基于刀具路徑模擬的MasterCAM參數驗證方法研究

孫雪梅 楊忠鳳

（1.大連裝備制造職業技術學院 遼寧 大連 116100；2.大連市技師學院 遼寧 大連 116110）

基于刀具路徑模擬的MasterCAM參數驗證方法研究

孫雪梅1楊忠鳳2

（1.大連裝備制造職業技術學院 遼寧 大連 116100；2.大連市技師學院 遼寧 大連 116110）

詳細介紹了一種驗證M asterCAM數控加工參數含義的方法，用M asterCAM刀具路徑模擬的手動控制功能，計算并分析了刀具運動刀位點坐標。

刀具路徑模擬；M aste rCAM；數控加工參數

目前，大部分MasterCAM教材及參考書，對數控加工一些參數含義的解釋不甚詳細，使學生對設置參數的含義模糊不清，一些新接觸該課程的教師也是模棱兩可。而這些參數直接決定自動編程生成的刀具路徑及加工的工藝參數，進而影響加工零件的質量。筆者擬以數控車削加工為例，利用MasterCAM刀具路徑模擬中的手動控制功能，通過記錄、分析、計算刀具運動相關刀位點的坐標，對數控加工參數含義的驗證方法作些介紹。

MasterCAM數控車削加工參數的分析驗證

（一）x方向過切量

在MasterCAM車削端面參數中，“x方向過切量”是刀具在端面切削中超過中心線在x方向的實際走刀距離。

通過“刀具路徑模擬”中的“手動控制”功能，運用記錄刀位點坐標的方法，分析得到該參數在加工中的實際意義，詳細操作步驟不再贅述。

在這里，假設x方向過切量參數設為 1.0mm，刀具的刀尖圓弧半徑為0.8mm。當手動控制刀具切端面到工件中心軸線位置時，MasterCAM界面左下角顯示刀位點x坐標為D-3.6，如圖1箭頭所示。也就是說，刀位點半徑坐標為-1.8，過中心線1.8mm，去掉刀尖圓弧半徑0.8mm，刀具超過中心線，在x方向實際走刀剛好1.0mm，如圖2所示。

（二）粗車步進量

等距 圖3是外圓車削粗車的刀具路徑，對話框中的參數設置如下:（1）有重疊量，重疊量為0.2；（2）粗車步進量2.0，等距；（3）最小切削深度0.01；（4）進刀延伸量2.5；（5）X方向預留量0.2；（6）Z方向預留量0.2。用刀具路徑模擬功能，用手動方式單段控制刀具運動，記錄下1～9點各進刀點的坐標（坐標值保留小數點后兩位，A點是粗車外圓時刀具趨近工件的起始位置）。并計算出每一次的粗車步進量值，如表1所示。從表中可以看出，系統根據總切削量及 “粗車步進量2”、“等距”、“最小切削深度0.01”這些參數， 計算出平均每次的切削量為1.785mm或1.790mm，保留小數點后兩位，則每次的切削量為1.79mm。也可以改變粗車步進量參數，如3mm，用同樣的方法可以計算出對應的實際切削量值。由此可知，在設置了粗車參數“等距”時，實際的粗車步進量值是小于或等于（“小于”的幾率多）“粗車步進量”設定值的。

圖1 車削端面手動控制刀具路徑模擬圖

圖2 “x方向過切量”為1.0mm的示意圖

圖3 “等距”設置的刀具路徑圖

圖4 “不等距”設置的刀具路徑圖

表1 粗車步進量為等距時的各點坐標表單位:mm

不等距 取消外圓粗車參數設置中“等距”的設置，其他參數不變，刀具路徑如圖4所示。用同樣的方法記錄各點的坐標，然后計算出每一次的粗車步進量，如表2所示。粗車步進量最大值為2，其余還有1.8、1.0及0.59等不同數值，不等距。結合零件形狀（零件為階梯軸，這里略去零件圖）、刀具路徑圖觀察這些數據，可以看出，總切削深度是按照當前位置距離下一個最大直徑來進行分段的，在每段內，先按照參數設置的“步進量2”進行切削，剩余不足2的單獨切削。下一個“分段”以此類推。所以，表2的步進量數值有這樣的分布規律。

表2 粗車步進量不等距時的各點坐標單位:mm

（三）進刀延伸量

進刀延伸量是指在粗車加工時刀具的起始位置在進刀方向延長的距離。在上一個粗車步進量例子中，進刀延伸量為2.5mm，z方向預留量為0.2mm。注意觀察表1和表2的各點z坐標值，可以發現，除了A點的坐標為2.0（2.0是刀具在趨近工件時Z方向的安全間隙，應該與系統的后置處理器設定有關），其余均為2.7。刀具在開始切削運動之前有一個從A點到1點的動作，向右移動0.7，這是因為“刀具延伸量”設為2.5，Z方向的精加工余量為0.2，所以，刀具在切削之前，距離工件右端面的總距離為2.7mm，如圖5。

（四）進退刀向量

該參數是設置進刀和退刀時具運動的方向和距離。同樣，可以利用刀具路徑模擬功能記錄各點坐標的方法，通過計算得到該參數的具體含義，這里只詳細列出退刀向量的點坐標記錄計算過程，進刀向量從略。

在上一個例子的基礎上，進退刀向量參數設置如圖6、圖7所示。

圖5 進刀延伸量詳細圖

圖6 進刀向量參數的設置圖

圖7 進刀延伸量與進刀向量同時設置參數圖

退刀向量參數設置如圖8所示，圖9中記錄下某退刀點1、點2坐標如表3所示。

圖8 退刀向量參數設置圖

則可以得出:

點1與點2之間的X方向距離為:

所以，退刀向量的夾角為45度。從而計算出1點到2點之間的距離為:

由上便知退刀向量中參數 “角度”、“長度”的含義了，如圖10所示。

圖9 退刀向量刀具路徑圖

表3 退刀向量點坐標表

圖10 退刀向量參數含義圖

其他參數，如“調整外形”中的“延長/縮短外形的起始位置”、“增加線段”的“長度”和“角度”等等，以及數控銑削加工參數，都可以用同樣的方法進行分析驗證，由于篇幅所限，不一一列舉。

驗證結論

第一，MasterCAM數控加工 （車、銑等）需要設置的參數非常繁多，每一個參數的設定都與產品的質量有著密切的聯系，所以，要求用戶必須準確掌握各個參數的含義。

第二，在MasterCAM的各種參考資料對加工參數介紹有限的情況下，利用該軟件的刀具路徑模擬功能，逐點記錄坐標，然后分析計算，是學習和掌握該部分內容的一種有效的方法和途徑。

第三，實踐證明，刀具路徑模擬方法對學生理解MasterCAM數控加工參數含義有很大幫助。

[1]黃維亞.CAD/CAM應用技術[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2]吳長德.Master CAM9.0系統學習與實訓[M].北京：機械工業出版社，2004.

[3]何縣雄.Master CAM數控加工自動編程范例教程[M].北京：化學工業出版社，2007.

G712

A

1672-5727（2012）10-0134-02

孫雪梅（1972—），女，遼寧遼陽人，碩士，大連裝備制造職業技術學院副教授，研究方向為機械設計制造及其自動化、CAD/CAM。