基于Master CAM的刀具路徑區(qū)域控制探討

卜祥正

（廣東省高級(jí)技工學(xué)校廣州校區(qū)，廣東廣州510800）

基于Master CAM的刀具路徑區(qū)域控制探討

卜祥正

（廣東省高級(jí)技工學(xué)校廣州校區(qū)，廣東廣州510800）

模具零件因其復(fù)雜的空間形面和形面特征而廣泛采用數(shù)控加工方式。以常見(jiàn)的凹槽模具為例，基于Master CAM對(duì)其數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行了分析和參數(shù)設(shè)定。運(yùn)用不同銑削方法完成了粗、精加工程序的編制與仿真，分析比較了典型的粗、精加工組合方式的加工質(zhì)量和加工時(shí)間，確定了合理、高效的銑削方法，旨在探索一種優(yōu)質(zhì)、高效的數(shù)控加工方法，保證加工精度和質(zhì)量、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、降低加工成本。

Master CAM；數(shù)控加工；刀具路徑

Master CAM軟件具備有十分優(yōu)越的程序編寫(xiě)性能，在挖槽加工、等高外形以及等距環(huán)繞等加工內(nèi)容中具備及其豐富的加工方式，并且每一類(lèi)曲面加工的方式均具備相對(duì)應(yīng)的特征與應(yīng)用范圍［1］。在進(jìn)行復(fù)雜曲面的加工時(shí)，能夠選取出最佳的加工方式。因此從確保加工質(zhì)量與提高加工效率方面，來(lái)對(duì)其展開(kāi)相關(guān)的研究便具有十分重要的作用與價(jià)值，應(yīng)當(dāng)引起人們的重視與思考，據(jù)此下文之中將主要就如何加強(qiáng)對(duì)刀具路徑區(qū)域的控制，提升生產(chǎn)效率以及保障產(chǎn)品質(zhì)量展開(kāi)具體的分析與闡述。

1　曲面清角加工

如下圖1所示的煙灰缸模具，對(duì)其在進(jìn)行清角加工時(shí)，首先依據(jù)其模具底座與凸模連為一體的零部件，可首先將整個(gè)零部件采用曲面挖槽予以開(kāi)粗加工，并借助于立銑刀挖槽處理，將其分型面實(shí)施精細(xì)加工，以促使分型面的高度位置以及加工尺寸大小，能夠合理到位。

圖1　煙灰缸曲面清角加工

為了切實(shí)有效的確保在立銑刀操作的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于凸模模具曲面不產(chǎn)生損壞，在進(jìn)行分型面的挖槽操作之時(shí)，可給予水平位置與垂直方向預(yù)留出0.3 mm左右的加工余量。因此在完成了煙灰缸凸模曲面的精細(xì)加工操作之后，便需要確保分型面與凸模的曲面尖角，并最終采用立銑刀操作，借助于等高外形的曲面精加工，給予凸模曲面進(jìn)行清角操作加工處理。借助于曲面加工當(dāng)中不同的切削深度，來(lái)選定背吃刀量的絕對(duì)坐標(biāo)數(shù)值-18～-15 mm，對(duì)于刀具的走刀軌跡范圍予以明確的限定，采用此種方式一方面能夠可靠的確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，另一方面也能夠運(yùn)用立銑刀實(shí)施清角加工，并做到精準(zhǔn)無(wú)誤，以避免對(duì)曲面造成損壞。

2　刀具邊界與路徑的范圍

2.1設(shè)置刀具邊界

刀具的邊界即為刀具的包含，是在運(yùn)用Master CAM軟件技術(shù)進(jìn)行曲面加工時(shí)，為了避免刀具切割到相鄰的曲面上而產(chǎn)生損壞情況，用來(lái)在數(shù)控加工過(guò)程當(dāng)中，對(duì)刀具的運(yùn)行路徑加以限定的邊界線［2］。一般會(huì)選取1個(gè)亦或是多個(gè)互相之間不存在干擾的封閉輪廓，來(lái)進(jìn)行刀具邊界的限定。在明確了刀具邊界之后，便可用于刀具選取的邊界范圍之中運(yùn)轉(zhuǎn)操作，刀具和邊界線存在有內(nèi)部、中間以及外部三類(lèi)狀況，對(duì)于設(shè)置方式差異較大的刀具，最終的加工路徑是存在有較大的區(qū)別［3］。對(duì)刀具邊界進(jìn)行設(shè)置操作時(shí)，具體的操作步驟可為：于加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框內(nèi)的曲面加工參數(shù)頁(yè)的刀具包含項(xiàng)目當(dāng)中，選擇相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目類(lèi)型，而后便可進(jìn)行刀具邊界的選取，首先應(yīng)當(dāng)于繪圖區(qū)域當(dāng)中，設(shè)定好所要選取的刀具邊界區(qū)域。

