Master CAM9.0中斜面加工方案的比較與選擇

何 偉

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司 第二十研究所，陜西 西安710068）

0 引言

在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用CAD/CAM軟件進(jìn)行編程的主要是由三維復(fù)雜曲面構(gòu)成的零件加工，但是隨著企業(yè)自動(dòng)化、信息化管理的提升，為了便于統(tǒng)一管理，凡是數(shù)控加工的零件，都需要經(jīng)過軟件編程階段。MasterCAM是美國(guó)CNC Software公司開發(fā)的基于計(jì)算機(jī)的CAD／CAM軟件[1-2]，它具有強(qiáng)大的二維和三維設(shè)計(jì)能力，CAM功能尤其強(qiáng)大，幾乎包括了目前所有的數(shù)控加工方式，因此企業(yè)的占有率極高。本文主要是針對(duì)實(shí)際加工中所遇到的平面加工特征較多，但是又具有斜面特征的零件，通過對(duì)MasterCAM9.0中斜面的加工方法進(jìn)行分析，得出合理的、符合實(shí)際的加工方法。

1 MasterCAM9.0中加工斜面的方法選擇

MasterCAM9.0有著非常強(qiáng)大的曲面加工模塊[3]，斜面屬于比較簡(jiǎn)單的一類曲面。以下通過對(duì)MasterCAM9.0軟件中所有的曲面加工方法進(jìn)行對(duì)比分析，得出實(shí)際加工過程中最優(yōu)的斜面加工方案。

1.1 平面銑削

這種加工方法就是將零件旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使得斜面與刀具軸線垂直，在旋轉(zhuǎn)之后，該方法在MasterCAM9.0中編程相當(dāng)于二維刀具路徑中的平面銑削（Face）或者挖槽銑削（Pocket），效率高，用時(shí)短，且精度高。但是在實(shí)際加工中需要可變角度的工裝來夾持零件，如果遇到不能取整的角度，加工精度難以保證。這樣反而影響了加工效率，因此平常不使用這種方法來加工斜面。

1.2 成型刀加工

這種加工方法在MasterCAM9.0編程中很方便，使用二維刀具路徑中的外形銑削（Contour），只需要選擇零件的外形為走刀路徑，且將外形銑削參數(shù)中的刀具補(bǔ)償設(shè)置為不補(bǔ)償（off），該方法的加工效率很高，耗時(shí)少，精度亦可滿足要求。但是這種方法在實(shí)際加工中也有一定的局限性：1）對(duì)于范圍較大且傾斜角度不能取整的斜面，效率和精度都不能保證；2）對(duì)于成型刀的磨制要求極高，如果遇到不能取整的角度，往往不能夠加工出符合精度要求的零件；3）如果斜面深度太大，則刀具的直徑亦隨之增大。因此，綜合考慮，不建議使用此方法在實(shí)際生產(chǎn)中加工斜面。

1.3 斜壁銑削

此方法也是用二維刀具路徑中的外形銑削（Contour）來加工，具體的設(shè)置方法是將外形銑削參數(shù)選項(xiàng)中的深度分層銑削 (Depth cuts)對(duì)話框里的斜壁銑削 （Tapered walls）勾選，并在斜壁傾斜角（Taper angle）中填入相應(yīng)的數(shù)值。該方法加工的效率、精度都可滿足生產(chǎn)需求，同時(shí)也存在不能角度不能取整的問題，但是角度的計(jì)算集中在了理論計(jì)算階段，在實(shí)際加工階段并沒有涉及到，所以斜壁銑削往往是二維刀具路徑中加工斜面特征的方法之一。

1.4 三維曲面加工

三維曲面加工加工斜面時(shí)更為簡(jiǎn)單、方便，可以說，其難度主要在于三維模型的建立和曲面加工方案的選擇上。此處選取曲面流線加工方法作為加工方法，該方法在MasterCAM9.0中設(shè)置簡(jiǎn)單，只需要將斜面指定為加工面，選取與斜面相鄰的其他面為加工干涉面，通過設(shè)置流線加工參數(shù)等，便可以完成加工。且加工效率、精度都可以滿足生產(chǎn)需求。

