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发布时间:2021-08-04 00:02:24

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作者:徐莹波

出版社:浙江大学出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

数控加工自动编程技术

数控加工自动编程技术试读:

前言

《数控加工自动编程技术》是新编职业高中机械类数控专业系列教材之一,专门介绍现在应用越来越广泛的一种数控自动编程技术——交互式数控自动编程技术。本课程宜安排在学生已学习了“数控加工工艺”和“数控机床及其程序编制”课程后学习。

数控加工自动编程是一门实践性很强的课程,因此,本书在编写过程中,刻意突出以下几个特点:

◆图文并茂,语言生动。本书使用了大量的图标,贴近于计算机上的操作界面,并尽量采用生动活泼、更贴近于课堂教学的语言来引导学习,使学生更易阅读,更易接受。

◆操作性强。本书提供了大量的操作实例,步骤清晰明了,便于学生上机实践。并在每一章后都配有练习题,供学生在学完本章后复习巩固和自我检测。

◆实用性强。本书的立足点是使学生能尽快掌握计算机辅助设计和计算机辅助制造,并使用Mastercam在该领域应用。

参加本书编写的有:杭州市临平职业高级中学徐宇明、沈琪,黄岩职技校金洪来,舟山普陀沈家门中学张富忠。

浙江大学现代制造工程研究所傅建忠博士、乔晓东硕士为本书的编写提供了大量学术上的支持和帮助,在此致以衷心的感谢。

本书分为四章,各章的主要内容及推荐教学时数安排如下:

由于时间仓促,作者水平有限,缺点和错误在所难免,恳请批评指正。编者2003年8月

第一章 数控加工自动编程技术概述

Hi!你好!欢迎进入数控加工自动编程的领域。来,我们首先认识一下数控加工自动编程技术。

本章主要内容有:

数控加工编程;

CAD/CAM;

CAD软件功能;

数控加工自动编程(CAM)。

看过数控加工流程了吗?看过后,相信不难看出,实现数控加工的关键是编程,当然,还有编程前的准备工作及编程后的善后工作。因此,本章首先简单地介绍数控编程的步骤、方法,然后了解一些CAD/CAM的基本知识,再看一下CAD软件功能,最后是数控加工自动编程技术简介,同时我们要认识几种常用的CAD/CAM软件。

准备好了吗?出发!

第一节 数控加工编程简介

一、数控加工编程的概念

数控加工编程就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容,按照数控机床的编程格式并用数控机床能识别的语言记录在程序单上的过程。程序编制的好坏直接影响数控机床的正确使用和数控加工特点的发挥。

二、数控加工编程的步骤

数控加工编程的基本步骤如图1-1所示。图1-1 数控加工编程的基本步骤

三、数控编程技术的发展概况及程序编制的方法

数控编程一般可分为手工编程和自动编程。

手工编程是指编制数控加工程序的各个步骤均由人工来完成。几何形状不太复杂的零件,计算比较简单,加工程序不多,适合于手工编程。

但对于形状复杂、具有非圆曲线、列表曲线轮廓的零件,特别是具有列表曲面、组合曲面的零件,或者那些虽然几何元素并不复杂但程序量很大的零件来说,由于其计算非常烦琐,程序量很大,易出错,难校对,故宜采用自动编程。

根据编程信息的输入方式以及计算机对信息的处理方式的不同,自动编程又分为以自动编程语言(APT语言)为基础的自动编程方法和以CAD为基础的自动编程方法,即语言式自动编程和交互式自动编程。

为了解决数控加工中的程序编制问题,20世纪50年代美国麻省理工学院(MIT)设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言APT(Automatically Programmed Tool)。其后APT又有了APT Ⅱ、APT Ⅲ(立体加工)、APT-AC(Advanced Contouring)(增加了切削数据库管理系统)和APT-/SS(Sculptured Surface)(增加了雕塑曲面加工编程功能)等版本。用APT语言编程时,编程人员根据工件图样及加工工艺用APT语言编写APT程序,并把这种加工程序输入计算机,经计算机的APT语言编译系统进行编译运算,产生刀位文件,再经后置处理,生成数控系统能接受的零件加工程序。在这个过程中,编程人员只需用APT语言描述要切削的工件轮廓上的各几何元素及其相关关系和有关的工艺参数,由计算机自动计算走刀轨迹数据,并生成NC程序。因此,使用APT语言编制数控程序,提高了编程效率,同时还具有程序简练、走刀控制灵活等优点。但APT仍有许多不便之处:由于是用语言来定义零件几何形状,难以描述复杂的几何形状,缺乏几何直观性;缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段;难以同CAD数据库和CAPP系统有效连接;不易做到高度的自动化和集成化;要求编程人员熟悉APT语言,仍需手工编写并输入源程序,难免存在人为的错误。

针对APT语言的缺点,从20世纪70年代开始,出现了许多CAD/CAM一体化、集成化的软件,产生了交互式CAM自动编程技术,并逐步形成了计算机集成制造系统(CIM S)及并行工程(CE)的概念。

本书所要介绍的自动编程技术就是这种交互式CAM自动编程技术。

好了,接下来,让我们一起去了解一下究竟什么是CAD/CAM。

第二节 CAD/CAM基本知识

一、基本概念

CAD/CAM就是计算机辅助设计与计算机辅助制造(Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing),是一项利用计算机作为主要技术手段,通过生成和运用各种数字信息与图形信息,帮助人们完成产品设计与制造的技术。CAD主要指使用计算机和信息技术来辅助完成产品的全部设计过程(指从接受产品的功能定义到设计完成产品的材料信息、结构形状和技术要求等,并最终以图形信息的形式表达出来的过程)。CAM一般有广义和狭义两种理解,广义的CAM包括利用计算机进行生产的规划、管理和控制产品制造的全过程;狭义的CAM仅包括计算机辅助编制数控加工的程序。本书所指CAM一般是指狭义的CAM。

