MasterCAM 的數控加工工藝研究分析

楊林波

（晉城職業技術學院，山西 晉城 048000）

1 MasterCAM 的數控加工發展概況

據統計，大約80%以上的機械零件是由凹槽（口袋形）銑削加工而成，因此，凹槽銑削刀具路徑的自動生成及規劃就成為當前制造業重要的研究對象。

MasterCAM 是整合CAD 與CAM 的最實用的一套軟件，它主要利用CAD 模塊繪制2D 與3D 圖形，并通過規劃的刀具路徑及參數來銑削所要的工件；它不但可以產生較精確的刀具路徑，而且還可以在實體上進行加工，具有完整的刀具庫及加工參數資料庫，在實際的生產加工中還有多種加工方式及后處理的功能，能夠滿足NC程序的需要。

在數控加工系統的各模組生成刀具路徑之前，應進行工件、刀具及材料參數的設置，其材料的設置與銑床加工系統相同，但工件和刀具的參數設置卻與銑床加工有較大的不同。車床系統中幾何模型的繪制方法與銑床系統中幾何模型的繪制方法有所不同，前者只需用繪制零件圖形的一半，當生成刀具路徑后，可以用操作管理器進行刀具路徑的編輯、刀具路徑模擬、仿真加工模擬以及后處理等操作。

2 MasterCAM 的數控加工工藝

在運用MasterCAM 的數控加工中，選擇“車床的刀具路徑相關設定”子菜單中的“徑向車削”選項，可調用挖槽模組。挖槽模組可以在垂直車床的主軸方向或端面方向車削凹槽。在挖槽模組中，系統提供了多種定義加工區域的方法，包括凹槽外形、粗車參數及精車參數設置。

2.1 定義加工模型

首先進行“徑向車削”選擇，然后打開“徑向車削的車槽選項”對話框。該對話框有以下4種幾何模型的加工方法來定義挖槽加工區域形狀。

（1）在繪圖區選取1點，將該選取點作為挖槽的一個起始角點。實際加工區域大小及外形還需通過設置挖槽外形來進一步定義。

（2）在繪圖區選取2個點，通過這2個點來定義挖槽的寬度和高度。實際的加工區域大小及外形還需通過設置挖槽外形來進一步定義。

（3）在繪圖區選取3條直線，選取的這3條直線為凹槽的3條邊，僅可以定義挖槽的寬度和高度。同樣，實際的加工區域大小及外形也需通過設置挖槽外形來進一步定義。

（4）在繪圖區選取兩個串連來定義加工區域的內外邊界。這時挖槽的外形由選取的串連定義，在挖槽的外形設置中只設置挖槽的開口方向，且只能使用挖槽的粗車方法加工。

2.2 加工區域與凹槽形狀

挖槽的形狀及開口方向可以通過“車床－徑向粗車”對話框中的“徑向車削的型式參數”選項卡來設置。設置挖槽外形的“徑向車削的型式參數”選項卡，當采用“串連（Chain）”選項來選取加工模型時，其“徑向車削的型式參數”選項卡中沒有外形參數的設置，如圖1所示。

2.2.1 設置挖槽開口方向

可用“切槽角度”選項組設置挖槽的開口方向。可以直接在“角度”輸入框中輸入角度或用鼠標選取圓盤中的示意圖來設置挖槽的開口方向；也可以選取系統定義的幾種特殊方向作為挖槽的開口方向。

對于外徑其切外槽的進給方向為－X，角度為90°；內徑切內槽的進給方向為＋X，角度為－90°；端面的切端面槽的進給方向為－Z，角度為0°；背面的切端面槽的進給方向為－Z，角度為180°；進刀方向通過在繪圖區選取一條直線來定義挖槽的進刀方向；底線方向通過在繪圖區選取一條直線來定義挖槽的端面方向。

圖1 設置挖槽外形及開口方向

2.2.2 定義挖槽外形

系統通過設置挖槽的寬度、高度、錐角度和圓角半徑等參數來定義挖槽的形狀。若內、外角位置采用倒直角方式，則需通過“切槽的倒角設定”對話框來設置倒角外形。“切槽的倒角設定”對話框包括倒角的寬度、高度、角度、底部半徑和頂部半徑等參數的設置。其中寬度、高度、角度3個參數只需設置其中的2個，系統會自動計算出另一個參數值的大小。

