MasterCAM外形銑削主要參數(shù)的設置方法

羅美菊

以 MasterCAM外形銑削主要參數(shù)的設置方法為例，并結(jié)合數(shù)控加工工藝知識進行了較詳細的介紹，主要參數(shù)的設置包括刀具參數(shù)的設置和加工參數(shù)的設置，對 MasterCAM編程使用者具有指導意義。

在進行 MasterCAM模擬加工時，需對各參數(shù)進行設置，正確設置刀具參數(shù)、加工參數(shù)除了要具備數(shù)控編程知識外，還需具備一定的數(shù)控加工工藝知識，結(jié)合實際加工經(jīng)驗進行各參數(shù)的設置，編出合理的數(shù)控加工程序。下面以 MasterCAM外形銑削加工刀具參數(shù)、加工參數(shù)的設置方法為例論述。

一、外形銑削刀具參數(shù)設置方法

1.刀具的選擇

在數(shù)控加工中，刀具的選擇直接關(guān)系到加工精度的高低、加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣和加工效率的高低。選用合適的刀具并使用合理的切削參數(shù)，將可以使數(shù)控加工以最低的加工成本、最短的加工時間達到最佳的加工質(zhì)量。銑削平面、曲面的刀具主要有平刀（平底刀、端銑刀）、圓鼻刀（牛鼻刀、圓角刀）和球刀（球頭刀、R刀）等刀具。

（1）平刀（平底刀、端銑刀）：在粗加工和精加工時都可使用。平刀主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。使用平刀加工要注意刀尖很容易磨損，可能會影響加工精度。

（2）圓鼻刀（牛鼻刀、圓角刀）：主要用于模坯粗加工、平面精加工和側(cè)面精加工，適合于加工硬度較高的材料。常用圓鼻刀圓角半徑為 0.2mm～ 6mm。在加工時應該優(yōu)先選用圓鼻刀。

（3）球刀（球頭刀、R刀）：主要用于曲面的粗、精加工，由于球頭刀的端部切削速度為零。因此，為了保證加工速度，一般采用的切削行距都很密。

2.刀具參數(shù)設置

在 MasterCAM中，刀具參數(shù)主要有刀具號碼、刀具直徑、刀角半徑、主軸轉(zhuǎn)速、下刀速率和提刀速率等參數(shù)（圖 1）。刀具參數(shù)的設置應根據(jù)機床、夾具、刀具和工件的剛度以及機床功率來確定。

（1）刀具號碼：用來指示要換上加工中心刀庫中的第幾號刀，NC程序中 M06換刀指令指示的刀具號與此號碼相對應。對于數(shù)控銑床來說，此號碼無意義。

（2）刀具直徑：粗加工時，應根據(jù)工件結(jié)構(gòu)和特點選擇直徑較大的刀具，以提高加工效率。而精加工時則應根據(jù)輪廓的最小圓角，選擇小于圓角的刀具，以提高加工表面的精度和質(zhì)量。

（3）刀角半徑：圓鼻刀或球頭刀的刀角半徑的設置，要根據(jù)輪廓周邊的過渡圓角進行，以避免發(fā)生過切現(xiàn)象。

（4）進給率：機床的切削進給速率，主要依據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料來確定。零件的加工精度要求越高，表面粗糙度要求越高時，選擇的進給量數(shù)值就越小。實際中，應綜合考慮機床、刀具、夾具和被加工零件精度、材料的機械性能、曲率變化、結(jié)構(gòu)剛性、工藝系統(tǒng)的剛性及斷屑情況，選擇合適的進給速度。

（5）主軸轉(zhuǎn)速：機床加工時主軸的轉(zhuǎn)速，應根據(jù)允許的切削速度和工件材料、刀具直徑大小和刀具材料等因素進行設定。

（6）下刀速率：下刀速率即主軸升降的進給速率，沿著加工面下刀時應選擇較小的進給量，以免崩刀。刀具在工件外下刀時可選擇較大值，但一般選為 XY平面進給速度的三分之二。

（7）提刀速率：提刀速率即刀具回縮速率，刀具向上提刀退離工件時的進給速度，一般為 200mm/min～ 5000mm/min。

二、外形銑削加工參數(shù)設置方法

外形銑削加工參數(shù)設置主要包括高度參數(shù)、刀具補償、轉(zhuǎn)角過渡、加工預留量、平面多次銑削、 Z軸分層銑深和進 /退刀方式等參數(shù)的設置（圖 2）。

