关于MASTERCAM串连选择方法的探讨

陈益民

【摘 要】在MASTERCAM中,串连的选择顺序和方向以及对串连的相关设置,将影响二维图形的编辑和三维造型以及刀具路径的形成。本文(所采用的软件版本为mastercam9.0)针对串连的相关设置以及串连方法展开详细的讨论,以达到现解串连各选项含义、设置方法,能根据编辑、三维造型和刀具路径的要求,合理设置和选用适当串连方法的目的。

【关键词】串连 串连选项 串连方法

在MASERCAM中,对二维图形的编辑、三维造型(包括曲面和实体造型)、刀具路径的操作,都涉及图形的串连选择问题,如二维图形编辑中的补正操作,曲面造型中的举升曲面、昆氏曲面等的生成,刀具路径中的外形铣削、挖槽铣削等。在我们所用到的各类教材中,对这些内容的叙述大多是不完整的,有的只是给了一个令人费解的原文翻译,这对初学者是不利的,下面的内容是我根据多年教学的经验,结合相关书籍资料,对串连、串连选项的含义以用串连的方法进行全面的说明。

一、串连(chain)

串连选择实际上是对首尾相接的直线、园弧、曲线进行选择的一种方法。使用时需要指定其顺序和方向。

二、串连基本术语及选项

1.串连的类型(types)

有开式和闭式串连二种,开式是串连的起点的终点不重合,而闭式串连的起点和终点重合,形成一个封闭的图形。

2.串连的方向(direction)

在用串连选择图形时,在图上会出现一个箭头表示的串连方向,如图1所示。

3.分歧点(branch point)

分歧点是三个或三个以上的图素所共同的一个端点,如图2的a点位置。在这种情况下,如果要确定串的顺序,需要手工点取下一个图素。

4.串连选项参数(chaining options)

(1)限定图素(entity mask):此选项是用来是否限定选取图素的,至于限定那种类型的图素要靠图3中右上角的图素类型(entity types)勾选确定。这里的图素类型分成点(points)、直线(lines)、园弧(arcs)、曲线(splines)这么几种,使用时可以勾选其中的一种或几种。

(2)限定颜色(color mask):此选项用来限定选取某种颜色,如果在一个串中有几种颜色的图素,则只会选取与串的起始处相同颜色形成串的图素。

(3)限定层(level mask):限制串连只由与点选的第一图素相同层的其它图素构成。

(4)限定构图平面(plane mask):限定只串连与点选的第一图素在同一构图平面且在同一构图深度内的图素形成。

(5)忽略深度(ignore depths):在当前的构图平面内忽略串连图素的构图深度(在限定构图平面不起作用的情况下有效),即在当前的构图平面内不同深度的首尾相接的图素可以形成串连。

(6)从图素的端点设置串连起点(set start of chain from point entitys):这个项目用于确定串连的起点,如勾上则从所点选的图素的最近的端点作为串的起点(一般勾选上为好),否则由系统确定为尽量靠近光标的位置为串的起点。

(7)在单一的模式中允许串连曲面的边界(allow surface edges in single mode):在勾选的情况下允许以曲面的边界形成串连。

(8)默认的串模式(default chaining mode):用于设置全部串连和部分串连的,其中全部(full)是指系统沿某一方向自动串连所有相连接的图素至终点或达到分歧点。部分(partial)是系统只串连鼠标所点选的二个图素之间相连接的图素。

(9)封闭式串连的方向(direction for closed chains):该选项决定系统如何计算封闭式串连的方向,有顺时针(cw)和逆时针(ccw)二个方向的选项。

(10)开放式串的搜索方向(search direction for open chains):这个设置选项只在用窗选的方式下有效,如果点选单一方向(),则各分离的图素的串方向是单一的(如图4左),这样可保证在加工时刀具切削方式的一致性(如每个图素的刀具路径都为顺铣或逆削,从而保证加工质量)。如果点选双向(),则各分离图素串连的方向是相邻的图素方向相反(如图4右),这样可保证刀具路径的最短,使加工效率得到提高。

(11)串连嵌套(nested chains):这个设置选项只适应于封闭图素是多重嵌套的和采用窗选的方法来选择整个嵌套图素。系统需选择一个搜索点,对嵌套的图素的排顺则由排序(sort)选项的下拉列表的选项决定,实际上这些排序方法都是为了保证加工这些嵌套图素有合适的加工路径,以得到最优的刀具路径,从而提高加工的效率。

排序下拉列表有下面一些选项:下一个最近的排序(next closest)——近相邻最近的原则来确定各封闭图素的顺序;从内到外排序(inside to outside)——从内到外排序来确定封闭图素的顺序;从外到内排序(outside to inside)——从外到内来确定封闭图素和排列顺序;优化的从内到外排序(optimize inside to outside)——由系统采用最优的算法来决定嵌套图形从内到处的排序;优化的从外到内排序(optimize outside to inside)——由系统采用最优的算法来决定嵌套图形从外到内的排序。