CAD/CAM将产品的设计与制造作为一个整体进行规划和开发,实现了信息处理的高度一体化,具有知识密集、综合性强和效益高等特点。

CAD/CAM技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。CAD/CAM技术应用的实际效果是:提高了产品设计的质量,缩短了产品设计制造周期,由此产生了显著的社会经济效益。目前,CAD/CAM技术广泛应用于机械、汽车、航空航天、电子、建筑工程、轻工、纺织、家电等领域。

二、历史与未来

20世纪60年代,美国的IBM公司开发出了主要用于二维绘图的CADAM系统,美国的通用机器公司则开发了DAC-1系统。这时的CAD/CAM共同的缺点是:规模庞大,价格昂贵。

进入20世纪70年代,CAD/CAM技术逐步成熟,硬件的性价比不断提高,开始出现基于小型机的CAD成套系统,硬件和软件配套齐全。而70年代末微机的出现,更对CAD/CAM技术的发展起了极大的推动作用。

进入20世纪80年代,CAD/CAM技术更是迅猛发展,大量成熟的商品化软件不断涌现,图形软件更趋成熟。二维和三维图形技术、真实感图形技术、模拟仿真技术等进一步得到了发展。CAD/CAM技术从大中型企业扩展到了中小型企业,从仅用于产品设计扩展到工艺设计和工程设计。

在我国,CAD/CAM技术的发展经历了由引进到开发的过程,很多大中型企业、工程设计部门、大专院校、科研部门等纷纷通过引进或自行开发,建立起适合自己行业特点和工作需要的CAD/CAM系统,取得了良好的社会经济效益。CAD/CAM技术的应用也由一般到高级、由少数用户到全面普及。

CAD/CAM技术的发展方向是集成化、智能化、柔性化、网络化等。而CIM S(Computer Integrated M anufacturing System)则是基于计算机技术和信息技术,将设计、制造和生产管理、经营决策等方面有机地结合成一个整体,形成物流和信息流的综合,对产品设计、零件加工、整机装配和检测检验的全过程实施计算机辅助控制,从而达到进一步提高效率、提高柔性、提高质量和降低成本的目的。

三、CAD/CAM系统的基本组成

CAD/CAM系统基本组成如图1-2所示。图1-2 CAD/CAM系统的基本组成

图1-2中的外围设备主要包括计算机的输入输出设备,与一般的计算机系统相比,它更偏重于图形。

CAD/CAM系统是一个有机的统一体,但CAD和CAM又各有其侧重面。接下来我们先来简单地认识一下CAD系统软件的功能。

第三节 CAD软件功能简介

一、几何建模

产品的设计与制造涉及许多有关产品几何形状的描述、结构分析、工艺设计、加工和仿真等方面的技术,其中几何形状的定义与描述是其核心部分,其他环节均需由它提供基本数据。而将三维的几何形状描述成计算机能识别理解的形式的过程,称为建模。几何建模是指在计算机上建立产品及其零部件的几何模型的模型构造技术。几何建模技术是CAD/CAM系统的核心,它为产品的设计、制造提供基本数据,同时,也为其他模块提供原始的信息。产品的几何建模可分为线框模型、曲面模型和实体模型三类,早期的CAD系统往往分别处理这三种造型方法,而目前一般是将三者有机地结合起来。

二、特征建模

特征造型是基于产品定义的一种新的造型技术,是几何建模技术的最新发展。特征建模的基础是几何建模,它不仅完整地表示产品的形状信息而且还包含与产品制造有关的信息。这是因为工程技术人员在产品设计、制造过程中,不仅关心产品的结构形状、尺寸,而且必须关心其形位公差、材料性能、表面粗糙度和技术要求等一系列对实现产品功能极为重要的非几何信息。

三、参数化设计

参数化设计是指将工程技术人员所绘制的任意图形参数化,一旦修改图中的任一尺寸,均可实现尺寸驱动,引起相应图形的改变。

四、计算分析

CAD软件能够根据产品几何形状,计算出相应的体积、表面积、重量、重心位置以及转动惯量等;在结构分析中进行应力、温度、位移等计算;在图形处理中作矩阵变换的运算;进行体素之间的交、并、差计算;在工艺规程设计中进行工艺参数的计算等。

五、工程绘图

CAD软件具备从几何造型的三维图形直接向二维图形转换的功能;还具有处理二维图形的能力,包括基本图元的生成、标注尺寸、图形编辑以及显示控制和附加技术条件等功能。

了解了CAD,再让我们一起来看一下数控加工自动编程(CAM)。

第四节 数控加工自动编程

CAM编程是当前最先进的数控加工编程方法,它是利用计算机以人机交互图形方式完成从零件几何图形计算机化、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成的全过程,操作过程形象生动、效率高、出错几率低,而且还可以通过软件的数据接口共享已有的CAD设计结果,实现CAD/CAM集成一体化,实现无图纸设计制造。

