挖槽、钻孔 的刀路定义及自动编程

挖槽、钻孔的刀路定义及自动编程

一、实训目的

（ 1）、熟练掌握 M aster CAM挖槽、钻孔的刀路定义方法

（ 2）、掌握MasterCAM 挖槽、钻孔刀路定义的主要参数设置及其含义

（ 3）、进一步掌握MasterCAM刀路定义的技巧性操作

二、预习要求

认真阅读教材第 6 章微机自动编程与应用的第 4 、 5 、 7 节的内容。

三、实训理论基础

1 ．挖槽加工的深度分层设定

挖槽刀路定义时深度分层的参数中，最大粗切量、精切次数、精切量、不提刀设置等和外形铣削概念一致。对于挖槽而言，下述参数是它所特有的。

1 ）使用岛屿深度：如果在一个凹槽中的岛屿具有和凹槽不同的顶面深度，则：

当不设定使用岛屿深度时，刀路的计算将认为岛屿和凹槽同样高，即每铣一层都将避开岛屿，而不管实际岛屿顶面在何深度处。

当设定使用岛屿深度时，刀路的计算将考虑岛屿顶面的真实高度，如果岛屿顶面低于凹槽顶面，则在铣削至岛屿顶面前的每一层都将忽略岛屿的存在，在持续往下的分层加工中再避开岛屿

2 ）使用子程序：由于挖槽时，每一层的刀路基本相同，因此可考虑使用子程序编程的方法，这样可精简程序。但对每一层刀路不相同的挖槽加工来说，是无法使用子程序的。（比如设定锥度挖槽后就不能使用子程序编程方式。）

3 ）锥壁设定

外壁锥度：用以设置槽形外边界周边的锥角。

岛屿锥度：用以设置岛屿周边的锥角。

4 ）深度铣削顺序设定：当一个刀路中包含多个间断凹槽，在这些槽区间挖槽的顺序如何，可如下设定：

区域铣削：先将一个槽区域分层铣削完成后，再去分层铣削下一个槽区。

深度铣削：先在一个深度层上将所有的槽区铣削完成后，改变一个深度，再将所有的槽区铣削一遍。

2 ．挖槽方式

1 ）一般挖槽：常用的挖槽定义方式。只加工槽形外边界和岛屿间的部分。

2 ）边界面再加工：较之一般挖槽方式而言，该方式还可将外槽形边界外的料切除掉（切除量的多少受刀径重叠量的影响）。可用于中间有凸岛，四周有相对均匀余量的低凹类外形的铣削。若将重叠量等均设为 0 ，可用于深槽的分层精修加工，以避免在整个已切削过的区域走空刀。

3 ）用岛屿深度加工：同分层加工中使用岛屿深度选项，不需要进行分层设置即可保证加工到岛屿的实际高度。

4 ）残料清角：用于换上小直径刀具后，再次对凹槽加工时，专门用以对前次加工时刀具加工不到的角部残料进行清角加工。通常可在对槽形加工参数设置时选用“使用附加的精加工刀路”选项，这样在操作管理时，就会产生两个挖槽的刀路，将第二个刀路设为残料清角方式。

