1+X數控車銑加工職業技能等級（初級）編程方法研究

劉培桐，曾齊高，詹志遠

（1.深圳市龍崗職業技術學校，廣東深圳 518172；2.深圳子言科技文化有限公司，廣東深圳 518172；3.廣東省機械技師學院，廣東廣州 510450）

1 引言

“1+X”技能等級證書考試是為貫徹落實《國家職業教育改革實施方案》，積極推動學歷證書+若干職業技能等級證書制度的一項全新制度設計。1+X 數控車銑加工職業技能等級證考核考生進行零件的編程與加工能力。

文中根據1+X 職業技能考證對學生在數控銑床的操作上經常遇到的問題，針對進行了分析和探討，總結1+X 數控車銑職業技能考證中數控銑零件的操作步驟，對學生厘清平面零件加工的概念，掌握數控加工技能有很大幫助，以促進數控技術在加工制造中的應用，促進學生加工制造技術水平的發展提升。

本文采用MasterCAM 2021軟件，使用華中DNC-200數控銑床，HNC-818DiM數控系統。

2 零件尺寸要求

該零件為典型的平面加工零件，如圖1所示。該零件的尺寸精度要求分別由零件主要尺寸：帶公差的尺寸其余基本尺寸：±0.2mm；孔深度控制在0/+2mm內；圓弧半徑控制在+/-0.2；角度控制在公差+/-0.5°；需注意尺寸：φ30+0.033/-0.0mm；3+0.03/-0.03mm等組成。

圖1 零件

3 零件分析

該平面零件在機械加工中工序較多，加工工藝較為復雜，難以控制尺寸精度，如果使用手工編程較為復雜，所以文中利用MasterCAM 2021 軟件進行自動編程。文中通過零件的數控編程及加工詳細闡述在自動編程方法的使用及研究。

通過分析該零件的特征，主要由內外輪廓、R5.5mm開口槽、φ45mm、φ30mm凹凸圓、φ7mm內孔、C4mm 倒角等特征組成。技術要求：①未注倒角處按0.3mm×45°，銳邊去毛刺；②未注公差按±0.2mm加工；③不準用銼刀或砂紙修飾工件表面。加工過程中主要以φ30mm 圓度與垂直度尺寸作為拉分要素，加工過程中控制好變形量，注意精修裝夾力度。產品外觀表面要求無加工刀痕、劃痕、凹痕等,建議加工過程中采用先粗后精的方式進行加工。如時間充足，公差范圍小的內孔，建議進行鏜孔。該零件的毛坯尺寸為78×78×30mm材料為2A12鋁合金。

根據數控銑加工特點以及該零件的特征，尺寸要求，技術要求等制定數控銑床加工工序單如表1所示。

表1 數控銑床加工工序單

4 基于MasterCAM 2021的自動編程

根據前文加工工序單可知，工序內容有面銑加工→工件正面優化動態粗加工→工件正面開口槽粗加工→工件正面孔打定位點→鉆孔→工件正面再次粗加工控制側邊余量0.1mm→工件正面底面精加工→工件正面開口槽底面精加工→工件正面側面精加工→工件正面開口槽精加工→倒角→工件反面粗加工（工件翻面加工）→工件反面精加工→倒角等。以上內容全部采用MasterCAM 2021軟件自動編程。

4.1 工件正面面銑加工

工件正面面銑加工，按編程順序，先進行參數設置，如圖2所示。刀具直徑φ12mm，切削用量參數設置主軸轉速4,500轉/min，進給速度2,000mm/轉，每齒進給量0.111，線速度169.65，下到速度10,000，類型雙向，底面余量0.01mm，截斷方向超出量%6，引導方向超出量%6.6，進刀引線長度%6.6，退刀引線長度%6.6，最大步進量%10.8，切削深度0.5mm。面銑加工參數設置如圖2所示。面銑加工刀具路徑如圖3所示。