一、CAM自动编程的过程

CAM自动编程的过程如图1-3所示。

二、数控加工CAM软件功能要求

通用数控加工CAM软件应具备下述主要功能:工件几何的输入与数据接口、交互生成刀具路径、通用后置处理及数控程序的自动生成。工件几何参数的输入方式除了交互式绘图外,还要接收由其他CAD软件生成的图形数据,因此要求CAM软件的数据接口要通用,所接收的数据种类多。交互式生成刀具路径时能够把相关工艺参数引入,加工方式多,操作方便,并且能针对不同类型的机床数控系统生成加工程序。图1-3.1 CAM自动编程过程

三、常用的数控加工CAM软件

用于数控加工的CAM软件大体上分为两种类型:一是数控机床厂开发的配套编程软件;二是软件开发商专为数控加工开发的CAD/CAM集成软件。第一种类型的软件针对性强,但在功能及操作方便性方面存在不足,因此,现在有些数控机床生产厂扬长避短,选用成熟的专业编程软件配套,自己只专心于机床功能与性能的提高,效果较好。第二种类型的软件即所谓的商品化编程软件,其中比较有代表性的是Mastercam, CAXA, UG, Pro/Engineer, Cimatron, CAT IA等。

本书主要介绍的CAM软件是Mastercam。M astercam是美国CNC公司的产品,它可以完成零件的几何建模、加工代码生成、联机通信等功能。目前在国内外有较多的M astercam用户。M astercam分CAD和CAM两个部分,我们先用Mastercam的CAD在计算机上进行图形设计,接着在它的CAM中编制刀具路径,然后通过后处理转换成NC程序,再传送至数控机床进行加工。

M astercam的CAD部分的功能有:(1)可绘制二维和三维图形,并具有标注尺寸等各种编辑功能;(2)提供图层的设定,可隐藏或显示图层,使绘图变得简单,显示得更清楚;(3)提供字型设计,为各种标牌的制作提供了最好的方法;(4)可构建曲线的交线、延伸、修剪、打断、顺接等操作;(5)图形可转换至其他软件,其他软件的图形也可转换至Mastercam。

M astercam的CAM部分的功能有:(1)分别提供2D,2.5D,3D模组;(2)提供外形、挖槽、钻孔加工;(3)提供多种曲面粗加工及精加工方法;(4)提供线框模型曲面的加工,如直纹曲面、旋转曲面等;(5)提供多轴加工;(6)提供刀具模拟显示编制的NC程序的运行情况,可估计加工时间;(7)提供刀具路径实体模型仿真加工,避免在实物加工时发生错误;(8)提供多种后处理程序,以供各种控制器使用;(9)可建立各种管理,如刀具管理、操作管理、串连管理,以及工件设置和工作报表。

本章小结

◆实现数控加工的关键是编程,数控编程一般可分为手工编程和自动编程,自动编程又可分语言式和交互式两种。

◆CAD/CAM技术就是计算机辅助设计和计算机辅助制造,广泛应用于机械、汽车、航空航天、电子、建筑工程、轻工、纺织、家电等领域。

◆CAD/CAM系统基本上是由硬件系统(计算机、外部设备、生产设备)及软件系统(其中包括系统软件、支撑软件及应用软件)组成。

◆CAD软件有几何建模、特征建模、参数化设计、计算分析、工程绘图、辅助工程分析等功能。

◆CAM编程是当前最先进的数控加工编程方法,它是利用计算机以人机交互方式完成从零件几何图形计算机化、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成全过程的交互式自动编程。当前使用最广泛的交互式自动编程软件是软件开发商专为数控加工开发的CAD/CAM集成软件。

◆M astercam软件,是一种CAD/CAM集成软件。主要功能有交互式进行零件几何建模、加工代码生成、联机通信等。

练一练

1.常用的数控编程方法有哪些?比较其优缺点,并说明其适用范围。

2.去学校的数控实验室了解一下,并说说它的CAD/CAM系统的组成。

3.简要地描述一下CAM自动编程的过程,并根据你已学的手工编程知识,比较一下两种编程过程有什么区别。

4.作为一个数控加工编程人员,你认为你需要哪些知识和品质呢?

5.M astercam是一个什么样的软件?它的优点在哪里?

完成得怎么样呢?给自己打个分、签个名,再请老师也给你打个分、签个名。用心去做,相信你一定做得很棒!

第二章 工件几何造型计算机化

在前面,我们揭开了数控自动编程神秘面纱的一角,在接下来的章节里,我们将利用M astercam软件,向你详细介绍数控自动编程技术。怎么样?有没有兴趣跟着我尽情遨游数控自动编程的领域?迫不及待?好,请你先跟着我来看看。

M astercam简介;

建造二维几何图形;

修整二维几何图形;

建造三维曲面;

修整三维曲面。

数控编程时,加工轨迹的计算是工作量最大的一部分工作,它涉及到一些复杂的计算。当采用CAM软件时,复杂的计算过程完全交由计算机去完成,此时工作量大的部分是如何把工件几何形状描述成计算机数字模型,也就是我们这章要学的工件几何造型计算机化,亦即CAD。零件几何形状计算机化是后续工作能否展开的关键,也是基础。因此,本章先简单介绍CAD/CAM软件中需要用到几个基本概念和M astercam的概况,再分别介绍如何建立和修整二维和三维图形。

准备好了吗?那么就跟我一起来认识几个CAD/CAM软件中需要用到基本概念和M astercam的概况。

第一节 CAD/CAM软件操作基本知识

一、坐标系

计算机绘图时,首先要确定点的位置,一般采用直角坐标系,X坐标表示水平距离,Y坐标表示垂直距离。原点(0,0)由系统本身给定,有的软件将原点设定在屏幕左下角,有的则位于屏幕中央。Mastercam将原点设定在屏幕左下角。系统最初设定的坐标系称为世界坐标系WCS(World Coordinate System),又称全局坐标系。为了绘图方便并简化数据输入,有时用户也可以通过平移或旋转WCS来重新定义新的坐标系,即用户坐标系UCS(User Coordinate System)或局部坐标系。

