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MasterCAM基于PC平台,易学易用,具有较高性价比,是广大中小企业的理想选择,也是CNC编程初学者在入门时的首选软件。
MasterCAM包括CAD和CAM两个部分,Mastercam的CAD部分可以构建2D平面图形、构建曲线、3D曲面和3D实体。
CAM包括5大模块:
Mill、Lathe、Art、Wire和Router。
1.2零件造型过程
打开MasterCAM点击solids进行绘制,选择实体制图,点击primitives,画边长为100mm高度为50mm的正方形,再选择Basepoint输入(0,0,-50)作为原点,如图1-1所示。
图1-1绘制矩形
点击create中的Arc,用circpt+rad画圆,用样条曲线命令spline画出太阳花的外轮廓,并使用打断
中的Atinters打断所有节点进行修剪,如图1-2所示。
图1-2绘制圆
选择xforms把图层向上评议10个单位长度再用solids中的Extruate拉伸成一个深度为13实体,如图1-3所示。
图1-3拉伸实体
利用命令solids=>
Boolean=>
remove把实体去除掉如图1-4所示。
图1-4三维造型
Crate=>
letters写入学号0709,并使用与前面步骤相同指令做出深度为0.5的实体,如图1-5所示。
图1-5三维造型
绘制零件图:
采用零次局部剖识图,反映出零件加工铣槽部分的深度。
用AutoCAD绘制出零件图,并标注总体尺寸,定位尺寸。
最终加工完成的零件图如下图所示。
图1-6零件图
第2章太阳花数控加工仿真训练
2.1MasterCAM软件特点简介
MasterCAMX2具有全新的Windows操作界面,在刀路和传输方面更趋完善和强大,其功能特点如下:
(1)操作方面,采用了目前流行的“窗口式操作”和“以对象为中心”的操作方式,使操作效率大幅度提高;
(2)设计方面,单体模式可以选择“曲面边界”选项,可动态选取串连起始点,增加了工作坐标系统WCS,而在实体管理器中,可以将曲面转化成开放的薄片或封闭实体等;
(3)加工方面,在刀具路径重新计算中,除了更改刀具直径和刀角半径需要重新计算外,其他参数并不需要更改。
在打开文件时可选择是否载入NCI资料,可以大大缩短读取大文件的时间;
(4)MasterCAM系统设有刀具库及材料库,能根据被加工工件材料及刀具规格尺寸自动确定进给率、转速等加工参数;
(5)MasterCAM是一套以图形驱动的软件,应用广泛,操作方便,而且它能同时提供适合目前国际上通用的各种数控系统的后置处理程序文件。
以便将刀具路径文件(NCI)转换成相应的CNC控制器上所使用的数控加工程序(NC代码)。
2.2加工工艺方案确定
数控加工工艺方案设计的主要内容:
1)零件加工工艺性分析:
对零件的设计图和技术要求进行综合分析。
2)加工方法的选择:
选择零件具体的加工方法和切削方式。
3)机床的选择:
选择合适的机床既能满足零件加工的外廓尺寸,又能满足零件的加工精度。
4)工装的选择:
数控设备尽管减少了对于夹具的依赖程度,但还不能完全取消,在满足零件加工精度和技术要求的前提下,工装越简单越好。
5)加工工艺路线规划:
合理安排零件从粗加工到精加工的数控加工工艺路线,进行加工余量分配。
6)刀具的选择:
根据加工零件的特点和精度要求,选择合适的刀具以满足零件加工的要求。
7)切削参数的确定:
确定合理的切削用量。
8)数控编程方法的选择:
根据零件的难易程度,采用手工或自动编程的方式,按照确定的加工规划内容进行数控加工程序编制。
设置时应根据我们预先拟定的加工工艺参数输入相应的值。
合理选择切削用量的原则是:
粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和加工成本;
半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。
根据实际情况,拟定下面数控加工参数:
工序1铣工件外形,深度为3mm。
工序2雕刻学号,深度为1mm。
2.3加工造型、加工参数设计及其加工刀具选择
数控加工工艺方案设计的主要内容包括确定加工方法,确定零件的定位和装夹方案,安排加工顺序,以及安排热处理、检验及其辅助工序等。
设计者应从生产实践中总结出来一些综合性的工艺原则,结合实际的生产条件提出几个方案,进行分析对比,选择经济合理的最佳方案。