圖2 面銑加工參數設置

設置面銑加工參數，選擇加工軌跡，生成刀具路徑，如圖3所示。

圖3 面銑加工刀具路徑

4.2 工件正面優化動態粗加工

工件面銑加工后，進行輪廓優化動態粗加工，刀具直徑φ12mm，切削用量參數設置主軸轉速4,500轉/min,進給速度2,000mm/轉，每齒進給量0.111，線速度169.65，下到速度10,000；加工圖形選擇實體，切削方式順銑，切削間距20，分層深度250，步進量8.33，微量提刀距離0.25，提刀進給速率12,500，刀具直徑%500；Z深度最高位置0，最低位置-24。工件正面優化動態粗加工參數設置如圖4所示。工件正面優化動態粗加工刀具路徑如圖5所示。

圖4 工件正面優化動態粗加工參數設置

設置工件正面優化動態粗加工參數，選擇加工軌跡，生成刀具路徑，如圖5所示。

圖5 工件正面優化動態粗加工刀具路徑

4.3 工件正面開口槽粗加工

刀具直徑φ10mm，切削用量參數設置主軸轉速4,500 轉/min，進給速度800mm/轉，每齒進給量0.044，線速度141.37，下到速度10,000；補正方式電腦，補正方向左，校刀位置刀尖，尋找自相交內圓角半徑0，外部拐角修剪半徑0，壁邊預留量0.2，底面預留量0.01，外形銑削方式2D；參考高度絕對坐標15，下到位置增量坐標1，工件表面絕對坐標-8，深度絕對坐標-8。工件正面開口槽粗加工參數設置如圖6所示。工件正面開口槽粗加工刀具路徑如圖7所示。

圖6 工件正面開口槽粗加工參數設置

設置工件正面開口槽粗加工參數，選擇加工軌跡，生成刀具路徑，如圖7所示。

圖7 工件正面開口槽粗加工刀具路徑

4.4 工件正面孔打定位點

刀具直徑φ6mm，切削用量參數設置主軸轉速6,500 轉/min，進給速度500mm/轉，每齒進給量0.019，線速度122.52；安全高度絕對坐標50，參考高度絕對坐標1，工件表面增量坐標0，深度增量坐標-2。工件正面孔打定位點參數設置如圖8所示。

圖8 工件正面孔打定位點參數設置

4.5 鉆孔

刀具直徑φ7mm，切削用量參數設置主軸轉速1,500 轉/min,進 給 速 度100mm/轉，每 齒 進 給 量0.033，線速度32.98；深孔啄鉆（G83），Peck1,安全高度絕對坐標50，參考高度絕對坐標1，工件表面增量坐標0，深度增量坐標-15。工件正面鉆孔參數設置如圖9 所示。

圖9 工件正面鉆孔參數設置

4.6 工件正面再次粗加工控制側邊余量0.1mm

刀具直徑φ12mm，切削用量參數設置主軸轉速5,000 轉/min，進給速度800mm/轉，每齒進給量0.04，線速度188.50，下刀速度600；補正方式電腦，補正方式磨損，補正方向左，校刀位置刀尖，尋找自相交內圓角半徑0，外部拐角修剪半徑0，壁邊預留量0，底面預留量0.03，外形銑削方式2D；進/退刀設置，進刀：相切，長度5，圓弧半徑5；退刀：相切，長度5，圓弧半徑5。參數設置與4.9 工件正面側面精加工程序參數設置一樣，已有詳細闡述，不再贅述。

4.7 工件正面底面精加工

刀具直徑φ12mm，切削用量參數設置主軸轉速5,000 轉/min，進給速度800mm/轉，每齒進給量0.04，線速度188.50，下刀速度600，快速提刀；刀具在轉角處走圓角最大半徑1，輪廓公差1，補正公差1，壁邊預留量0.2，底面預留量0，XX 步進量刀具直徑%88，最小距離5.808，最大距離10.56，兩刀具切削間隙保持在刀具直徑%100；參考高度絕對坐標15，下到位置增量坐標1，工件表面絕對坐標-10，深度絕對坐標-10；垂直圓弧切入1.5，垂直圓弧切出1.5。工件正面底面精加工參數設置如圖10所示。

