MasterCAM在曲面綜合加工中的應用

MasterCAM是集計算機輔助設計與制造為一體的一套CAD／CAM軟件，是當今世界最經濟、效率最高的全方位一體化軟件。它分計算機輔助設計和計算機輔助制造兩個部分。計算機輔助設計由該系統中的design模塊實現，它具有完整的構建編輯曲線曲面的功能。計算機輔助制造由該系統中的MILL、WIRE、LATHE、ROUTER四個功能模塊實現，并且每個模塊都有完整的計算機輔助設計系統。

使用MasterCAM的CAD先在計算機上進行圖形設計，然后在CAM中編制刀具路徑，通過后處理轉換成NC程序式，傳送至機床，立即可進行加工，從而大大節省時間、資源和產品成本。

一、MasterCAM 數控加工基本原則

先近后遠、先內后外、先粗加工后精加工；先加工主要表面然后加工次要表面；先加工基準表面再加工其他表面。

二、MasterCAM的曲面加工

在MasterCAM加工過程中，曲面刀具路徑比二維路徑復雜。曲面刀具路徑可用于加工曲面、實體和實體表面。大多數曲面加工都需要粗加工和精加工，并且粗加工必須在精加工之前。同時要合理安排加工方法和輸入適當的參數，還要合理選擇刀具。下面以現代牌汽車的標志的制造為例，利用多種加工方式完成曲面綜合加工。需加工的曲面圖形見圖1，提供的毛坯為尺寸是110mm×110mm×35mm的立方塊。

1.刀具的選擇

在數控銑削加工中，刀具的選擇直接影響著零件的加工質量、加工效率和加工成本，因此正確選擇刀具有十分重要的意義。本實例是對一個較復雜的曲面零件進行加工，根據此零件的特點，在粗加工時采用平行銑削粗加工去除大量的余量，采用8mm的圓鼻刀；半精加工采用環繞等距加工，采用6mm的球刀；精加工采用放射狀加工，也采用6mm的球刀。根據曲面零件的特點，最后應對零件進行交線清角精加工，采用3mm的球刀。

2.曲面加工

（1）毛坯設定。設定工件原點設置在系統的原點處（X0，Y0，Z0）。

（2）曲面粗加工。曲面粗加工有平行銑削、放射狀加工、投影加工、曲面流線、等高外形、挖槽粗加工等加工方法。根據此曲面的特點，去除大量的余量，采用平行銑削粗加工方式，選取需加工的曲面后，根據選用的材料和機床的特性設置好平行銑削粗加工的刀具參數（進給率350、進刀速率300和主軸轉速1600）、曲面加工參數和粗加工平行銑削參數，生成平行銑削粗加工刀具路徑。

（3）曲面精加工。曲面精加工也有平行銑削、陡斜面加工、放射狀加工、投影加工、曲面流線、等高外形、環繞等距等加工方法。半精加工采用環繞等距加工方式。選取需加工的曲面后（與平行銑削粗加工所選曲面一致），設置環繞等距精加工的刀具參數（進給率400、進刀速率350和主軸轉速2000）、曲面加工參數和環繞等距精加工參數，生成環繞等距精加工刀具路徑。精加工采用放射狀加工方式，選取需加工的曲面后（與平行銑削粗加工所選曲面一致），設置放射狀加工的刀具參數（進給率400、進刀速率350和主軸轉速2200）、曲面加工參數和放射狀加工參數，生成放射狀加工刀具路徑。最后進行交線清角精加工，用于清除曲面間的交角部分殘余材料。選取需加工的曲面后（與平行銑削粗加工所選曲面一致），設置交線清角精加工的刀具參數（進給率400、進刀速率350和主軸轉速2600）、曲面加工參數和交線清角精加工參數，生成交線清角精加工刀具路徑。

三、模擬加工

完成全部刀具路徑的編制后，需要檢查刀具銑削路徑是否有問題。單擊“全選—實體驗證—持續執行”后，可模擬加工路徑，實體切削完后，效果如圖2所示。

四、通過后處理，產生NC加工程序

通過計算機模擬數控加工，確認符合實際加工要求后，就可以利用MasterCAM的后處理程序來生成NCI文件或NC數控代碼。MasterCAM系統本身默認的后處理程式為MPFAN.PST，但對于不同的數控設備，其數控系統可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。所以后處理生成的NC數控代碼經檢查后，如能符合所用數控設備的要求，就可以輸出到數控設備，進行數控加工使用。

（作者單位：張家口機械工業學校）