合理的工艺方案能保证零件的加工精度、表面质量的要求。
1)零件加工工艺性分析:
2)加工方法的选择:
3)机床的选择:
4)工装的选择:
6)刀具的选择:
8)数控编程方法的选择:
数控加工工艺设计的内容非常具体、详细。
在确定工艺方案时,要考虑的因素较多,如零件的结构特点、表面形状、精度等级和技术要求、表面粗糙度要求等,毛料的状态,切削用量以及所需的工艺装备,刀具等。
以下是设计工艺方案必须考虑的几个重要环节:
加工方法的选择、工艺基准的选择、确定加工步骤、工艺保证措施。
根据所要加工的零件,结合学校数控铣实际情况,我们选择直径为8mm的高速钢立铣刀,直径为1mm,刀尖为0.3mm的高速钢麻花钻。
2.3.1工序1
铣工件外形,深度为3mm,一次进刀,背吃刀量3mm。
确定工序一进给速度和主轴转速:
1)确定背吃刀量:
a
=3mm
2)确定进给量:
依据采用的考文献[1]表5-14,选用的高速钢立铣刀,再依据参考文献[1]表5-14,取该工步的每齿进给量f
=0.02mm/z
则每转进给量f=0.02
4=0.08mm/r。
3)计算切削速度:
查参考文献[4]表5-14,取v=30m/min,
(2-1)
由公式(2-1),
,其中d=8mm,
查参考文献[1]表4-16,立式铣床的钻速表,n=1195r/min,
公式(2-1)变形得:
(2-2)
由(2-2)式,调整切削速度:
取n=1200r/min。
外形铣选择直径为8mm高速钢铣刀,刀具号为1,工件材料为铝件,切削深度为3mm,转速1200r/min。
Toolpaths=>
Operations=>
Parameters=>
Toolparameters,做参数调整,如下图所示。
图2-1工序一刀具选择
图2-2工序一切削深度
2.3.2工序2
雕刻学号,深度为0.3mm,选择直径为0.5mm的高速钢麻花钻,刀具号为2,切削深度为0.3mm,转速1500r/min,工件高为50mm。
确定工序三进给速度和主轴转速:
=0.3mm
选用的是高速钢麻花钻,依据参考文献[4]表5-14,取该工步的每齿进给量f
=0.18mm/z
则每转进给量f=0.18
4=0.72mm/r
查参考文献[4]表5-23,取v=4m/min,
由(2-1)
,其中d=1mm,
查参考文献[4]表4-16,立式铣床的速度表,n=1500r/min,
调整切削速度,由(2-2):
取v=4m/min。
图2-3工序二刀具选择
图2-4工序二切削深度
2.4太阳花图标加工轨迹仿真
在Mastercam中定义工件尺寸,Toolpaths=>
Jobsetup,直接在“Jobsetup”对话框的X、Y、Z输入框中输入工件的长103,宽103,高50,如下图所示。
图2-5工件设置对话框
全部工序走刀路径选择:
Roughing/FinishingParameters=>
Zigzag;
如下图所示。
图2-6工件设置对话框
Pocketingparameters=>
Depth=>
负值数据-3=>
确定工序一和二刀具轨迹如图所示。
图2-7工件刀具模拟
图2-8工件刀具模拟
点选主功能表Toolpaths(刀具路径)→Operation,出现“OperationManager”对话框,如图2-9所示。
将光标移到第一个刀具路径,点“SelectAll”,单击“Verify”按钮,出现实体验证工具栏,如图2-10所示。
按
按钮,开始连续仿真加工。
实体验证结果如图2-11所示。
图2-9管理对话框
图2-10体验证工具栏
图2-11加工轨迹仿真
第3章太阳花图标的数控加工
3.1加工程序生成
零件的加工程序生成NC文件:
点选主功能表Toolpaths(刀具路径)→Operation,出现“OperationManager”对话框,如图2-7所示。
将光标移到第一个刀具路径,点“SelectAll”,单击“Post”按钮,出现“Postprocessing”(执行后处理)对话框,设置如图3-1所示。
按“OK”按钮,生成NCI和NC文件后,自动打开文件编辑器,NC程序编辑器如图3-2所示。
图3-1执行后处理对话框
图3-2太阳花零件NC程序编辑器
生成程序一
%
O1109
N10G21
N20G0G17G40G49G80G90
N40G0G90X14.035Y32.776S800M3
N50Z50.
N60Z10.
N70G1Z1.F100.