二、图形显示

计算机绘图时,在计算机屏幕上显示的图形可以是图形的局部或全部,亦即屏幕相当于一个窗口或取景器,可以根据绘图者的需要,平移、放大、缩小显示出来的图形,就像摄像机摄像一样。这种图形显示的变换过程完全不会影响图形本身的形状与尺寸,却给绘图者精确绘图带来了极大的方便。

三、命令的输入与执行

有的CAD/CAM软件也支持直接用键盘输入命令,按回车键执行。这种输入方法虽然输入效率较高,但需熟记各种命令,不大方便。

因此,一般现在的软件均采用菜单的形式提供各种命令,供用户使用,用户只需用鼠标将光标移到所需的菜单项,单击鼠标左键即可。使用菜单输入直观、方便,不需记忆命令。M astercam的命令就是使用分层列出的菜单形式的,当然,它同时也提供各个命令的快捷工具栏按钮,供用户使用。

四、数据的输入

数据的输入一般有键盘输入、鼠标拾取及各种捕捉方式。

用键盘输入的点坐标通常有绝对坐标、相对坐标、极坐标三种形式。其输入方式是:绝对坐标为P(x, y);相对坐标是在坐标的第一个数值前加上@符号;极坐标为@r<θ,其中r表示极坐标半径,θ表示极角,其单位是度。用键盘输入的方式得到的坐标值准确,但速度慢。

用鼠标拾取的方式就是在屏幕上移动十字光标到指定位置,然后按下鼠标左键,这时计算机就自动拾取该位置的坐标值。用这种方式获取坐标数据速度快但精确性差。

用鼠标或键盘捕捉已有图形的某个特征点,再输入,这是一种既快又准的输入方式。各种不同的软件捕捉功能也有所不同,特征点捕捉的操作方便性也是衡量一个CAD软件好坏的一个方面。

五、目标选择

绘图中使用的点、线、圆弧等称为图素。要对图中的图素进行编辑修改,首先必须选中这些图素——目标。这种操作称为目标选择或目标拾取。目标选择有三种最基本的形式:单目标、窗口方式、交叉窗口方式。

单目标选择就是将光标移到欲选择的图素上,单击鼠标左键,即选中该图素。窗口方式是用窗口包围一组图素,使整体都在窗口内的目标被选中。

交叉窗口方式与窗口方式类似,但它选中所有与窗口相交及全部在窗口内的目标。

六、图层

层(Layer),也称为图层,它是开展结构化设计不可缺少的软件环境。众所周知,一幅机械工程图纸包含有各种各样的信息,有确定实体形状的几何信息,也有表示线型、颜色等属性的非几何信息,当然也还有各种尺寸和符号。这么多的内容集中在一张图纸上,势必给设计绘图工作造成很大的负担。如果能把相关的信息集中在一起,或把某个零件、某个组件集中在一起单独进行绘制或编辑,当需要时又能够组合或单独提取,那么,将使绘图设计工作变得简单又方便。图层就具备这样的功能,它通过分层的设计方式完成上述要求。

可以把图层想像为一张没有厚度的透明的薄片,实体及信息就存放在薄片上。层与层之间又以世界坐标系WCS统一定位,且缩放系数也是一致的,所以,一个图形文件的所有层都可以重叠在一起而不会发生坐标关系的混乱,层与层之间可以完全对齐。一个图层上的某一个标记点会自动精确地对应在各图层的同一位置上。

图层是有状态的,且是可以改变的。它的状态包括层名、层描述、线型、颜色、打开与关闭以及是否为当前层等。打开的图层上的实体在屏幕上可见,关闭的图层上的实体在屏幕上不可见。

第二节 M astercam 7简介

一、M astercam 7的工作窗口

M astercam 7的工作窗口(如图2-2.1所示)主要由标题栏、工具栏、主功能区、子功能区、工作区、系统提示区组成。细心的同学可能会发现:咦,怎么少了菜单栏?别急,看下去就知道了。下面我们来认识窗口中的各个组成部分。图2-2.1 Mastercam 7的工作窗口

1.窗口界面

工作区用于绘图和修改图形。主功能区、子功能区中有所有的操作命令,工具栏是用来快速选择命令的。系统提示区中显示系统数据、输入数据及显示操作中系统必要的提示。

2.主功能区

主功能区用来显示可供用户选择的命令列表。主功能区的主功能表是进入各种命令的主要途径(如图2-2.2所示)。

主功能区的指令是分层列出的,当你从主功能表中选择一个选项时,另一个功能列表就在此基础上显示,你可依次层层选择,直至完成操作。主功能区有两个按钮,分别是“上层功能表”和“回主功能表”。利用这两个按钮就可以在命令列表之间寻找需要的命令,并可以方便地回到上一层命令列表或直接回到主功能列表。例如,绘制一个点,图2-2.3就表示这一选取过程。

可以看到,Mastercam 7包含的命令很多,而且层次也比较深。也许读者会认为没必要用多种方法去画一个点或一条线,但在实际应用的时候就会发觉这些功能是非常有用的。你甚至会发现如果没有这些功能,可能做一个小小的操作也会令你手足无措。因此我们必须习惯这种选择命令的方式。为了避免这样单击一层一层的命令会令人有点厌烦,所以M astercam 7提供了许多快捷按钮,它就是我们前面所说的工具栏。我们可以单击快捷按钮来加快操作速度,但为了让大家熟悉M astercam 7的命令,我们在后面的章节中还是会列出完成操作的详细命令。图2-2.2 主功能表图2-2.3 绘点过程

