书名：Mastercam 中文版从入门到精通
ISBN：978-7-115-67553-8
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著 胡仁喜 孙立明
责任编辑 王旭丹
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本书基于当前功能强大、应用广泛的CAD/CAM软件Mastercam 2025，详细介绍了数控加工的基本方法和技巧。全书分为11章，分别从设计功能和加工功能两个方面展开介绍。在设计功能方面，介绍了二维、三维图形的绘制与编辑，以及曲面、曲线的创建与编辑等知识；在加工功能方面，主要介绍了传统的二维、三维加工，以及高速二维、三维加工等知识。本书以案例驱动学习，通过丰富实例帮助读者快速掌握知识点。另外，本书赠送配套实例操作讲解视频、实例源文件等电子资源。
本书可以作为机械制造相关专业大中专院校的辅导教材，也可以作为机械加工从业人员或爱好者的参考资料。
Mastercam是CNC Software公司开发的一套CAD/CAM软件。该软件由于诞生较早且功能齐全，特别是在CNC（计算机数字控制）编程方面具有快捷方便的特点，因此已成为国内外制造业广泛采用的CAD/CAM集成软件之一。Mastercam主要用于机械、电子、汽车、航空等行业，在模具制造业中的应用尤为广泛。
本书编著者长期从事Mastercam专业设计与制造方面的实践和教学工作，对Mastercam有较深入的了解。书中的每个实例都是编著者独立设计和加工的真实零件，零件加工操作步骤使用简洁的文字说明和图例展示。“授人以鱼不如授人以渔”，本书实例的安排本着“由浅入深，循序渐进”的原则，力求使读者看得懂、学得会、用得上，从而尽快掌握Mastercam设计的诀窍，并能够学以致用。
编著者根据自己多年的实践经验，从易于上手和快速掌握的角度出发，在书中侧重于讲述具体加工方法，以及在加工过程中可能遇到的疑难问题的解决方法与技巧。在各章中先就基础知识点进行讲解，再配合实际的操作实例来介绍软件各工具的重要功能。实例先从零件加工的要求进行分析，不但介绍机械零件的加工过程，更从不同角度分析加工方法，使读者在学习Mastercam的过程中能够举一反三，触类旁通。
本书主要由河北工业职业技术大学的胡仁喜和陆军工程大学石家庄校区的孙立明编著，其中胡仁喜编写了第1～6章，孙立明编写了第7～11章。由于时间仓促，如有不当之处，读者、同人可通过邮件（邮箱：714491436@qq.com）批评指正，编著者将不胜感激。也欢迎加入三维书屋图书学习交流群（QQ群号：1030381384）进行交流探讨。
编著者
2025年1月
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“异步社区”(www.epubit.com)是由人民邮电出版社创办的IT专业图书社区，于2015年8月上线运营，致力于优质内容的出版和分享，为读者提供高品质的学习内容，为作译者提供专业的出版服务，实现作者与读者在线交流互动，以及传统出版与数字出版的融合发展。
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Mastercam 2025包含有5种机床类型模块，即“设置”模块、“铣床”模块、“车床”模块、“线切割”模块和“木雕”模块。“设置”模块主要用于被加工零件的造型设计；“铣床”模块主要用于生成铣削加工刀具路径；“车床”模块主要用于生成车削加工刀具路径；“线切割”模块主要用于生成线切割加工刀具路径；“木雕”模块主要用于生成雕刻。
本书主要对应用最广泛的“设置”模块和“铣床”模块进行介绍。
Mastercam主要完成以下3个方面的工作。
Mastercam可以较为方便地完成各种二维平面图形的绘制工作，并能对其进行尺寸标注、图案填充（如画剖面线）等操作。同时，它也提供了多种创建规则曲面（圆柱面、球面等）和复杂曲面（波浪形曲面、鼠标状曲面等）的方法。
在三维造型方面，Mastercam主要采用目前较为流行的Parasolid核心功能（另一种是ACIS）。用户可以在Mastercam上自由创建各种基本实体，并结合多种编辑功能，打造出任意复杂程度的实体模型。创建出来的三维模型可以进行着色、赋材质和设置光照效果等渲染处理。
Mastercam的终极目标是将设计出来的模型进行加工。加工过程中必须使用刀具，且只有当运动的刀具与材料接触时，材料才会被切除。因此，刀具的运动轨迹（即刀路）直接决定了零件加工后的形状。由此可见，设计刀具路径是至关重要的。在Mastercam中，可以利用系统提供的功能选择合适的刀具、材料和工艺参数等完成刀具路径的设计工作。而这个过程，实际上正是数控加工中最为重要的部分。