N80X14.277Y32.942Z.985
N90X14.53Y33.092Z.969
N100X14.793Y33.225Z.954
N110X15.063Y33.34Z.938
……
N4480X25.765Y-42.105
N4490X25.4Y-42.049
N4500X24.794Y-41.963
N4510X24.174Y-41.884
N4520X23.544Y-41.813
N4530X22.904Y-41.75
N4540X22.258Y-41.696
N4550X21.709Y-41.656
N4560X21.044Y-41.616
N4570X20.365Y-41.584
N4580X19.676Y-41.561
N4590X18.975Y-41.546
N4600X18.262Y-41.539
N4610X17.536Y-41.542
N9910X5.639Y30.361
N9920X5.207Y30.834
N9930X4.758Y31.312
N9940X4.291Y31.797
N9950X3.806Y32.288
N9960X3.301Y32.786
N9970X2.775Y33.291
N9980X2.228Y33.804
N9990X1.658Y34.324
N10X1.112Y34.736
N20X.692Y34.956
N30X-.776
N40G0Z50.
N50M5
N80M30
生成程序二
O1107
N40G0G90X-43.333Y-47.033S1500M3
N70G1Z-.3F300.
N80X-43.327F250.
N90X-43.225Y-47.031
N100X-43.118Y-47.022
N80X-42.74Y-46.294
N90X-42.787Y-46.311
N100X-42.877Y-46.337
N110X-42.996Y-46.363
N120X-43.115Y-46.38
N130X-43.234Y-46.386
N140X-43.354Y-46.384
N150X-43.473Y-46.371
N160X-43.592Y-46.349
N170X-43.711Y-46.318
N180X-43.83Y-46.276
N190X-43.949Y-46.225
N200X-44.069Y-46.163
N210X-44.187Y-46.093
N220X-44.226Y-46.067
…….
N5980X-20.905Y-42.066
N5990X-20.989Y-41.97
N6000X-21.065Y-41.868
N6010X-21.135Y-41.759
N6020X-21.197Y-41.643
N6030X-21.253Y-41.52
N6040X-21.302Y-41.39
N6050X-21.343Y-41.253
N6060X-21.377Y-41.108
N6070G0Z50.
N6080M5
N6110M30
%
3.2手工对刀
先使刀具靠拢工件的左侧面(采用点动操作,以开始有微量切削为准),刀具如图A位置,按设置编程零点键,CRT上显示X0、Y0、Z0,则完成X方向的编程零点设置。
再使刀具靠拢工件的前侧面,刀具如图B位置,保持刀具Y方向不动,使刀具X向退回,当CRT上X坐标值为0时,按编程零点设置键,就完成X、Y两个方向的编程零点设置。
最后抬高Z轴,移动刀具,考虑到存在铣刀半径,当CRT上显示X坐标值为(L1/2+铣刀半径),Y坐标值为(L2/2+铣刀半径)时,使铣刀底部靠拢工件表面,按编程零点设置键,CRT屏幕上显示X、Y、Z坐标值都清成零(即X0、Y0、Z0),系统内部完成了编程零点的设置功能。
就把铣刀的刀位点设置在工件对称中心上,级工件坐标系的工作原点上。
3.3程序传输及加工
1)程序传输
修改生成的NC程序,使之可以用于数控铣床的加工。
U盘拷贝生成的NC文件,拷贝进读卡器中的磁卡中,然后将磁卡插入铣床的通信接口。
选择控制器<
录入模式>
健à
<
程序>
键后,按<
上页>
键或<
下页>
键切换到‘程序目录’操作界面,按<
EOB>
键à
按<
G>
键即可进入U盘,找到电脑U盘目录下的“PRG”目录下的工作区文件O0708.CNC文件,用文本编辑器打开该文18件,把以O0708为开头、%结束的加工文件,添加到该文件中。
操作完毕,把磁卡拔出,连续按两次<
取消>
位置>
键返回位置界面。
2)加工
选择要运行的程序,选择自动方式,确认在“连续”模式,确认起始位置正确,按[复位]键,再按[启动]按钮,程序即开始运行。
按循环启动按钮后,开始执程序,循环启动指示灯亮。
工件加工成型,实体图片如下图所示。
图3-3加工完成的零件图
参考文献
[1]朱晓春.数控技术[M].北京:
机械工业出版社,2009.
[2]邓志安.精通MasterCAMX数控加工[M].北京:
清华大学出版社,2007.
[3]韩立兮.UGNX4实例教程[M].北京:
人民邮电出版社,2008.
[4]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京:
机械工业出版社,2010.
[5]叶伯生.数控加工编程与操作[M].武汉:
华中科技大学出版社,2012.
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