探究MasterCAM動(dòng)態(tài)加工技術(shù)在數(shù)控銑削中的應(yīng)用

李鎮(zhèn)山

摘 要： MasterCAM動(dòng)態(tài)銑削可最大限度的提高金屬去除率、縮短開(kāi)粗加工時(shí)間、降低刀具損耗和機(jī)床負(fù)荷，因而將這項(xiàng)技術(shù)合理的應(yīng)用到數(shù)控加工中可取得更好的效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削技術(shù);MasterCAM動(dòng)態(tài)銑削;切削參數(shù)

在數(shù)控銑削加工中，為減少機(jī)床負(fù)荷獲得好的加工質(zhì)量，通常會(huì)采用小的切削深度、大的切削寬度進(jìn)行銑削加工，此方法雖然可降低銑刀切削抗力，但刀具的大部分側(cè)刃沒(méi)有參與切削，僅端部產(chǎn)生了切削損耗，增加了刀具使用的成本，并且在需要較深的切削時(shí)必須采用分層加工方式完成，極大的降低了加工效率。

1. MasterCAM動(dòng)態(tài)加工技術(shù)

MasterCAM動(dòng)態(tài)加工技術(shù)（Dynamic Motion）是CNC Software公司自主研發(fā)的最新專(zhuān)利技術(shù)，其動(dòng)態(tài)銑削刀路是以大切深、小步進(jìn)及穩(wěn)定的金屬去除率的方式進(jìn)行，在整個(gè)加工過(guò)程中可充分利用銑刀切削刃的長(zhǎng)度，成倍縮短開(kāi)粗加工時(shí)間，同時(shí)刀具的接觸范圍始終處于最佳切削狀態(tài)，保證了刀具負(fù)荷恒定，有效的降低了刀具磨損，延長(zhǎng)了刀具使用壽命，并且在加工過(guò)程中減少了連續(xù)定位及空走刀，消除了刀具突然轉(zhuǎn)向而導(dǎo)致的刀具振動(dòng)，其流暢的刀路不僅有效的減少了機(jī)床磨損，而且還可獲得最佳的表面加工質(zhì)量。

2. MasterCAM動(dòng)態(tài)銑削加工

2.1 空間線框建模

動(dòng)態(tài)銑削是通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)輪廓驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生刀具路徑的。驅(qū)動(dòng)輪廓通常包含一個(gè)最大的外形輪廓作為加工范圍，其余的串聯(lián)輪廓被識(shí)別為幾何避讓范圍（即“島嶼”輪廓），并且可以通過(guò)動(dòng)態(tài)銑削的“使用島嶼深度”選項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別“島嶼”高度，進(jìn)而在產(chǎn)生“島嶼”輪廓?jiǎng)討B(tài)刀具路徑的同時(shí)也會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生“島嶼”頂面的動(dòng)態(tài)刀具路徑。故在空間線框建模中必須根據(jù)實(shí)際要加工的深度構(gòu)建出加工范圍線框如圖1所示。

2.2動(dòng)態(tài)粗銑外輪廓

外輪廓驅(qū)動(dòng)線框中“加工范圍”一般指最大的外形輪廓，故串聯(lián)圖中V線為“加工范圍”;在“加工區(qū)域策略”中有“封閉”和“開(kāi)放”兩個(gè)選項(xiàng)，如果允許刀具在“加工范圍”上產(chǎn)生刀路，就選擇“開(kāi)放”，如果只需在“加工范圍”內(nèi)部產(chǎn)生刀路，就選擇“封閉”，本例中選擇“開(kāi)放”。“避讓范圍”就是“島嶼”輪廓，串聯(lián)V1-V6線為“避讓范圍”。加工輪廓和加工區(qū)域策略是否準(zhǔn)確的設(shè)置直接決定了刀具路徑生成的是否正確。

2.3設(shè)置切削參數(shù)

動(dòng)態(tài)銑削加工“步進(jìn)量”是控制相鄰刀軌跡間的切削寬度，參數(shù)與刀具直徑和切削深度有關(guān)，因切削深度可以達(dá)到刀具直徑的2-3倍，故動(dòng)態(tài)銑削“步進(jìn)量”一般控制在刀具直徑的30%以下。“切削方向”設(shè)定為優(yōu)先選用順銑，順銑過(guò)程中切削深度從最大開(kāi)始逐漸降低至零，避免在已加工表面產(chǎn)生冷硬層，防止了切削刃在吃刀前的磨損，從而使工件表面粗糙度減少，銑刀的耐用度提高。“微量提刀”是刀具在完成切削后退出切削位置并移動(dòng)到下一個(gè)切削位置的刀路，提刀距離是刀具離開(kāi)加工表面的微小高度，通過(guò)刀具的微量提刀可更好排屑，又可釋放刀具底部熱量，減少熱量的積累。提刀速率從退出切削到下一個(gè)切削位置的速度，適當(dāng)加大提刀速率可以有效的提高加工效率。

高速動(dòng)態(tài)銑削時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)不啟用深度分層，如果加工深度超過(guò)刀具直徑的4倍，可啟用深度分層銑削。此處需要注意是由于驅(qū)動(dòng)輪廓是具有深度的空間線框，所以一定要啟用“使用島嶼深度”，只有啟用該選項(xiàng)，系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)識(shí)別“島嶼”高度，進(jìn)而自動(dòng)產(chǎn)生“島嶼”頂面的動(dòng)態(tài)刀具路徑，實(shí)現(xiàn)一次性生成不同深度的“島嶼”頂面和“島嶼”輪廓的動(dòng)態(tài)刀路，同時(shí)還可以通過(guò)設(shè)置“島嶼上方預(yù)留量”實(shí)現(xiàn)頂面的精加工。“共同參數(shù)”中的“深度”采用增量坐標(biāo)，其數(shù)值設(shè)置為0。其它“共同參數(shù)”選項(xiàng)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。啟用圓弧公差過(guò)濾亦即優(yōu)化刀具路徑，在合理的參數(shù)設(shè)置下，即可過(guò)濾簡(jiǎn)化程序又可使刀路更加光順，真正能發(fā)揮出高速動(dòng)態(tài)銑削的優(yōu)勢(shì)。總公差的設(shè)置與加工精度要求有關(guān)，一般將“圓弧過(guò)濾/公差”參數(shù)中的總公差設(shè)置為加工余量的20%～30%。選定“線/圓弧過(guò)濾設(shè)置”和“平滑設(shè)置”兩個(gè)選項(xiàng)，設(shè)置切削公差為35%，設(shè)置線/圓弧公差為35%，平滑公差為30%。

2.4動(dòng)態(tài)粗銑內(nèi)輪廓

在刀路操作管理器中，復(fù)制已生成的動(dòng)態(tài)粗銑外輪廓刀路，更改“串聯(lián)選項(xiàng)”，選T線為“加工范圍”;在“加工區(qū)域策略”選項(xiàng)中，選擇“封閉”，選T1-T2線為“避讓范圍”，其它切削參數(shù)均保持不變。實(shí)體仿真加工驗(yàn)證結(jié)果如圖2所示。

MasterCAM動(dòng)態(tài)銑削是一種全新的、革命性的銑削加工技術(shù)，它可以充分地發(fā)揮銑刀切削性能，有效的提高開(kāi)粗的效率，在保證了加工質(zhì)量的同時(shí)延長(zhǎng)了刀具使用壽命，實(shí)現(xiàn)了高速銑削加工，在生產(chǎn)中可有效的節(jié)省加工時(shí)間，降低加工成本，提高機(jī)床的使用效率。

參考文獻(xiàn)：

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