在完成刀具路径规划后，正式在数控机床上加工之前，还需要一份与机床控制系统相对应的数控程序。Mastercam可以在图形和刀具路径的基础上，进一步自动且迅速地生成此类程序，并允许用户根据加工的实际条件和经验进行修改。由于不同的数控机床采用的控制系统各异，生成的程序也会有所差别，而Mastercam可以根据用户的选择生成符合要求的程序。
为了使用户更加直观地观察加工过程、判断刀具轨迹和加工结果的正误，Mastercam提供了一个功能齐全的模拟器，从而使用户可以在屏幕上预见“实际”的加工效果。Mastercam生成的数控程序还可以直接与数控机床通信，使数控机床按照数控程序进行加工，加工的过程和结果将与屏幕上完全相同。
当用户启动Mastercam 2025时，会出现如图1-1所示的工作环境界面。界面中包括快速访问工具栏、选项卡、标题栏、功能区模式、操作面板、刀具操作管理器、操作管理器选项卡、选择工具栏、绘图区、快速选择栏、状态栏等。
图层是用户用来组织和管理图形的一个重要工具。用户可以将图素、尺寸标注、刀具路径等放置在不同的图层里。这样，用户可以随时轻松控制特定图层的可见性，并便捷地修改该图层上的图素，而不会影响其他图层的图素。在操作管理器选项卡中单击“层别”按钮，会弹出如图1-2所示的“层别”管理器对话框。
在进行图形的创建、编辑等操作时，首要步骤是选定图形对象。当鼠标指针掠过图素时，该图素会高亮显示，从而使得选择图素更加容易。此外，Mastercam还提供了多种图素的选择方法，不仅可以根据图素的位置进行选择（如单击、窗口选择等方法），还可以对图素按照图层、颜色和线型等多种属性进行快速选定。
图1-1 Mastercam 2025的工作环境界面
图1-2 “层别”管理器对话框
在二维建模和三维建模中，选择工具栏（见图1-3）被激活的对象虽有不同，但其基本含义相同。该工具栏中主要选项的含义已经在图1-3中注明，下面只对选择方式进行简单介绍。
图1-3 选择工具栏
选择工具栏提供了6种对象的选择方式，它们分别是串连、窗选、多边形、单体、区域和向量。
（1）串连。
串连允许用户选取一系列相互连接的图素。对于这些图素，只要选择其中任意一条，系统便会依据拓扑关系自动查找并选中与之相连的图素。
（2）窗选。
窗选是指在绘图区中通过框选矩形的范围选取图素。用户可以使用不同的窗选设置。其中，“视窗内”表示完全处于窗口内的图素才会被选中；“视窗外”表示完全处于窗口外的图素才会被选中；“范围内”表示处于窗口内，且与窗口相交的图素才会被选中；“范围外”表示处于窗口外，且与窗口相交的图素才会被选中；“交点”表示只与窗口相交的图素才会被选中。
（3）多边形。
多边形与窗选类似，只不过选择的范围不再是矩形，而是多边形区域，同样也可以使用不同的窗选设置。
（4）单体。
单体是最常用的选择方法。单击图素则该图素就会被选中。
（5）区域。
与串连类似，但范围选择不仅要首尾相连，还必须是封闭的。区域选择指的是在封闭区域内单击一点，则会选中包围该点的封闭区域内的所有图素。
（6）向量。
用户可以在绘图区连续指定数点，系统会依照这些点的顺序创建向量，进而选中与该向量相交的图素。
当执行修改、转换图形或生成刀具路径选取图素时，串连经常会被使用到。串连有两种类型：开式串连和闭式串连。开式串连是指起始点和终止点不重合，如直线、圆弧等；闭式串连是指起始点和终止点重合，如矩形、圆等。
执行串接方式时，要注意图形的串接方向，尤其是在规划刀具路径时（因为它代表刀具切削的行走方向，也作为刀具补正偏移方向的依据）。在串连图素上，串连的方向用一个箭头进行标识，且以串连起点为基础。
在使用“拉伸实体”“孔”等命令后，系统将首先弹出“线框串连”对话框，如图1-4所示。利用该对话框可以在绘图区选择待操作的串连图素，在设置相应的参数后完成操作。“线框串连”对话框中各选项的含义如下。
图1-4 “线框串连”对话框
（1）“串连”
：这是系统默认的选项。通过选择线条链中的任意一个图素来构成串连。如果该线条的某一交点是由3个或3个以上的线条相交而成，则系统无法判断搜寻方向，此时会在分支点处出现一个箭头符号，以提示用户指明串连方向。用户可以根据需要，选择合适的分支点附近的任意线条来确定串连方向。
（2）“单点”
：选取单一点作为构成串连的图素。
（3）“窗选”
：框选封闭范围内的图素以构成串连图素，系统会通过窗口的第一个角点来设置串连方向。
（4）“区域”
：选择在一边界区域内的图素作为串连图素。
（5）“单体”
：选择单一图素作为串连图素。
（6）“多边形”
：与窗口选择串连的方法类似，使用一个封闭多边形来选择串连图素。