2.2限定刀具路徑范圍

為了滿足加工過(guò)程的具體需求，程序編寫(xiě)人員可以自行創(chuàng)建出，加工目標(biāo)當(dāng)中原本并不存在的線［4］。比如：在曲面加工當(dāng)中選用“挖槽”方式進(jìn)行粗加工，在經(jīng)提示選取了待加工的曲面加工區(qū)域之后，便可將原本早先創(chuàng)建好的，超出于外形輪廓的輔助封閉線選為加工邊界線。如此一來(lái)便能夠有效地避免由于粗加工過(guò)程中導(dǎo)致加工工件的外部輪廓當(dāng)中產(chǎn)生毛刺的狀況。通過(guò)Master CAM軟件技術(shù)制作刀具路徑之后，將此類(lèi)線、面等予以運(yùn)算處理，進(jìn)而能夠得到邊界超出毛坯輪廓的刀具軌跡［5］。

又例如通過(guò)對(duì)于煙灰缸之中的零部件采取曲面“挖槽”處理之時(shí)，由于需同時(shí)照顧到加工效率的問(wèn)題，因此可選用直徑相對(duì)較大的圓角型刀具予以初步加工，此種類(lèi)型的煙灰缸凸模當(dāng)中會(huì)有4個(gè)凸起的圓弧形凹槽，往往加工難度較大并且會(huì)在凹槽位置產(chǎn)生出大量的剩余廢料。如果直接采用直徑相對(duì)較小的球刀實(shí)行半精加工，亦或是完全精加工，由于所需的加工剩余廢料較多，并且加工效率也難以得到有效的保障。通常可在4個(gè)圓弧形的凹槽當(dāng)中加工出4個(gè)矩形線框，而后固定住圓形凹槽，進(jìn)而采用直徑較小的刀具，實(shí)行二次曲面“挖槽”加工，并且限定所選取的4個(gè)矩形線框應(yīng)當(dāng)在一定的刀具路徑范圍之中。

3　干涉面與修建已成形刀具路徑

3.1設(shè)置干涉面

在進(jìn)行刀具路徑的計(jì)算時(shí)，通常需要設(shè)置不過(guò)切的干涉面以及刀具路徑曲面，其中干涉面通常是用戶在加工對(duì)象當(dāng)中進(jìn)行選取，一般為不需要在本工序當(dāng)中予以加工的工具面。干涉面通常是用戶在加工目標(biāo)當(dāng)中所選出的［6］，并且不需要實(shí)行曲面操作工序的加工面。在進(jìn)行曲面加工時(shí)，為了避免刀具切割至無(wú)需加工的加工面，便需要將進(jìn)行操作加工的表面設(shè)置為干涉面。如若制定了某一類(lèi)加工曲面為干涉面，那么則在采用Master CAM軟件計(jì)算刀具的走刀路徑時(shí)，便可依據(jù)用戶所預(yù)先設(shè)定的預(yù)留量給予干涉面檢查，并確保在整體加工過(guò)程當(dāng)中加強(qiáng)對(duì)干涉面的保護(hù)措施。在進(jìn)行干涉面的設(shè)置時(shí)通常具體的操作步驟可通過(guò)以下次序來(lái)實(shí)施：選定加工參數(shù)的設(shè)置對(duì)話框，進(jìn)一步選取曲面參數(shù)頁(yè)當(dāng)中的干涉面選項(xiàng)，進(jìn)而選取出相應(yīng)的干涉面，并在設(shè)置預(yù)留量當(dāng)中輸入合適的預(yù)留量數(shù)值最低不小于0.所預(yù)留出的數(shù)值越大，即代表在數(shù)控加工的過(guò)程當(dāng)中，刀具距離干涉面的距離也就越大。此外，在進(jìn)行例如煙灰缸等零部件的精加工時(shí)，為了避免外分型面出現(xiàn)損傷情況，因此需要將外分型面設(shè)置為干涉面。

3.2修剪已成形刀具路徑

刀具路徑修剪即代表修剪已完成的NCI刀具路徑。若想要在模具加工的過(guò)程當(dāng)中，使加工刀具能夠避開(kāi)相應(yīng)的保護(hù)區(qū)域，并且該區(qū)域同時(shí)也是原刀具路徑當(dāng)中的一個(gè)組成部分，需要對(duì)該區(qū)域采取切削處理，便能夠借助于對(duì)刀具路徑的加工來(lái)加強(qiáng)修剪效果［7］。

