Mastercam 车铣复合教程：从入门到精通
第一部分：核心概念与准备工作
在开始操作之前，必须理解几个核心概念,这是成功进行车铣复合编程的基础。
什么是车铣复合？
车铣复合是指在同一台机床上、一次装夹中，完成车削和铣削两种或多种加工工序，它不是简单地将车削刀路和铣削刀路拼接在一起,而是：
- 坐标系统一：车削和铣削共享同一个工件坐标系。
- 刀塔/主轴协调：机床的旋转主轴（C轴）和刀具塔（B轴）需要协同运动,实现复杂的4轴或5轴联动。
- 加工策略融合：可以在车削后，立即在同一个工件上进行铣削钻孔、铣平面、铣槽、甚至铣曲面。
关键机床轴
- X轴：径向,刀具靠近或远离工件中心。
- Z轴：轴向,刀具沿工件长度方向移动。
- C轴：旋转轴，驱动工件旋转，这是车铣复合的核心,它使得工件可以像铣削主轴一样被精确分度和旋转。
- Y轴 / B轴：在某些高级机床上存在，用于实现更复杂的倾斜角度加工（如铣斜面、倾斜钻孔）。
Mastercam 车铣复合模块
Mastercam 主要通过两个模块来处理车铣复合：
- Lathe (车削模块)：用于创建车削、钻孔、螺纹等刀路。
- Mill (铣削模块)：用于创建铣削、钻孔、攻丝等刀路。
车铣复合的精髓在于在这两个模块之间进行切换和协同。
准备工作
- 机床后处理：这是最关键的一步，车铣复合机床的后处理非常复杂，必须为你的特定机床（如 DMG MORI, MAZAK, HAAS 等）选择或定制正确的后处理器,错误的后处理器会生成无法被机床识别的代码。
- CAD 模型：准备好你的 3D 模型，对于车铣复合,一个完整的实体模型比线框模型更有用。
- 刀具管理：在刀具管理器中,准备好你将要使用的所有车刀和铣刀。
第二部分：车铣复合编程基本流程
一个典型的车铣复合编程流程如下：
- 创建车削工序
- 切换到铣削工序
- 定义铣削坐标系
- 创建铣削刀路
- 生成和验证 NC 代码
第三部分：详细操作步骤（附案例）
我们以一个简单的“阶梯轴带端面键槽”的零件为例,演示整个流程。
案例目标：
- 车削外圆、倒角、切断。
- 工件掉头（或在C轴旋转后）,在端面上铣一个键槽。
步骤 1：创建车削工序
- 启动 Mastercam，选择
Lathe(车削) 模块。 - 创建或导入 CAD 模型,创建一个阶梯轴的实体。
- 选择机床：选择一个车削机床，
Generic Lathe。 - 定义刀具：
- 在刀具管理器中，添加一把外圆车刀 (
Turning Tool)。 - 添加一把切断刀 (
Parting Tool)。
- 在刀具管理器中，添加一把外圆车刀 (
- 创建车削刀路：
- 粗车：使用
Lathe Rough或Face Rough操作，选择要加工的区域，设置合适的切削参数（进给、转速、切削深度等）。 - 精车：使用
Lathe Finish操作,精加工外圆和端面。 - 倒角：使用
Latlet Groove或Chamfer操作,创建倒角。 - 切断：使用
Groove操作,将工件从棒料上切断。
- 粗车：使用
- 模拟与验证：使用
Verify功能,检查车削刀路是否正确。
你的工件是一个被切下来的阶梯轴。
步骤 2：切换到铣削工序并定义坐标系
这是车铣复合的核心步骤，我们需要告诉 Mastercam,接下来的加工是在工件的端面上进行的。
-
切换模块：
- 在操作管理器中，右键点击，选择
Change to Mill。 - 注意：Mastercam 会提示你选择一个铣削机床，选择一个 4 轴铣床，
Generic 4 Axis Mill，因为我们需要 C 轴。
- 在操作管理器中，右键点击，选择
-
定义铣削坐标系：
- 这是最关键的一步，我们需要将铣削的 WCS（工作坐标系）与当前工件的姿态对齐。
- Mastercam 会尝试自动关联,你需要手动调整。
- 方法：
- 使用
Create->Create Oriented Plane(创建定向平面) 或Create Axis Plane(创建轴平面)。 - 选择工件的端面作为平面,然后选择工件的轴线作为旋转轴。
- 你的工件现在是“立”着的（Z轴垂直于屏幕），你需要将 WCS 的 XY 平面定义在工件的端面上,Z轴指向工件外部。
