Mastcam編程技巧與吸塑模具表面質量

王軍峰

（添迪制品廠，廣東東莞 523087）

隨著國內大量機械、電子對中間傳送環節的需求，對吸塑盒的需求量大量增加，由此產生的吸塑模具的機械生產也增加了。由于大量計算機輔助制造（CAM）軟件的流行，使吸塑模具的程序編制也變得相對簡單起來。在編制吸塑模具程序時，合理的工藝和編程技巧會大大改善模具的表面質量。以下以計算機輔助制造軟件Mastcam為例來探討吸塑模具程序編制對模具表面質量的影響。

1 改善模具表面加工質量的編程技巧

CNC加工后的模具，如果表面質量好，可以省去后工序修模的大量工作，最重要的是可以改善塑料吸塑后產生的吸塑盒的外觀和尺寸。Mastcam編程時改善模具表面質量的主要方式有粗、精加工的合理設置，進、出刀方式，曲面的模式選擇，尖角處的圓弧走刀處理等，以下詳細說明。

1.1 粗、精加工的合理設置。

通常的吸塑模具需要去除大量的材料，隨著內應力改變模具會產生稍許變形。有些經驗不足的技術人員往往注意不到模具變形及刀具對刀時的誤差，在設定開粗模式的時候未設置底面余量，導致加工后的模具接刀痕跡大，需要修模或者返工，影響表面質量，所以合理的設置是必須的。

Mastcam軟件對于模具開粗已經給了一些模式使用，合理利用其中的設置，可以加工出高質量的模具。

以圖1模具為例。打開Mastcam，按照如下選擇：MAIN MENU→TOOLPATHS→SURFACE→ROUGH→POCKET。選擇全部面，設置好其邊界、下刀點等參數。然后選擇圖2中的Rough parameters菜單中的cut depths按鈕。

進入Cut Depths菜單（圖3），有兩種設置模式：Absolute（絕對）和Incremental（增量）。如果選擇Absolute模式，則開粗的刀具會將各高度加工到位，精加工刀具加工后會產生接刀。且產品內應力釋放后，高度尺寸有變化，加工的模具尺寸會不符合要求。所以在模具加工時一般選用Incremental模式。

選擇 Incremental模式后，點擊 Critical depths按鈕，在模具上選擇開粗的各個高度。選擇各高度后，可以看出，最小的深度是-3.0 mm，那么我們可以把Adjustment to top cut設置為2.85 mm，留下0.15 mm精加工。Adjustment to other cuts設置為0.15 mm，這樣各個高度都會有0.15 mm余量。然后再用精刀將這些面進行一遍精加工。則加工后的產品各高度面將非常光滑，且開粗后內應力已經釋放，各高度尺寸將符合尺寸要求。

1.2 進、出刀的合理設置

合理的進、出刀設置也對工件表面加工質量有很大影響。仍然以圖1的模具為例，來講解Mastcam加工吸塑模具進、出刀具的合理設置。

進入Mastcam輪廓銑削模式（圖4），點擊Lead in/out按鈕前的空白框，激活此按鈕，然后單擊進入（圖5）。

進、出刀設置有很多參數，主要關注一些常用的。Enter/Exit at midpoint in closed contour參數是默認打開的，打開此參數后進、出刀將從所選線的中間開始進刀和出刀。因為進刀時工件余量大、刀具受力大、向外偏移多，而出刀時工件余量小、刀具受力小、向外偏移少，這兩者之間的差異極易產生接刀痕跡，所以一般將此參數關閉。

在Entry和Exit選項中有兩個參數比較重要，分別是Perpendicula（垂直）和Tangent（切線）。Perpendicula進、出刀方式因刀具突然受力增大，也容易使刀具在進刀時產生振動，導致接刀痕跡產生，不是理想的方式。所以一般情況下將選用Tangent方式，為減少時間的浪費并減小接刀痕跡，建議將Length和Arc設置為刀具直徑的10%～20%。

有時候需要給定確定點下刀，則需要將Use entry point和Use exit point參數打開，然后選擇你需要的下刀點即可。

1.3 曲面加工的模式選擇

吸塑模具中經常會出現大量的曲面需要加工，在Mastcam中有多個曲面加工模式可以選擇。但不同的模式加工出來的模具曲面質量會有很大的不同，所以選擇合適的模式對加工后的模具表面質量也是有很大影響的。