3.工具栏图2-2.4 工具栏

至于工具栏的其他快捷按钮大家可以在实际使用中逐步摸索、熟练使用。

4.子功能区

子功能区是为各项操作改变各种设置的,Mastercam 7在绘某一图素时该功能区中的各项可保持不变。接下来介绍该区中的各个选项,如图2-2.5所示。

●“Z:0.000”:工作深度。用以设置现在的构图深度。构图深度指相对于系统原点(X0,Y0,Z0)来定义的现在的构图平面的深度。单击该按钮,主功能区将显示点输入功能列表,选用该列表或用光标设置已存在点的深度或在系统响应区直接输入深度值,然后按回车。工作深度的概念很重要,首先你要树立一个立体概念。一个立方体的顶面和底面有一个距离,这个距离就叫工作深度,前面和后面也有一个距离,如前面为0,后面就有一个工作深度。

●“颜色:10”:单击该按钮弹出如图2-2.6所示的对话框,供用户选择绘图颜色。

●“层别:1”:即图层。一个M astercam文件能将线框模型、曲面、标注尺寸图素、刀具路径等,组织放置在不同的层别中,你可在任何时候很容易控制哪个绘图区是可见的,哪个部分是不可见的,因此,你不能随意地去改变不需要改变的绘图区。单击该按钮弹出如图2-2.7所示的“系统层别”对话框,供用户选择工作的层别。图2-2.5 子功能区图2-2.6 绘图颜色设置图2-2.7 系统层别

●“线型/线宽”:单击该按钮弹出如图2-2.8所示的“曲线线型/线宽”对话框,供用户选择线型或线宽。图2-2.8 曲线线型/线宽

●“限定层:关”:单击该按钮弹出如图2-2.9所示的“限定层”对话框,供用户修改模式等操作。图2-2.9 限定层

●“刀具面:关”:刀具平面是一个二维平面,表示CNC机床的X, Y轴和原点,该选项在设计部分不使用。单击该按钮可供用户选择合适的刀具面。此时需要注意的是,在进行刀具路径等操作时,必须保持刀具面和构图面的一致性。

●“构图面:T”:构图平面是你绘图的二维平面,可以定义在三维空间的任何处。构图平面不需要与视角相匹配,它依赖于图形视角的位置,因此搞清构图平面和图形视角两者的关系是很重要的,绘图时应避免绘制的图形放置在不适当的位置。缺省的构图原点是与系统原点相同的,它是绘制所有图形固定的参考点,但你也能重新设置第二个参考位置的构图原点。注意使用不同的构图面作图时,会得到不同的效果。例如,使用前视图、侧视图和俯视图作构图面分别画圆形Circle1,Circle2和Circle3,结果如图2-2.10所示(使用等角视图,长方体只用作比较)。单击该按钮可供用户选择合适的构图面。图2-2.10

●“视角:I”:单击该按钮可供用户选择合适的视角,以便用户观察工作区的对象。

二、获取帮助信息

M astercam 7提供了友好的在线帮助,利用帮助信息可以及时解决各种疑难问题。它提供详细的交互式帮助将指导你解决问题。获取帮助的方法如下:单击工具栏上的图2-2.11图2-2.12

如果从主功能区中依次选择了“C绘图”、“P点”命令准备画点的话,此时单击“”按钮,系统弹出如图2-2.12所示的帮助对话框,它将提供更具体的主题帮助。

三、系统设置

系统设置功能让你设置系统的缺省值,系统会将这些值储存至一个设置文件(倡.CFG)中。若需要,可以改变文件中的缺省值和选项,并将之储存在磁盘中。因此,在使用Mastercam 7之前,我们可以定义许多系统的属性。这些属性的定义将使我们的工作能够更有效地进行。依次单击“S萤幕”/“C系统规划”命令,系统将弹出如图2-2.13所示的“系统规划”对话框。图2-2.13 系统规划

操作实例 更改工作区的背景颜色。

操作步骤如下:(1)单击如图2-2.13所示对话框中“萤幕”标签,转换到屏幕属性设置选项卡,如图2-2.14所示。(2)单击“颜色设定”按钮,弹出如图2-2.15所示的“颜色设定”对话框。(4)单击“确定”按钮退出颜色选择对话框。再单击“确定”按钮退出“系统规划”对话框,此时系统弹出如图2-2.16所示的“系统规划”提示框,单击“是(Y)”确认。此时工作区的底色已经改为灰色。

四、文件操作

M astercam打开和存储的文件格式是以MC7或GE3为后缀名的。下面介绍常用的文件操作。图2-2.14图2-2.15图2-2.16

1.新建文件

在主功能区中依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,系统弹出如图2-2.17所示的提示框。单击“是(Y)”按钮,即可新建一个以MC7为后缀名的文件。图2-2.17图2-2.18

2.打开文件

在主功能区中依次单击“F档案”/“G取档”命令,弹出如图2-2.18所示的“请指定欲读取之档名”对话框。在对话框中选择文件名后单击“打开(O)”按钮,即可打开文件。