5 ）开放式槽形加工：用于非封闭式（有敞口的）槽形的加工定义。

3 ．粗、精加工刀路参数

1 ）挖槽切削方式：有单向、双向行切、等距环切、平行环切、带清角的平行环切、依外形环切等多种方式。环切时可选择是由内向外环切或由外向内环切。

2 ）粗切间距：取粗切间距 = （ 0.6~0.8 ） D 刀，以保证有一定的重叠量。

3 ）粗切角度：在双向或单向行切时需要设置，是指刀具来回行走时刀路与 X 正轴方向的夹角

4 ）刀具路径最佳化：用以优化绕过岛屿的刀具路线。

5 ）螺旋式 / 斜向下刀：由于常规立铣刀具不能上下垂直切入，所以可指定这类刀具从某一安全高度面开始以螺旋线方式或以斜线插入的方式向下切入。

6 ）精修参数：精修是指最后绕整个槽形边界和岛屿边界的轮廓精修。

精修次数和精修余量：确定最后以指定的精修余量对整个周边进行指定次数的精修。

精修外边界：若不指定该项，精修将只局限于对整个岛屿的边界，指定该项，将同时精修外边界

7 ）精修时机：

（ 1）分层挖槽时，默认的是每层都将进行精修，若设定“精修于最后深度”为有效，则将只在铣削到最后深度层时才精修。

（ 2）多槽区加工时，从释放残余变形考虑，应设定“所有的内腔都粗铣完成后再精修”，否则将是先分别粗、精铣完某一槽区域后，再去粗、精铣下一槽区域。

8 ）精修刀补方式：默认的情况是由计算机算出精修边廓时刀具中心的刀路数据，然后生成程序。但也可设定为机床刀补方式。

4 ．挖槽铣削的限制

（ 1 ）除了特定的敞开式挖槽，其余的槽形铣削都要求槽形边界和岛屿边界都必须封闭。

（ 2 ）所有图形使用定义一个内腔，并且所有的岛屿必须处于同一个构图平面上。

5. 钻孔加工

钻镗加工循环及其参数：

G81/G82 ：适用于 h/d<3 的浅孔。若给定在孔底暂留的时间为非零值，则自动按 G82 生成程序（用于做沉孔座），否则按 G81 生成程序。

G83/G73 ：深孔啄钻 / 断屑钻。生成 NC 程序时，作为进刀间距参数（ Q 后的值）而起作用的是第一步进间距。其它参数基本无效。

G84 ：正向攻螺纹。

G85/G86 ：镗孔。

G76 ：精镗， Q 后的让刀值由提刀间距参数决定。

对于多孔加工时，各孔位间加工的先后顺序的排列有很多类型可供选择，你可在所有孔位都选择完成后点击菜单中的“选项”，再在弹出的对话框中根据需要设定。如图 15-1 所示。

如果在所选择的众多的孔中，有个别孔的深度值不同，可在选完后再点“编辑”，即可修改某些孔位点的各种 Z 深度值。

如果对同一批孔进行再次加工，如先钻孔、再攻丝或镗孔等，可在操作管理中使用刀路复制粘贴后再进行修改。

6. 刻字加工

对于线条型凹字（单线字），可直接利用字符轮廓生成字符雕刻加工刀路。对于有一定线宽的方块凹字（双线字），需要采用挖槽的方式。

凸字加工可按带岛屿的型腔加工方法生成刀路。

若要在曲面上刻字，可先生成平面上刻字的刀路，再用投影加工将刀路投影到曲面上。或者直接用字型图案来作投影加工。

四、实训仪器及设备

＜ 1 ＞ PC 机 1 台 / 人

＜ 2 ＞ MasterCAM软件 1 套 / 台

五、实训内容及步骤

（ 1 ）、启动 MasterCAM 的 Mill 铣削模块

（ 2）、绘制或调出图形进行钻孔、挖槽刀路定义训练

（ 3）、熟悉刀路定义参数设置

（ 4）、进行刀路模拟以验证刀路

挖槽、钻孔加工刀路定义训练

调出图 15-2 所示零件，先进行挖槽加工刀路定义练习。

1 ．中间封闭槽形粗切

点选“刀具路径” → “挖槽加工”菜单，串连中间封闭槽形，然后选择Φ8 的平底立铣刀具，刀具及刀补号 1 ，设定进给率 600 ， Z 向进给率 50 ，程序号 2222 ，主轴转速 2500 ，喷油冷却，杂项变数的首项为 2 ，其余默认。

点“挖槽加工参数”选项卡，安全高度不设，参考高度设为绝对 10 ，进给下刀高度为增量5 ，快速提刀有效，工件表面为绝对 0 ，（最终加工）深度为绝对 -5 。 XY 、 Z 方向均留余量 0.2 。点“深度分层”有效，并设定最大粗切量为 2.5 ，不精修，其余默认。

点“粗 / 精修参数”选项卡，选择“等距环切”，刀间距 6 ，不精修。

点“确定”按钮，系统计算后即显示挖槽刀路轨迹线。

?边界再加工铣凸台外廓

点选“刀具路径” → “挖槽加工”菜单，串连凸台外廓和外框矩形，然后选择Φ8 的平底立铣刀具，设定进给率 400 ， Z 向进给率 150 ，主轴转速 2500 ，喷油冷却，其余默认。

点“挖槽加工参数”选项卡，选“边界再加工”挖槽方式，默认边界再加工参数，安全高度不设，参考高度设为绝对 10 ，进给下刀高度为增量 5 ，快速提刀有效，工件表面为绝对 0 ，（最终加工）深度为绝对 -5 ，其余默认。

点“粗 / 精修参数”选项卡，选择“等距环切”，刀间距 6 ，精修有效，精修次数 1 ，精修量 0.2 ，不精修外边界。

?开放式挖槽铣前部敞口槽

点选“刀具路径” → “挖槽加工”菜单，串连前部敞口槽形，然后选择Φ8 的平底立铣刀具，设定进给率 600 ， Z 向进给率 400 ，主轴转速 2500 ，喷油冷却，其余默认。

点“挖槽加工参数”选项卡，选“开放式轮廓挖槽”加工方式，点“开放式轮廓”按钮，在对话框中点“使用开放式轮廓之切削方式”有效后确定，安全高度不设，参考高度设为绝对 10 ，进给下刀高度为增量 5 ，快速提刀有效，工件表面为绝对 -5 ，（最终加工）深度为绝对 -10 ，其余默认。

点“粗 / 精修参数”选项卡，精修有效，精修次数 1 ，精修量 0.2 。

?中间封闭槽形的精修

在操作管理器中选择第一个刀路，点鼠标右键，选“复制”，再在最后一个刀路处点鼠标右键，选“粘贴”，然后点此粘贴后的刀路的“参数”，在弹出的参数设置对话框中，重新定义一个Φ 8 的平底立铣刀具，设定进给率 400 ， Z 向进给率 100 ，主轴转速 2800 ，在“挖槽参数”中设定 XY 、 Z 方向的余量均为零。在“粗 / 精修参数”中设定精修有效，精修次数 1 ，精修量 0.15 。其余不变。