在零部件加工的中間型腔加工精度要求，與兩側(cè)型腔的要求存在有明顯的差異性，通常無(wú)需對(duì)其進(jìn)行精加工，在進(jìn)行兩側(cè)型腔的精加工程序過(guò)程中，首先可以將兩側(cè)及中間的型腔的粗加工程序予以樣本復(fù)制，而后再進(jìn)行參數(shù)的修改處理，并將中間的加工刀具路徑撤銷(xiāo)。具體的操作步驟為：首先在修剪前先行繪制出能夠規(guī)避中間型腔的大致區(qū)域，而后通過(guò)Master CAM軟件菜單當(dāng)中的“刀具路徑”項(xiàng)目，選取下一頁(yè)并點(diǎn)擊路徑修剪，而后在操作界面當(dāng)中所出現(xiàn)的繪制圖區(qū)域當(dāng)中，選取出預(yù)先所繪制出的規(guī)避范圍，而后點(diǎn)擊執(zhí)行選項(xiàng)，其中鼠標(biāo)的左鍵應(yīng)當(dāng)于刀具路徑當(dāng)中，即為需規(guī)避的區(qū)域外部選取出1點(diǎn)，而后于對(duì)話框當(dāng)中點(diǎn)擊“確定”按鈕，此時(shí)刀具的運(yùn)行路徑軌跡便僅僅會(huì)留存需規(guī)避區(qū)域的外部區(qū)域。運(yùn)用Master CAM針對(duì)進(jìn)行復(fù)雜模具的數(shù)控程序編寫(xiě)時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際加工曲面的特征情況，來(lái)選定出適當(dāng)?shù)牡毒呖刂七吔缇€、干涉面以及相應(yīng)的加工參數(shù)等［8］。

4　結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用Master CAM軟件技術(shù)，對(duì)數(shù)控內(nèi)容予以程序編寫(xiě)時(shí)，要能夠依據(jù)加工曲面的特征來(lái)選用最為恰當(dāng)?shù)那婕庸し绞剑㈧`活采用刀具路徑區(qū)域限定的多類(lèi)方式，其中在曲面清角加工的具體操作中，主要就確保產(chǎn)品質(zhì)量與曲面清角加工進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并以煙灰缸曲面清角加工進(jìn)行了具體說(shuō)明。進(jìn)而針對(duì)刀具邊界的設(shè)置、限定刀具路徑范圍、干涉面設(shè)置，以及對(duì)已成形刀具路徑的修剪等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的探討，來(lái)達(dá)到對(duì)于刀具路徑的范圍劃分，明確加工區(qū)域，提升生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量的目的。并希望借助于本文的研究，能夠?yàn)橄嚓P(guān)的刀具路徑區(qū)域控制應(yīng)用，提供一些可供參考的內(nèi)容。

［1］成蘇群.MasterCAM在數(shù)控編程及加工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.木工機(jī)床，2015，（4）:19-21，34.

［2］李立新.Master CAM刀具路徑對(duì)偏心工件的加工效果［J］.裝備制造技術(shù)，2012，（3）:128-131.

［3］蔣素清.綜合應(yīng)用Pro/Engineer與Master CAM對(duì)零件進(jìn)行編程［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2014，（11）:88-90.

［4］南朝子.Master CAM在數(shù)控銑削中的應(yīng)用［J］.襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，6（3）:10-11.

［5］滕汶.MasterCAM-NC銑槽加工刀具路徑的生成［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2014，33（6）:60-63.

［6］張榮高.基于Master CAM的曲面及曲面文字加工技術(shù)研究［J］.職大學(xué)報(bào)，2014，（4）:97-99.

［7］沈?yàn)榍?Master CAM軟件在加工中心的應(yīng)用［J］.十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，22（6）:95-97.

Discussion on ToolPath Area Controlbased on CAM Master

BU Xiang-zheng
（Guangdong Senior Technical School Guangzhou Campus，Guangzhou Guangdong 510800，China）

Because of its complicated spatial shape and shape，themould parts arewidely used in numerical control processing.Taking the common groovemould as an example，the numerical controlmachining process is analyzed and the parameter setting based on CAM Master.Using different milling methods completed the program and Simulation of rough and finish machining process，the machining quality and machining time of analysis and comparison of typical of rough and finish machining combinations，determining the reasonable and efficientmilling method.The aim of the research is to explore a kind of high quality and high efficiency numerical control processing method，which guarantee the processing precision and quality，shorten the production cycle and reduce the cost.

CAM Master；NCmachining；tool path

TG659

B

1672-545X（2016）05-0160-02

2016-02-01

卜祥正（1979-），男，遼寧遼陽(yáng)人，中級(jí)職稱，本科，研究方向：數(shù)控銑床，加工中心。