Master CAM9.0中斜面加工方案的比較與選擇

何 偉

（中國電子科技集團公司 第二十研究所，陜西 西安710068）

0 引言

在實際生產(chǎn)中，應(yīng)用CAD/CAM軟件進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CNC Software公司開發(fā)的基于計算機的CAD／CAM軟件[1-2]，它具有強大的二維和三維設(shè)計能力，CAM功能尤其強大，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。本文主要是針對實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MasterCAM9.0中斜面的加工方法進行分析，得出合理的、符合實際的加工方法。

1 MasterCAM9.0中加工斜面的方法選擇

MasterCAM9.0有著非常強大的曲面加工模塊[3]，斜面屬于比較簡單的一類曲面。以下通過對MasterCAM9.0軟件中所有的曲面加工方法進行對比分析，得出實際加工過程中最優(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，用時短，且精度高。但是在實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)中的刀具補償設(shè)置為不補償（off），該方法的加工效率很高，耗時少，精度亦可滿足要求。但是這種方法在實際加工中也有一定的局限性：1）對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)選項中的深度分層銑削 (Depth cuts)對話框里的斜壁銑削 （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，同時也存在不能角度不能取整的問題，但是角度的計算集中在了理論計算階段，在實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更為簡單、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)量以及效率等各個方面，斜壁銑削和三維曲面加工兩種方法作為實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，對同一材質(zhì)為鋁(5A06 H112)斜面的加工參數(shù)、加工質(zhì)量進行分析得出適合實際情況的加工方式。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間如圖2所示，三維加工仿真效果及模擬時間如圖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間，通過圖2和圖3對比可以發(fā)現(xiàn)，斜壁銑削加工方式用時3小時34分鐘，而三維流線銑削所用的時間僅為40分鐘。因此，曲面流線加工方式的效率遠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)控編程時可考慮用二維的斜壁銑削加工方式進行加工；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)控編程時用三維的加工方式進行加工，且通過實際加工經(jīng)驗驗證，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，精加工做補加工，保證精度[4-5]。

4 結(jié)語

本文只是針對實際生產(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平臺進行的加工優(yōu)化，文中僅只是對實際生產(chǎn)中常用的兩種方法進行分析，并沒有對MasterCAM9.0平臺所提供的所有可用加工方法進行研究，希望對有志于研究數(shù)控編程的的同仁們有啟示作用。

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

［2］張小寧.Mastercam9實用培訓(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].煤礦機械,2011(6):120-122.

［4］佛新崗.基于MasterCAM非曲面零件的快速加工及對刀技巧[J].組合機床與自動化加工技術(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.