圖10 工件正面底面精加工參數設置

4.8 工件正面開口槽底面精加工

刀具直徑φ10mm，其它參數設置與工件正面底面精加工參數設置一樣，前面已有詳細闡述，不再贅述。工件正面開口槽底面精加工參數設置如圖11所示。

圖11 工件正面底面精加工參數設置

4.9 工件正面側面精加工

刀具直徑φ12mm，切削用量參數設置主軸轉速5,000 轉/min，進給速度800mm/轉，每齒進給量0.04，線速度188.50，下刀速度600；補正方式電腦，補正方式磨損，補正方向左，校刀位置刀尖，尋找自相交內圓角半徑0，外部拐角修剪半徑0，壁邊預留量0，底面預留量0.03，外形銑削方式2D；進/退刀設置，進刀：相切，長度5，圓弧半徑5；退刀：相切，長度5，圓弧半徑5。工件正面側面精加工參數設置如圖12所示。工件正面側面精加工刀具路徑如圖13所示。

圖12 工件正面側面精加工參數設置

設置工件正面側面精加工參數，選擇加工軌跡，生成刀具路徑，如圖13所示。

圖13 工件正面側面精加工刀具路徑

4.10 工件正面開口槽精加工

刀具直徑φ10mm，其它參數設置與工件正面側面精加工參數設置一樣，前面已有詳細闡述，不再贅述。

4.11 倒角

采用模型倒角，刀具直徑φ6mm，切削用量參數設置主軸轉速6,500 轉/min，進給速度1,200mm/轉，每齒進給量0.046，線速度122.52，下刀速度600，快速提刀；補正方式電腦，補正方向左，刀具補正中心，尋找自相交內圓角半徑0，外部拐角修剪半徑0，壁邊預留量0.25，底面預留量0.0，倒角寬度0.25，底部偏移2.5；安全高度15，參考高度15，下刀位置3。工件正面倒角加工參數設置如圖14所示。

圖14 工件正面倒角參數設置

4.12 工件反面加工

工件反面加工和正面加工類似，主要由粗加工，精加工，倒角加工等組成，前面已有詳細闡述，不再贅述。

4.13 后置處理及加工代碼的生成

根據MasterCAM 2021 軟件生成的刀具路徑，需要轉換成數控銑床能讀取的G代碼，按一下步驟進行查找修改。

（1）查找%，選中區域刪除。

（3）查找m06，m06 前面加#號，pfcout 刪除，G43 前面加#號。

改完如下圖：

（4）再次查找m06，修改位置與前面一致。

（5）查找1003，如圖修改。

（6）查找最后一個1003，前面加#號。

5 結論

通過1+X 數控車銑職業技能等級考證（初級）平面零件的工藝分析，利用MasterCAM 2021 軟件進行自動編程得出以下結論。

（1）文中的1+X 職業技能等級考證的平面零件，加工工藝較復雜，切削余量不大，尺寸精度、表面粗糙度和形位公差都有要一定求。該零件材料為2A12（硬鋁），由于硬鋁材料在加工過程中主要有粘刀、不斷屑、斷刀、易變形等特點，需采用鋁合金銑刀加工。為了提高加工效率，采用一次裝夾完成加工，分粗精加工等。為了解決工件垂直度要求，采用平行墊鐵輔助，虎鉗裝夾等輔助加工。

（2）為了提高編程效率以及編程準確率，文中利用MasterCAM 2021軟件自動編程。MasterCAM 2021軟件自帶刀路仿真功能，對已有的加工刀路進行過程模擬，以檢查加工刀路的正確性。對系統生成的加工刀路，仿真時用生成時的加工參數，即刀路中記錄的參數；對從外部反讀進來的刀路，仿真時用系統當前的加工參數。