?中间封闭槽形的残料清角

复制粘贴第四个刀路，重新定义一个Φ4 的平底立铣刀具，设定进给率 200 ， Z 向进给率 100 ，主轴转速 3500 ，在“挖槽参数”中选择“残料清角”加工方式，在残料加工参数中设置残料来自粗切刀具直径为 8 ；在“粗 / 精修参数”中设定精修有效，精修次数 2 ，精修量 0.15 。其余不变。

6 ．点孔位中心

点选“刀具路径” → “钻孔加工” →“手动输入”后分别捕捉四个圆孔的圆心，然后按“ ESC”结束选择，点“执行”，选择刀具为Φ1.5 的中心钻，设定进给率 150 ，主轴转速2000 。

点“钻孔加工参数”选项卡，选“一般钻孔G81/G82 ”加工方式，安全高度为绝对 10 ，参考高度 ( 进给下刀高度 ) 为增量 5 ，工件表面为增量 0 ，（最终加工）深度为增量 -1.5 ，孔底延时 0 。

7 ．螺纹底孔加工

复制粘贴点中心的刀路，修改参数如下：重选刀具为Φ 4.1的钻头，设定进给率 80 ，主轴转速 4000 。

点“钻孔加工参数”选项卡，选“深孔啄钻G83 ”加工方式，安全高度为绝对 10 ，参考高度 ( 进给下刀高度 ) 为增量 3 ，工件表面为增量 0 ，（最终加工）深度为增量 -12 ，每次啄钻量 2 。

8 ．螺纹孔加工

复制粘贴螺纹底孔刀路，修改参数如下：重选刀具为 M5x0.8的丝锥，设定主轴转速 200 ，则进给率自动设为 160 。

点“钻孔加工参数”选项卡，选“攻牙G84 ”加工方式，安全高度为绝对 10 ，参考高度( 进给下刀高度 ) 为增量 3 ，工件表面为增量 0 ，（最终加工）深度为增量 -10 。

9 ．毛坯设定、模拟验证

在刀具路径菜单下点选“工作设定”以进行毛坯定义，在对话框中点“使用毛坯边界”按钮，去除建立线、点选项，确定返回后可看到毛坯 X=80 ， Y=50 ，再将 Z 赋值为 25 ，确定即可。

在操作管理器中进行刀路模拟验证。或进行后处理程序输出。

六、注意事项：

（ 1 ）上述零件图形绘制时，中间的封闭槽形轮廓可绘制在 Z0 或 Z-5 的深度层上，但四个圆孔应分别绘制在 Z0 和 Z-5 的不同的深度层上，凸台外形应按封闭轮廓绘制在 Z0 或 Z-5 的深度层上，完整的敞口槽形最好绘制在 Z-10 的深度层上。 80x50 的矩形外框可绘制在 Z0 的深度层上。

（ 2 ）上述中间封闭槽形加工是按刀刃过中心的立铣刀具来设计的，若加工时采用普通立铣刀加工，最好先钻引孔，或者设定螺旋下刀方式。其它槽形加工时应注意引入 / 引出矢量的设置，确保刀具从工件外下刀。

七、实训报告要求：

（ 1 ）选择填空：

1 、浅孔钻削刀路定义时，若孔底延时值给了一个非零的数值，那么生成 NC 程序时，将采用的是（）指令格式，深孔钻削时，每钻一步后都提刀至参考面的是（）指令。默认的攻牙刀路生成程序时得到的是（）指令。

a ） G84

b ） G81

c ） G82

d ） G83

e ） G73

f ） G74

2 、定义精修刀路时，采用小尺寸刀具，仅对前一道工序中的大刀具加工不到的转角部位进行铣切的方式是（），对具有与槽形等高的岛屿挖槽可使用（）方式，而对具有与槽形不等高的岛屿挖槽则可用（）方式。

a ）一般挖槽

b ）岛屿深度挖槽

c ）残料清角式

d ）轮廓外形铣削

3 、刻字加工时，对单线字“ CAM ”，宜采用（）刀路定义方式，对中间有较宽凹陷的“ CAM ”字样，宜采用（）刀路定义方式，而若要做出中间凸出的“ CAM ”凸字，宜采用（）刀路定义方式

a ）挖槽

b ） 2D 轮廓铣削

c ） 3D 轮廓铣削

d ）岛屿挖槽

（ 2 ）根据你的掌握程度，分析说明一下，用普通立铣刀和键槽铣刀，在进行铣外形轮廓、封闭式挖槽、开放式挖槽等 2D 加工时，其下刀位置及下刀方式应如何设计？

3 ）在 MasterCAM 的 Mill 模块中对图示零件进行 2D 刀路定义练习，写出刀路设计思路。