高生产效率，在粗加工时采用较大切削深度和大走刀量，刀具承受很大的切削力和切削热，特别是对高强度、高硬度材料的加工，因此要求刀具有很高的强度和抗振性能。3）耐用度高 指刀具的刀刃在切削过程中抗磨损和耐高温，具有很高的耐用度。这就减少换刀和对刀次数，保证零件加工质量，提高了生
18、产效率。4）断屑和排屑性能好 切削中要求很好的断屑性能，不会使切屑缠在刀头或工件上，防止切屑划伤工件表面或伤人。所以刀片上应有断屑槽或刀片旁有断屑台，保证有好的断屑性能。5）刀具能快速、自动更换6）刀具有调整尺寸的功能以实现机外预调（对刀）或机内补偿7）系列化、标准化，以利于编程和刀具管理58. 简述数控加工的步骤。1）阅读零件图样，充分了解图样的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；2）根据零件图样的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析，并根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息如：加工工艺路线、工艺要求、
19、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，形成加工工艺方案，填写加工工序卡和工艺过程卡； 3）根据零件图和制定的加工工艺方案，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程；4）将零件加工程序，存储在程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带或软磁盘等。程序载体通过数控机床的输入装置，将零件加工程序输入到数控系统内。5）检验与修改加工程序。调整好机床并调用该程序后，进行首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理，直到加工出符合图纸要求的零件，最后确认保存所编制的加工程序。59. 数控铣削中刀具半径补偿作用是什么?
20、如何使用半径补偿？1）半径补偿功能使编程人员只需根据工件轮廓编程，数控系统会自动计算出刀具中心轨迹，加工出所需要的工件轮廓。2）在因磨损、重磨或更换后直径发生改变时，利用刀具半径补偿功能，不必修改程序，只需改变半径补偿参数即可。3）半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径补偿值获得所需要的尺寸精度。使用：建立刀具半径补偿 G00（G01） G41（G42）X_ Y_ D_；撤销刀具半径补偿 G00（G01） G41（G42）X_ Y_；60.孔加工固定循环包括哪 6 个动作？动作 1x 轴和 y 轴定位：使刀
21、具快速定位到孔加工的位置；动作 2快进到 R 点：刀具自初始点快速进给到 R 点；动作 3孔加工：以切削进给的方式执行孔加工的动作；动作 4孔底动作：包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作；动作 5返回到 R 点：继续加工其他孔且可以安全移动刀具时选择返回 R 点；动作 6返回到起始点：孔加工完成后一般应选择返回起始点；61. 解释子程序和用户宏程序之间的区别。机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种。主程序是一个完整的零件加工程序，和被加工零件及加工要求一一对应。为了简化编程，当一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中要使用，可将这组程序段编写为单独的程序，并通过程序调用的形式来执行，这
22、样的程序称为子程序。用户宏程序是以变量的组合，通过各种算术和逻辑运算、转移和循环等命令，而编制的一种可以灵活运用的程序，只要改变变量的值，即可完成不同的加工或操作。用户宏程序的实质与子程序相似，可以像调用子程序一样，用一个简单指令即可调用宏程序。用户宏程序也是把一组实现某种功能的指令，以子程序的形式事先存储在系统存储器中。用户宏程序最大特点是：在用户宏程序本体中可以使用变量进行编程，并且可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处共 7 页 第 5 页理。62. 写出外径粗加工循环 G71 指令格式并解释其各参数的含义：G71 U(d) R(e);G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w)
23、 F(f) S(s) T(t);式中：d：背吃刀量或切削深度(半径值 )，无正负号。切削方向取决于 AA的方向。e：X 轴方向的退刀量。ns：指定精加工路线的第一个程序段的顺序号。nf：指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号。u：X 轴方向的精车余量的距离和方向 (直径值)。w：Z 轴方向的精车余量的距离和方向。F、S、T：粗车循环中相关的进给速度、主轴转速及刀具、刀补选择。63简述数控程序的结构与格式，并举例说明。数控加工程序由程序开始符，程序名、程序主体、程序结束标志和程序结束符组成。如% 程序开始符O1001 程序名N1 G92 X0 Y0 Z0；N5 G91 G00 X50 Y35 S
24、500 MO3；N10 G43 Z-25 T01； 程序主体N15 G01 Z-12； N45 M30； 程序结束标志% 程序结束符64试述数控车床试切对刀过程。1）开机，回参考点2）安装毛坯，刀具，手动移动坐标轴使刀尖接近工件。3）主轴正转，试切工件右端面，沿 X 轴退刀。打开刀补界面的形状，将光标移动到 01 号刀具位置，输入 Z0 按测量软键。4）继续移动坐标轴试切工件外圆，沿 Z 轴退刀，使主轴停转。测量试切的直径值，将其输入到 01号刀补，按测量软键。5）在程序中直接使用 T0101 便建立了工件坐标系。若将上述数值输入到 G54 中，在程序里就用 G54来建立工件坐标系。对刀方法相
25、同。65加工如图 1 所示零件，已经粗加工完毕，试编写其精加工程序。假设工件坐标系原点设置在工件右端面中心，主轴转速为 1000r/min，背吃刀量为 0.05mm，进给量为 0.1mm/r。共 7 页 第 6 页图 1O1001；N05 T0101；N10 M03 S1000;N15 G00 X100.0 Z100.0;N20 G42 X70.0 Z2.0；N30 G00 X0.0;N35 G01 Z0.0 F0.15;N40 G03 X20.0 Z-10.0 R10.0 ;N45 G01 W-15.0;N50 X30.0 W-15.0;N55 W-10.0;N60 X50.0 W-5.0;
26、N65 W-10.0;N70 X60.0 W-10.0;N75 G00 G40 X100.0 Z100.0;N80 M05;N85 M30; 66. 按如图 2 所示的走刀路线编制数控铣削加工程序，已知毛坯孔径为96mm，n=300r/min，f=180mm/min。图 2O1002;N10 G54 G00 Z100;N20 X0 Y0;N30 M03 S300;N40 G00 Z5;N50 G01 Z-2 F180;N60 G41 X20 Y-30 D01;N70 G03 X50 Y0 R30;N80 G03 X50 Y0 I-50 J0;N90 G03 X20 Y30 R30;N100 G
27、01 G40 X0 Y0;N110 G00 Z5;N120 Z100;N130 M30;67.选择零件编程原点在 0 点，刀具直径为 12mm，铣削深度为 5mm，主轴转速为 600r/min,进给速度为60mm/min，使用刀具半径补偿，刀补地址01，程序起点为（-55，-60，10） ，根据题目条件，编写零件加工程序。 （采用 FAUNC 数控系统）共 7 页 第 7 页O2002;N10 G92 X-50 Y-60 Z10;N20 M03 S600;N30 G01 Z-5 F60;N40 G41 X0 Y0 D01;N50 G01 X40 Y40;N60 G03 X60 Y40 R10;N70 G01 X70;N80 G02 X80 YY30 R10;N90 G01 Y0;N100 G01 X0 Y0;N110 G00 G40 X-55 Y-60;N120 Z10;N130 M30;68.如图 2 所示，板厚 5mm，加工过程为先铣削外形，然后钻通，试编程。设 1 号刀为 20mm 立铣刀，2 号刀为 10mm 钻头。