Mastcam中精加工有多種曲面加工模式，常用的是Contour（輪廓）模式，Parallel（平行）模式和Radial（放射）模式，就以該3種模式探討一下不同模式的加工效果。

（1）Contour（輪廓）曲面模式是等高切削加工，通常用在斜面角度小的時候。角度越小，加工出的表面效果越好，反之則越差。圖6為程序參數相同、工件角度不同的立銑刀加工效果，可以明顯看出角度越小則加工得越細，表面也越光滑。其中粗線為工件實際形狀，細線為加工后的形狀。

通過 Main menu→Toolpaths→Surface→Finish→Contour進入曲面輪廓切削模式，選擇好需要加工的曲面和保護面，設置好各高度及刀具，然后進入Finish contour parameters，見圖 7。

在Finish contour parameters中需要注意幾個參數：Maximum stepdown參數是設置每次輪廓切削下刀的深度，其大小根據模具的實際需要設置；Direction of open contours參數下有兩個選擇項，One way和Zigzag，其中One way是程序走完一刀后抬刀繼續回到原來方向下刀，而Zigzag則走完一刀后不抬刀，直接在該位置下刀，會節省加工時間。最后將Optimize cut order參數打開，軟件會自動優化程序。

（2）Parallel（水平）曲面模式是水平方向等距切削加工，與Contour模式相反，通常用在斜面角度大的時候。角度越大，加工出的表面效果越好，反之則越差。圖8為程序參數相同工件角度不同加工出來的效果，可以明顯看出角度越大則加工得越細，表面也越光滑。其中粗線為工件實際形狀，細線為加工后的形狀。其具體選擇和參數設置與Contour曲面模式類似。

（3）Radial（放射）曲面模式是給定點和給定每次改變角度以及起、終角度，然后呈放射切削的加工模式，在加工球面時，比Contour和Parallel模式有更大的優勢。

Contour模式在加工球面時，其頂點曲率變化小，導致高度方向變化小，加工后頂點附近粗糙，整個球面高度方向成波浪形，加工效果差。Parallel模式與Contour模式相反，球面最中間位置水平方向變化小，加工后其中間位置粗糙，加工效果也差。而Radial呈射線加工，各個方向都可以照顧到，在同等的時間內加工效果是最好的。

通過 Main menu→Toolpaths→Surface→Finish→Radial進入曲面放射切削模式，選擇好需要加工的曲面和保護面，設置好各高度及刀具，然后進入Finish radial parameters，見圖 9。

在Finish radial parameters菜單中需要留意幾個參數設置：Max angle increment參數是設置每次放射加工的角度，如果設置為1.0，則以每1°為一個加工面，設置的數字越小，則加工得越細，其表面質量也越好；Start distance參數是設置開始距離；Start angel為第一條放射加工線開始角度的設置；Sweep angel為需要加工的總角度。

1.4 尖角處的圓弧走刀處理

在吸塑模具的加工中，經常會有大量的尖角需要加工，在加工尖角時有兩種走刀方式：一種是刀具在尖角處走直線，這種方式會導致尖角處過于鋒利，吸塑時不容易吸附，且容易產生披鋒（邊角未去除的殘余金屬），加工出模具的這些位置還需要打磨，不是合理的加工方法；另一種是刀具在尖角處走圓弧，這種方式尖角不至于過于鋒利，容易吸附，且不會產生披鋒。兩種走刀模式見圖10。

尖角處的走刀方式設置如下。進入Contour銑削模式，其中Roll cutter around參數即控制尖角處的走刀方式，其中有None、Sharp、All3種模式：None即不打開此參數，尖角處刀具走直線；Sharp模式即所有尖角處刀具走圓弧；All模式則所有選擇的線條刀具都走圓弧。通常我們選擇All即可（圖11）。

2 結語

本文通過Mastcam軟件編程的一些技巧來改善吸塑模具的加工質量，通過以上闡述的一些技巧，在編制程序的時候靈活應用，可使加工出的吸塑模具表面質量大幅度提高。