在面串中的无限嵌套选项(infinite nesting in area chaining):用于设置面域的方式选择嵌套串时串的选择问题,如果勾选此选项,则面域中的所有嵌套串都能被选择。如果不勾选此项,则只选择面域中与此面域直接相关的嵌套串,其余串将不被选择。

内部串反向选项(reverse direction of inner chain):对处于内部的串连方向进行反向,使内外嵌套串的方向相反。

(12)同步模式(sync mode):这个选项用于曲面造型(如直纹曲面和举升曲面)时保证得到正常的曲面,防止产生不正常的扭曲而造成曲面造型的不正确和刀具路径的无法生成,其下拉列表中有七个选项。

无选项(none):用于不需要考虑曲面造型时各截面形状的对应关系,对于能够明确的确定各截面图素的对应(如串的起点,各图素端点的对应)关系,选择这种选项。

图素匹配选项(by entity):各截面在图素的端点处实现匹配。

分歧点匹配选项(by branch):用于生成曲面的各截形处有分歧点的情况,可以和限定颜色(在所需要的图素已经设置同一颜色的情况)或限定平面配合以使同步串连更容易实现。

节点匹配选项(by note):适合截形是参数式曲线的情况,要求每个截形有相同的节点,以保证曲面不产生扭曲。

点匹配选项(by point):在串连各截形图素前,在图素上创建点,以实现点的同步。

用户手动选项(manual):用户直接指定同步区域的方式,即采用单选或分段串连的方式来确认各截形图素的对应关系,以实现截形图素的同步对应关系。

手动/密度匹配选项(manual density):采用手动方式来实现各截形的匹配,同时每选一个截形时输入一个合适的密度值,以实现各截形的同步匹配。

(13)串连的部分停止角度(section stop angle):这是限制串连图素两者之间的夹角的大小,如果太小则停止串连(不过这个限制不是很准确),用以防止交叉处过于尖锐。

(14)串连公差(chaining telerance):串连公差指的是可分离的串连两端点之间的最大距离,如果二个图素之间相接的端点的距离超过了设定的公差值,将不能形成所需要的串连。

三、串连方法

在使用不同的绘图功能时,串连菜单下的内容会有所不同,但串连方法的操作在每种情况下是相同的,尽管显示在串连操作子菜单下的选项也是根据所使用的功能而不同,下面说明如何使用每一种串连方法(如图5)。

1.串连(chain):该选项是用来定义一个或多个图素的边界,若选择此选项,会弹出下一级菜单(如图6),子菜单中和选项的含义见表1。

如果在图6中选择了部分设置(parial)选项,则出现图7子菜单,各项意义见表2

2.窗口选项(window):该选项是采用拉窗口(有矩形和多边形二种窗口)的办法,来选择串连图素,选择该选项后出现下一级菜单(如图8)。其下一级菜单升选项的含义见表3

3.面域选项(area):面域选项是在一封闭面内选择一点作为起始搜索点,系统根据选项中相关的设置(选项设置中的面域中的无限嵌套[infinite nesting in area chaining]、排序[sorting])确定图素的串连方法(如图9),其下一级菜单各选项的含义见表4。

4.单一选项(single):只是选择一个图素,其下一级菜单中只有串连方式(mode)和选项设置(options)两项,其意义和上面的相应选项同。

5.部分选项(section):这个选项可以让用户在一些首尾相接的图素中只选择其中的一部分图素形成串连。

点击串连方法中的部分串连选项进入下一级菜单,出现如图10菜单,此菜单中的选项与前面串连方法中相应的选项意义相同,在点选串连的第一个图素后,菜单内容发生变化,如图11所示,选取项中增加了反向(reverse)、取消(unselect)和确定(done)几项,各增加项的含义与本文前面所介绍的对应选项相同。

6.其它选项:在串连方法选项中,最后的(last)为选择上一次所选的串连作为本次的串连,取消(unselect)为取消本次串连,确定(done)为认可本次串连。

四、结束语

通过对以上对串连及串连各选项和串连方法各方面的讨论,结合适当的练习,我们应该能够针对二维绘图、三维造型及加工要求,准确选择串连方法和进行相关的设置,这也是mastercam学习的基本功之一,应该要熟练掌握。对于串连方面的内容,还涉及串连的编辑和分析,本文鉴于篇幅和内容限制未作说明。

参考文献:

[1]严烈.最新Mastercam应用基础教程.北京:冶金工业出版社,2001.

[2]吴长德.Mastercam9.0系统学习与实训.北京:机械工业出版社.

[3]Mastercam9.0 help-Help topics-Caining.

[4]肖高棉,黄亮等.精通Mastercam9.X.北京:清华大学出版社, 2004.

[5]简琦昭等.Mastercam V8.1-V9实用教程.北京:机械工业出版社,2003.