3.存储文件

在主功能区中依次单击“F档案”/“S存档”命令即可完成存档操作,如果该操作是第一次存储,则系统弹出类似于图2-2.18所示的对话框,要求输入存储的文件名。

五、通用选择方法

无论在什么地方使用鼠标,系统提示只能选择一个图素,如果你要选择多个图素,就需要用Mastercam提供的通用的选择功能列表,如图2-2.19所示。图2-2.19图2-2.20图2-2.21

1.通用选择方法功能列表

随着该功能列表出现的上方提示的标题在不同的操作中是不一样的,但选择方法是一样的,有时候,这个功能列表并不包括所有的选项。来,看看,有下面这些可选择的方法。

●“U回复选取”:清除已作的选择。单击该命令后,单击已选择的图素(反白显示)可还原图素,还原完成后按[Esc]键返回到通用选择列表。

●“C串连”:见后面串连方法。

●“W视窗内”:用草拟的矩形框住需选取的图素,当选择该命令后,出现如图2-2.20所示的功能列表,命令后的“+”表示该项当前正选用不同的选项,选择的结果是不同的。下面来解释各命令的用法。

▲“N视窗内”:选择的图素全部在窗内。

▲“T范围内”:选择的图素全部在窗内或和窗相交。

▲“I相交物”:选择的图素和窗相交。

▲“U范围外”:选择的图素全部在窗外或和窗相交。

▲“O视窗外”:选择的图素全部在窗外。

▲“M限定图素”:只选择在限定对话框中设置的图素,“N”—不执行,“Y”—执行。

▲“S设定”:弹出“选择限定物”对话框,如图2-2.21所示,设置要限制窗选的图素。

●“P多边形”:用一个多边形框住一些图素,选择该命令也会出现如图2-2.21所示的功能列表。多边形用连续的折线的第一点和最后一点连接、封闭,当多边形最后一点封闭后,按“执行”。

●“E区域”:选择该命令会出现如图2-2.22所示的功能列表,用鼠标选择封闭曲线串连的框内的图素。图2-2.22图2-2.23图2-2.24

●“O仅某图素”:若是一个复杂图形有特别用途的,为了避免错误选择图素,可选该选项,选择该命令会出现如图2-2.23所示的功能列表。

●“A所有的”:选择该命令会出现如图2-2.24所示的功能列表。

●“G群组”:选取现在的群组。

●“R结果”:选取现在的结果。

●“D执行”:告诉系统已选择完毕,可进行下一步工作了。

2.选择技巧

下面的选择技巧也许可以帮助你选择图素。(1)快速选择单一图素,在要选择的图上,压住鼠标按钮并移动光标,当完成选择图素后,释放鼠标按钮。(2)在一次选择的图素中,一个图层中的位置很狭窄,选用限定选项。(3)为了解决选择图素很狭窄的问题,快速处理屏幕上的狭窄图素,可使用隐藏功能。

第三节 建造二维几何图形

在Mastercam中需要加工的构件和原料的形状都是由二维图形开始定义的,所以二维图形的精确生成是很重要的。M astercam中二维图形的建造与其他的一些作图工具不同,它需要有精确的尺寸,因此读者需要先对建造的图形有一个草稿,确定其尺寸,然后使用Mastercam建造二维图形。

下面将介绍如何利用M astercam 7中的绘图功能来产生二维几何图形,其中包括“P点”、“L线”、“A圆弧”、“R矩形”、“F倒圆角”、“S曲线”、“C倒角”、“E椭圆”、“P多边形”、“L文字”和“D尺寸标注”等功能。需要注意的是,本书中使用的是公制,因此默认单位是毫米(mm)。

一、点的绘制

点的绘制和抓取是建造二维图形甚至三维立体的基本操作,因此需要好好掌握。接下来我们将介绍如何绘制点。

在主功能区依次单击“C绘图”/“P点”命令,弹出如图2-3.1所示的绘点命令列表。下面分别对每一种绘点命令进行介绍。

1.指定位置绘点

该绘点命令将在指定位置绘制点。

操作实例 在指定位置绘制点。

其操作步骤如下:(1)在图2-3.1所示的绘点命令列表中选择“P位置”,在主功能区弹出如图2-3.2所示的抓点模式命令列表。(2)输入“0,0”然后按回车键,在工作区(0,0)坐标处绘制了一个点。

2.等分绘点

该绘点命令将在指定图素上绘制等距离的点。

操作实例 在指定图素上绘制等距离的点。图2-3.1图2-3.2

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“G取档”命令,在Sample目录中选择文件“Chain4.mc7”,单击“打开”按钮打开该文件。(2)单击工具栏上的“俯视图”按钮,将视角切换到俯视图。然后按[Alt+F1]组合键,接着按[Alt+F2]组合键,此时工作区中的图形如图2-3.3所示。图2-3.3图2-3.4(3)单击主功能区的“回主功能表”按钮,在主功能区依次单击“C绘图”/“P点”/“A等分绘点”命令,在系统提示区中将显示“沿任意图素画点:请选择图素”。单击屏幕中心的正方形的顶边,选择该边作等分绘点。(4)输入“4”,M astercam将在该方形的顶边绘制四个等距离的点,如图2-3.4所示。

3.曲线节点

该绘点命令绘制参数曲线上的节点。

操作实例 绘制参数曲线上的节点。

操作步骤如下:

假如有一条参数曲线如图2-3.5所示(参数曲线的绘制将会在后面的章节中介绍,在这里读者只需要掌握绘制参数曲线节点的方法即可)。图2-3.5图2-3.6

参数曲线节点绘制步骤如下:(1)在主功能区依次单击“C绘图”/“P点”/“N曲线节点”命令,在系统提示区中将显示“画出曲线之节点:请选择一参数式曲线”。(2)在工作区中点选该曲线,将绘制出该参数曲线的节点,如图2-3.6所示。