（7）“向量”
：与向量围栏相交的图素被选中构成串连图素。
（8）“部分串连”
：是一个开式串连，由整个串连中的一部分图素串连而成。部分串连先是选择图素的起点，再是选择图素的终点。
（9）“选取方式”
：用于设置窗口、区域或多边形选取的方式，包括四种情况。“内”，即选取窗口、区域或多边形内的所有图素；“内+相交”，即选取窗口、区域或多边形内，以及与窗口、区域或多边形相交的所有图素；“相交”，即仅选取与窗口、区域或多边形边界相交的图素；“外+相交”，即选取窗口、区域或多边形外，以及与窗口、区域或多边形相交的所有图素；“外”，即选取窗口、区域或多边形外的所有图素。
（10）“反向”
：更改串连的方向。
（11）“设置”
：选择设置串连的相关参数。
构图平面是用户绘图的二维平面。若用户要在XY平面上绘图，则构图平面必须设为顶面或底面（即俯视或仰视），如图1-5所示。若要在YZ平面上绘图，则构图平面应设为左侧或右侧（即左视或右视）；而在ZX平面上绘图时，构图平面需设为前面或后面（即前视或后视）。默认的构图平面为XY平面。
当然，即使在某个平面上绘图，具体的绘图位置也可能不同。虽然3个二维图素都平行于XY平面，但其Z方向的值却不同。在Mastercam中，为了区别平行于构图平面的不同面，采用构图深度来区别。构图深度示意图如图1-6所示。
图1-5 构图平面示意图
图1-6 构图深度示意图
Mastercam 2025的系统配置主要包括内存设置、公差设置、文件参数设置、传输参数设置和工具栏设置等。单击“文件”选项卡下拉菜单中的“配置”命令，弹出“系统配置”对话框（见图1-7），用户就可以根据需要对相应的选项进行设置。
图1-7 “系统配置”对话框
每项选项卡均配有3个按钮：“打开系统配置文件”按钮
；“保存系统配置文件”按钮
，用于将更改的设置保存为默认设置（建议用户将原始的系统默认设置文件备份，避免错误操作后而无法恢复）；“合并系统配置文件”按钮
。
单击“系统配置”对话框中的“公差”选项卡，弹出“公差”对话框，如图1-8所示。公差设置是指设定Mastercam在进行某些具体操作时的精度，如设置曲线、曲面的光滑程度等。设置的精度越高，所产生的文件也就越大。
图1-8 “公差”对话框
各项设置的含义如下。
（1）“系统公差”：该设置决定了系统能够区分的两个位置之间的最大距离，同时也确定了系统中最小的直线长度。如果直线的长度小于该值，则系统认为直线的两个端点是重合的。
（2）“串连公差”：在进行图素串连操作时，此设置用于确定两个端点不相邻的图素仍然能够进行串连的最大距离。如果图素端点间的距离大于该值，则系统无法将图素串连起来。
Mastercam软件中的图素是指点、线、圆弧、样条曲线、曲面上的曲线、曲面、标注，以及实体等。也就是说，屏幕上能画出来的东西都可称之为图素。图素具有多种属性，Mastercam为每种图素设置了颜色、层、线型（实线、虚线、中心线）、线宽四种属性，这些属性可根据需要随时调整。串连有开放式串连和封闭式串连两种类型。对于起点和终点不重合的串连称为开放式串连，重合的则称为封闭式串连。
（3）“平面串连公差”：用于设定平面串连几何图形的公差值。
（4）“串连相切公差”：用于设定相切元素之间的公差值。
（5）“车削曲面细分公差”：用于设定曲线或曲面离散化的公差值。
（6）“最短圆弧长”：用于设置最小的圆弧尺寸，从而防止生成尺寸非常小的圆弧。
（7）“曲线最小步进距离”：用于设置构建的曲线形成加工路径时，系统在曲线上单步移动的最小距离。
（8）“曲线最大步进距离”：用于设置构建的曲线形成加工路径时，系统在曲线上单步移动的最大距离。
（9）“曲线弦差”：用于设置系统沿着曲线创建加工路径时，控制单步移动轨迹与曲线之间的最大误差值。
（10）“曲面最大公差”：用于设置从曲线创建曲面时产生的最大误差值。
（11）“网格公差”：设置曲面分割成微小网格的公差值。
（12）“刀路公差”：用于设置刀具路径的公差值。
单击“系统配置”对话框的“颜色”选项卡，弹出“颜色”对话框，如图1-9所示。大部分的颜色参数按系统默认设置即可。若需自定义绘图区背景颜色，可在右侧的颜色选择区域中挑选心仪的颜色作为绘图区背景颜色。
图1-9 “颜色”对话框
单击“系统配置”对话框中的“串连选项”，弹出“串连选项”对话框，如图1-10所示。建议初学者使用系统默认选项。
图1-10 “串连选项”对话框
单击“系统配置”对话框中的“刀路”选项卡，弹出“刀路”对话框，如图1-11所示。在该对话框中可设置刀具路径方面的参数。
（1）“缓存”：设置缓存的大小。
（2）“删除记录文件”：设置删除生成记录的准则。
图1-11 “刀路”对话框