考慮到加工的難度、質(zhì)量以及效率等各個(gè)方面，斜壁銑削和三維曲面加工兩種方法作為實(shí)際加工中的兩種常用加工方法。

2 斜壁銑削和曲面流線的分析

通過在加工參數(shù)相同的情況下，對(duì)同一材質(zhì)為鋁(5A06 H112)斜面的加工參數(shù)、加工質(zhì)量進(jìn)行分析得出適合實(shí)際情況的加工方式。加工參數(shù)表如表1所示，仿真的斜面如圖1所示，二維加工仿真效果及模擬時(shí)間如圖2所示，三維加工仿真效果及模擬時(shí)間如圖3所示：

表1 加工參數(shù)表

圖1 模擬加工曲面

圖2 二維加工仿真效果及模擬加工時(shí)間

3 結(jié)論及應(yīng)用

通過表1、圖2和圖3中的數(shù)據(jù)分析可得出：

（1）加工質(zhì)量分析 各個(gè)加工參數(shù)都相同，所以通過分析圖2和圖3可得，在同等的加工條件下，運(yùn)用三維的曲面流線加工方式加工出來的曲面質(zhì)量更好，一次成型；而用二維斜壁銑削方式加工出來的斜面還需要通過鉗工工序進(jìn)行打磨。因此，三維的曲面流線加工方式的加工質(zhì)量更好。

圖3 三維加工仿真效果及模擬加工時(shí)間

（2）加工效率分析 此處的加工效率主要考慮同等條件下加工所用的時(shí)間，通過圖2和圖3對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，斜壁銑削加工方式用時(shí)3小時(shí)34分鐘，而三維流線銑削所用的時(shí)間僅為40分鐘。因此，曲面流線加工方式的效率遠(yuǎn)高于斜壁銑削加工方式。

加工質(zhì)量和加工效率方面的相差很大，所以在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，如果加工特征以平面特征居多，且斜面特征比較規(guī)整、范圍較小、表面質(zhì)量要求不是很高的情況下，則可以在忽略效率的情況下，數(shù)控編程時(shí)可考慮用二維的斜壁銑削加工方式進(jìn)行加工；如果零件中存在曲面特征或者斜面不規(guī)整、面積較大且表面要求較高，則數(shù)控編程時(shí)用三維的加工方式進(jìn)行加工，且通過實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證，三維曲面加工方式在所有曲面加工方式中的加工質(zhì)量和效率最高。

而且對(duì)于曲面加工方法，如果沒有特殊要求，主要考慮加工效率，則粗精加工可選取不同的加工方式，粗加工去除大量毛坯料，精加工做補(bǔ)加工，保證精度[4-5]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文只是針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程遇到的平面特征的零件加工過程中遇到的斜面特征，如何用MasterCAM9.0平臺(tái)進(jìn)行的加工優(yōu)化，文中僅只是對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中常用的兩種方法進(jìn)行分析，并沒有對(duì)MasterCAM9.0平臺(tái)所提供的所有可用加工方法進(jìn)行研究，希望對(duì)有志于研究數(shù)控編程的的同仁們有啟示作用。

［1］吳光明,葉朝楨.數(shù)控編程實(shí)例詳解[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006.

［2］張小寧.Mastercam9實(shí)用培訓(xùn)教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

［3］佛新崗,袁建暢.基于MasterCAM刀具路徑優(yōu)化方案的研究[J].煤礦機(jī)械,2011(6):120-122.

［4］佛新崗.基于MasterCAM非曲面零件的快速加工及對(duì)刀技巧[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2010(5):104-106.

［5］鄧奕.MasterCAM 數(shù)控加工技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.