用“串連”選項來定義加工模型時，不用進行挖槽外形的設置；而用“2點”和“3線”選項來定義加工模型時，不用設置挖槽的寬度和高度。

2.3 快捷車削加工

選擇“車床的刀具路徑相關設定”子菜單中的“簡式”選項可調用簡式模組。簡式模組可以進行粗車、精車或徑向加工。采用該模組生成刀具路徑時，所需設置的參數較少，一般用于形狀簡單的粗車、精車或挖槽加工，使用快捷方便。

2.4 快捷粗車加工

在“車床的簡式加工”子菜單中選擇“粗車”選項可進入簡式粗車加工對話框，其刀具設置方法與粗車模組相同。點擊“簡式粗車的參數”選項卡，設置簡式粗車加工特有參數。該選項卡的參數設置比粗車模組參數要簡單，其各參數的設置方法與粗車模組中對應參數的設置相同。

2.5 快捷精車加工

在“車床的簡式加工”子菜單中選擇“精車”選項可進行快捷方式的精車加工參數設置。采用該方式進行加工時，可先不選取加工模型，選擇一個已粗車加工過的模型作為快捷精車加工的對象；也可以選中“串連”單選鈕后，單擊“串連”按鈕在繪圖區選取加工模型，如圖2所示。

圖2 挖槽模組精車參數設置

2.6 快捷挖槽加工

在“車床的簡式加工”子菜單中選擇“徑向車削”選項，可進行快捷方式的挖槽加工。設置該方式進行加工與使用挖槽模組進行加工的方法基本相同，也需先選取加工模型，然后再進行挖槽外形設置及粗車和精車參數的設置。

定義加工模型時，只有“1點”、“2點”和“3直線”這3種方式來定義凹槽位置與形狀。“簡式徑向車削的型式參數”選項卡用于設置挖槽的形狀。該選項卡中各參數的設置方法與挖槽模組中挖槽外形的設置方法相似。

快捷挖槽加工的粗車參數和精車參數安排在一個選項卡中進行設置，設置粗車參數和精車參數的“簡式徑向車削的參數”選項卡。該選項卡中各參數的設置方法與挖槽模組中粗車參數和精車參數的設置方法相同。

2.7 鉆孔加工

“車床的刀具路徑相關設定”子菜單中的“鉆孔”選項為鉆孔加工模組。車床加工系統的鉆孔模組和銑床加工系統的鉆孔模組功能相同，主要用于鉆孔、鉸孔或攻螺紋。但其加工的方式不同，在車床的鉆孔加工中，刀具僅沿Z 軸移動而工件旋轉；而在銑床的鉆孔加工中，刀具沿Z 軸移動并旋轉，如圖3所示。

圖3 鉆孔模組參數設定

在車床的鉆孔模組中同樣提供了8種標準形式和12種自定義形式加工方式。設置車床鉆孔模組特有參數的選項卡，該選項卡各參數設置與銑床鉆孔模組相同，所不同的是在銑床鉆孔模組中中心孔位置是在繪圖區選取，而在車床鉆孔模組中中心孔位置通過“鉆孔位置”選項或輸入坐標值來設置。鉆孔加工操作步驟如下：①在主菜單中順序選擇“鉆孔”選項；②系統打開“車床－鉆孔”對話框，在刀具列表中選擇直徑Φ8mm 麻花鉆“刀具參數”選項卡的刀具參數；③打開“深孔鉆－無啄鉆”選項卡，設置鉆孔參數，其中鉆孔深設置為15mm；④單擊“車床－鉆孔”對話框中的“確定”按鈕，系統返回“車床的刀具路徑相關設定”子菜單，選擇進入“操作管理器”，單擊“刀具路徑模擬”進行刀具路徑檢驗，生成刀具路徑；⑤在“操作管理器（Operations）”中單擊“實體切削驗證（Verify）”進行仿真加工檢驗；⑥退出操作管理器，保存文件。

3 結語

綜上所述，在MasterCAM 軟件作業環境下，以各種條件進行刀具路徑規劃，以尋求最佳刀具路徑。

［1］ 王曉英.基于cimation的模具數控程序優化設計［D］.成都：四川大學，2005：39－42.

［2］ 穆以東.數控銑削刀具路徑優化系統研究及實驗分析［D］.北京：北京工商大學，2007：25－30.

［3］ 趙長明.數控加工工藝及設備［M］.北京：高等教育出版社，2003.