4.控制点

该绘点命令绘制NURBS曲线上的控制点。

操作实例 假如有一条NURBS曲线,如图2-3.7所示(NURBS曲线的绘制在后面的章节中会讲到),绘制NURBS曲线上的控制点。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“C绘图”/“P点”/“C控制点”命令,在系统提示区中将显示“在控制点画点:请选择NURBS曲线”。(2)在工作区中点选该曲线,将绘制出该NURBS曲线的控制点。

二、线的绘制

本节将介绍如何绘制线。在主功能区依次单击“C绘图”/“L线”命令,弹出如图2-3.8所示的画线命令列表。下面分别对每一种绘线命令进行介绍。

1.水平线

水平线绘制过程如下:(1)使用抓点模式选定一个端点。(2)使用鼠标水平拉出一段距离,然后单击左键确定另外一个端点(或者使用其他抓图模式确定端点位置)。图2-3.7图2-3.8(3)确认Y轴位置。

注意:在使用绘点模式的时候可以选用我们前面在绘制点的时候介绍的抓点方法。

操作实例 绘制水平线。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建一个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“L线”/“H水平线”命令,弹出抓点模式命令列表,系统提示区将显示“画水平线:请指定第一个端点”。(3)输入第一个端点坐标(0,0),然后拖动鼠标,可以发现一条灰色的直线在移动,可以单击鼠标左键确定另外一个端点的位置,也可以使用其他的抓点方法,确定了另外—个端点以后,系统显示区将如图2-3.9所示。图2-3.9(4)按回车键接受默认的Y轴值,或者输入Y轴值,然后按回车键,画出一条水平线。

2.垂直线

垂直线绘制过程如下:(1)使用抓点模式选定一个端点。(2)使用鼠标垂直拉出一段距离,然后使用其他抓点模式确定另一端点位置。(3)确认Y轴位置。

垂直线的绘制和水平线绘制方法大体相同,在这里不再详述。

3.任意线段

任意线段绘制过程如下:(1)使用抓点模式确定一个端点。(2)使用抓点模式确定另外一个端点。(3)在工作区中单击鼠标左键确定端点P1,然后拖动光标至适当位置,单击鼠标左键确定另外一个端点P2,绘制出的一条任意线段,如图2-3.10所示。图2-3.10图2-3.11

4.连续线段

连续线段绘制过程如下:(1)使用抓点模式确定一个端点。(2)重复上一步确定其他端点。(3)按[Esc]键完成连续线段的绘制。

在工作区中单击鼠标左键确定端点P1,然后拖动光标至适当位置,单击鼠标左键确定其他端点P2,P3,P4和P5,按[Esc]键完成连续线段的绘制,绘制出的一条连续线段,如图2-3.11所示。

三、圆弧的绘制

本节将介绍如何绘制圆弧。在主功能区依次单击“C绘图”/“A圆弧”命令,弹出如图2-3.12所示的圆弧绘制命令列表。下面分别对每一种绘弧命令进行介绍。

1.极坐标绘弧

使用极坐标绘弧可以有以下几种方法(如图2-3.13所示)。

●“C圆心点”命令:使用该方法时先要确定极坐标的原点,然后依次输入半径、起始角度和终止角度。

●“K任意角度”命令:使用该方法时也是先要确定极坐标的原点,然后输入半径、并使用抓点模式来确定圆弧的起始角度和终止角度。图2-3.12图2-3.13图2-3.14

●“S起始点”命令:使用该方法时先确定圆弧的起始点,然后依次输入半径、起始角度和终止角度。

●“E终止点”命令:使用该方法时先确定圆弧的终止点,然后依次输入半径、起始角度和终止角度。

操作实例 使用极坐标绘弧的几种方法绘弧。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建一个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“L线”/“A圆弧”/“P极坐标”命令,弹出如图2-3.13所示的极坐标绘弧命令列表。(3)单击“C圆心点”命令,系统显示区将显示“弧,极坐标:请输入中心点”。使用抓点模式确定极坐标原点。(4)输入半径“25”、起始角度“180”和终止角度“270”,便可绘制出如图2-3.14所示的圆弧。(5)单击“上层功能表”按钮,然后单击“K任意角度”命令,系统显示区显示“弧,极坐标:请输入中心点”。(6)使用抓点模式确定圆心O点,使用抓点模式选择P1点确定起始角度,单击P2点确定终止角度,如图2-3.15所示。绘制出的圆弧如图2-3.16所示。(7)单击“上层功能表”按钮,然后单击“S起始点”命令,系统显示区显示“弧,极坐标:请输入起始点”。(8)使用抓点模式确定起始点P1,输入半径“50”、起始角度“180”度和终止角度“270”,便可绘制出如图2-3.17所示的圆弧。图2-3.15图2-3.16图2-3.17图2-3.18(9)单击“上层功能表”按钮,单击“E终止点”命令,系统显示区显示“弧,极坐标:请输入起始点”。(10)使用抓点模式确定起始点P1,输入半径“50”、起始角度“90”和终止角度“180”,便可绘制出如图2-3.18所示的圆弧。