- 使用
- 确认：完成坐标系定义后，你的 WCS 图标应该正确地显示在工件的端面上。
步骤 3：创建铣削刀路
坐标系已经定义好了,可以像普通铣削一样编程了。
- 选择刀具：在刀具管理器中，添加一把键槽铣刀 (
Slot Drill) 或端铣刀 (End Mill)。 - 创建铣削操作：
- 使用
Mill Pocket(挖槽) 或Mill 2D Contour(二维轮廓) 等操作。 - 选择刚刚定义的铣削平面作为加工平面。
- 绘制或选择键槽的几何图形。
- 设置铣削参数（进给、转速、下刀方式等）。
- 使用
- 设置 C 轴：
- 在铣削操作的参数设置中，找到
4th Axis或Rotary Head选项。 - 将
Axis of Rotation设置为C。 - Mastercam 会自动计算在加工键槽时，C轴需要旋转的角度，对于端面上的键槽，C轴通常保持在 0 度。
- 在铣削操作的参数设置中，找到
步骤 4：生成和验证 NC 代码
-
组合刀路：
- 在操作管理器中，你会看到既有车削操作,也有铣削操作。
- 右键点击操作管理器，选择
Post(后处理)。 - 选择你为这台车铣复合机床准备好的后处理器。
-
模拟：
- 2D 模拟：可以查看刀路轨迹。
- 3D 高级仿真：强烈推荐！ 使用
Machine Simulation或Verify的高级 3D 模拟功能，它可以真实地模拟机床的运动，包括 C 轴的旋转和换刀过程,是检查碰撞和干涉的最有效方法。
-
生成代码：确认无误后，生成 G 代码。
第四部分：高级技巧与常见问题
使用多任务操作管理器
对于更复杂的零件，Mastercam 提供了 Multi-task Operations (多任务操作管理器)，它允许你在同一个界面下，同时管理车削和铣削操作，并可以定义它们之间的“父子关系”或“同步点”，可以设置“铣削操作必须在车削操作完成后才能开始”。
掉头车与 C 轴分度
- 掉头车：对于需要加工两端面的零件，通常需要编程两次，第一次加工一端并切断，然后编程第二次，将工件掉头，重新装夹（或在夹具中定位），再加工另一端,这需要在后处理中体现出来。
- C 轴分度：可以在不切断工件的情况下，利用 C 轴旋转，对工件的不同侧面进行钻孔或铣削，在圆柱面上钻一圈孔，这需要在铣削操作中明确指定 C 轴的旋转角度和位置。
刀具碰撞是头号敌人
- 永远依赖 3D 模拟：车铣复合的机床结构复杂，刀具很容易与卡盘、刀塔、已加工表面发生碰撞，2D 模拟无法发现这些问题，必须使用 3D 高级仿真。
- 检查刀具路径：在生成代码前，仔细检查刀路的起点、终点和运动轨迹,确保它有足够的安全距离。
参数化编程
对于系列化的零件，可以利用 Mastercam 的 Lathe Rough 和 Lathe Finish 等操作的参数化功能，只需修改模型的尺寸，刀路会自动更新,极大地提高了编程效率。
第五部分：学习资源
- 官方资源：
- Mastercam 官方网站：提供大量的教程视频、文档和技巧。
- Mastercam University：在线学习平台,有系统化的课程。
- 在线视频平台：
- YouTube：搜索 "Mastercam Lathe Mill Turn" 或 "Mastercam Multi-task",有很多用户和官方分享的实战案例。
- Bilibili：国内也有很多优秀的 Mastercam 教程UP主。
- 书籍：
寻找最新的 Mastercam X-X 版本的操作手册,通常会有专门的章节介绍车铣复合和多轴加工。
Mastercam 车铣复合编程是一个系统性的工作，它要求编程者不仅要熟悉软件操作,更要深刻理解车铣复合机床的运动逻辑和加工工艺。
核心要点回顾：
- 后处理是前提：没有正确的后处理,一切都是空谈。
- 坐标系是桥梁：正确地将铣削 WCS 对齐到工件上是关键。
- 模拟是保障：3D 高级模拟是避免碰撞、确保程序安全运行的唯一可靠手段。
- 从简单开始：先掌握“车削+端面铣”的基础模式，再逐步挑战更复杂的 C 轴联动和掉头车。
希望这份详细的教程能帮助你顺利入门 Mastercam 车铣复合编程！祝你学习愉快！