2.两点绘弧

使用两点绘弧过程如下:(1)使用抓点模式确定第一个点。(2)使用抓点模式确定第二个点。(3)输入圆弧半径。(4)单击需要保留的圆弧。

操作实例 使用两点绘弧方法绘制圆弧。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建一个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“L线”/“A圆弧”/“E两点圆弧”命令,系统显示“弧,端点:请输入第一点”。(3)使用抓点模式确定第一个点P1,使用同样方法确定另外一个点P2,如图2-3.19所示。图2-3.19图2-3.20(4)输入半径“50”,结果如图2-3.20所示。(5)在出现的圆弧中选择需保留的那一条,即可完成圆弧的绘制,结果如图2-3.21所示。图2-3.21图2-3.22

3.三点绘弧

使用三点绘弧的过程如下:(1)使用抓点模式确定第一个点。(2)使用抓点模式确定第二个点。(3)拖动光标至适当位置确定圆弧的形状。

操作实例 使用三点绘弧方法绘制圆弧。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建一个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“L线”/“A圆弧”/“3三点圆弧”命令,系统显示“弧,端点:请输入第一点”。(3)使用抓点模式确定第一个点P1,用同样方法确定另外一个点P2,如图2-3.22所示。(4)拖动鼠标至适当位置,然后单击鼠标左键确定圆弧的形状,结果如图2-3.23所示。图2-3.23

四、圆的绘制

圆的绘制可以有以下几种方法。

●“2两点画圆”命令:使用该命令可以绘制一个过两个特定点的圆。其操作过程为:(1)使用抓点模式确定圆要经过的第—个点;(2)拖动光标至适当位置单击鼠标左键确定第二个点以确定圆的大小。

●“I三点画圆”命令:使用该命令可以绘制一个过三个特定点的圆。其操作过程为:(1)使用抓点模式确定圆要经过的第一个点和第二个点;(2)拖动光标至适当位置单击鼠标左键确定第三个点以确定圆的大小。

●“R点半径圆”命令:使用该命令可以绘制一个已知圆心位置和半径大小的圆。其操作过程为:(1)使用抓点模式确定圆心点;(2)输入半径值。

●“D点直径圆”命令:使用该命令可以绘制一个已知圆心位置和直径大小的圆。其操作过程为:(1)使用抓点模式确定圆心点;(2)输入直径值。

●“G点边界圆”命令:使用该命令可以绘制一个过两个特定点的圆。其操作过程为:(1)使用抓点模式确定圆心点;(2)拖动光标至适当位置后单击鼠标左键以确定圆的大小。

操作实例 绘制一个切弧。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建—个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“A圆弧”/“2两点画圆”命令。(3)使用抓点模式确定点P1和点P2,便可得到一个过点Pl和P2的圆,如图2-3.24所示。图2-3.24图2-3.25(4)单击“上层功能表”按钮,然后单击“I三点画圆”命令,弹出抓点模式命令列表。(5)单击“C圆心点”命令,将光标移动到上面绘制的圆Circle1的边上,单击鼠标左键确认圆心点P1。然后选择P2点和P3点,即可绘制出圆Circle2,如图2-3.25所示。(6)单击“上层功能表”按钮,单击“R点半径圆”命令,弹出抓点模式命令列表。(7)单击“C圆心点”命令,将光标移动到上面绘制的圆Circle2的边上,在圆心部位会显示一个灰色的小方框,单击鼠标左键确认圆心点P1。(8)输入圆的半径值“50”,则绘制出与Circle2共圆心且半径为50mm的圆Circle3,如图2-3.26所示。图2-3.26图2-3.27

注意:“D点直径圆”命令与“R点半径圆”命令基本一样,只是输入的不是半径值而是直径值。(9)单击“上层功能表”按钮,然后单击“G点边界圆”命令。(10)选择圆心点P1,拖动光标确定圆的大小,得到圆Cirlce4,如图2-3.27所示。图2-3.28

五、矩形的绘制

本节将介绍如何绘制矩形。在主功能区依次单击“C绘图”/“R矩形”命令,弹出如图2-3.28所示的矩形绘制命令列表。下面分别对每一个绘制矩形命令进行介绍。

1.一点法绘制矩形

使用该方法绘制矩形的过程如下:(1)使用抓点模式确定矩形左下角坐标。(2)输入矩形宽度值。(3)输入矩形高度值。

操作实例 绘制一个左下角为坐标原点,宽为100mm,高为50mm的矩形。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建一个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“R矩形”/“1一点”命令。(3)输入矩形左下角坐标(0,0),输入矩形宽度“100”,输入矩形高度“50”,结果如图2-3.29所示。图2-3.29图2-3.30

2.两点法绘制矩形

使用该方法绘制矩形的过程如下:(1)使用抓点模式确定矩形左下角坐标。(2)使用抓点模式确定矩形右上角坐标。

操作实例 绘制一个左下角为坐标原点,右上角坐标为(100,50)矩形。

操作步骤如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建一个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“R矩形”/“2两点”命令。(3)输入矩形左下角坐标(0,0)。输入矩形右上角坐标(100,50),结果如图2-3.30所示。

3.中心点法绘制矩形

使用该方法绘制矩形的过程如下:(1)使用抓点模式确定矩形中心坐标。(2)输入矩形宽度值。(3)输入矩形高度值。

操作实例 绘制一个中心点为坐标原点,宽为100mm,高为50mm的矩形。

操作过程如下:(1)在主功能区依次单击“F档案”/“W开启新档”命令,新建一个文件。(2)在主功能区依次单击“C绘图”/“R矩形”/“C中心点”命令。(3)输入矩形中心点坐标(0,0),输入矩形宽度“100”,输入矩形高度“50”,结果如图2-3.31所示。图2-3.31图2-3.32

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