1.高度參數(shù)設置

（1）安全高度：高度的設置可采用絕對坐標和增量坐標兩種方法。絕對坐標設定時，系統(tǒng)直接將輸入的數(shù)值作為高度的 Z坐標值；若采用增量坐標進行設定時，高度值為相對于工件表面的高度。安全高度是指在此高度之上刀具可以在任何位置平移而不會碰到工件和夾具。在開始進刀之前，刀具快速下移到安全高度，加工完成之后，刀具退回安全高度。若選用增量坐標時，是相對于工件表面的高度。一般設置安全高度離工件最高表面距離為20mm～ 30mm。

（2）參考高度：參考高度為下一次進刀前要回縮的高度，參考高度的設置應高于下刀位置。增量坐標是相對于工件表面的高度。一般設置參考高度離工件最高表面距離為 5mm～ 10mm。

（3）進給下刀位置：進給下刀位置是指刀具在下刀位置之上以快速下降，當下降到該位置后再以進給速度接近工件，以免撞刀，此速度轉(zhuǎn)折點的高度為進給下刀位置高度。選用增量坐標時，是相對于工件表面的高度。一般設置進給下刀位置離工件最高表面距離為 2mm～ 5mm。

（4）工件表面：工件表面是指要加工工件上表面的位置高度，通常指毛坯表面的高度。若選用增量坐標時，是相對于所定義的外形的高度。考慮數(shù)控編程，結(jié)合方便性、可行性，可把工件上表面的毛坯量設置為工件表面值，圖 2中工件表面的 1mm即為工件上表面的毛坯量，進行表面切削之后，工件上表面 Z=0（系統(tǒng)坐標設置的位置），后面的銑削加工深度（負值）即為距離上表面 Z=0的距離，方便計算，提高效率。

（5）深度：深度是指工件要加工的深度，指的是距離系統(tǒng)零點 Z=0的坐標值。該值一般設置為實際加工的深度值（負值）。選用增量坐標時，是相對于所定義的外形的高度。在切削加工過程當中，總切削量并不一定為設定的切削深度。總切削量由切削深度和 Z向預留量來決定的，即總切削量為切削深度減去 Z向預留量。

2.刀具補償

在進行輪廓銑削加工時，因銑刀有一定的半徑，刀具中心軌跡和工件輪廓不重合，若不考慮刀具半徑補償，則會產(chǎn)生加工誤差，因此應考慮補正形式。MasterCAM中補正形式有電腦補正、控制器補正、電腦和控制器補正、電腦和控制器兩者反向補正和關(guān)等 5種補正形式。補償方向有左補償和右補償。具體選擇哪種補正形式及補正方向，應根據(jù)實際加工要求來進行選擇。endprint

（1）電腦補正：電腦補正是指電腦根據(jù)刀具半徑值計算出新的刀具軌跡，生成 NC程序后傳到數(shù)控機床進行加工，該補正形式不考慮刀具磨損，容易造成加工出的零件產(chǎn)生誤差，外形尺寸變大，內(nèi)孔尺寸變小。

（2）控制器補正：控制器補正是指 MasterCAM生成的 NC程序是直接按加工零件的尺寸進行的，通過后處理產(chǎn)生刀具偏置指令 G41、G42來進行半徑補償。

（3）電腦和控制器兩者補正：電腦和控制器兩者補正是兩者的綜合，一般采用 MasterCAM指定的刀具與實際加工的刀具一致，由電腦補償?shù)毒甙霃街担跈C床控制器中設置刀具磨損補償。

（4）電腦和控制器兩者反向：電腦和控制器兩者反向補正與兩者補正基本相同，只是補正方向相反。

（5）關(guān)：“關(guān)”即不進行刀具補正，刀具中心軌跡和工件實際輪廓重合，生成的程序中沒有刀具補正命令，機床上控制器也不進行補正計算，該補正形式常應用于加工對稱形狀的輪廓工件，如鍵槽、U形槽等。

3.轉(zhuǎn)角過渡

有三個選項，選擇“不走圓角”時，轉(zhuǎn)角處不采用圓弧過渡。選擇“< 135度走圓角”時，則系統(tǒng)在角度小于或等于 135度時的幾何圖形轉(zhuǎn)角處進行圓弧形軌跡切削，大于 135度不進行圓弧形軌跡切削。當選擇“全走圓角”時，系統(tǒng)在幾何圖形所有的轉(zhuǎn)角處均進行圓弧軌跡切削。

4.加工預留量

（1） XY方向預留量：工件側(cè)壁上的預留量，其默認值為 0，可以設置為正值或負值。為了提高加工效率，使用大直徑刀具進行銑削粗加工，在 XY方向設置預留量，這些預留量可通過后面的殘料清角加工方法進行銑削。

（2） Z方向預留量： Z方向預留量是指在粗加工之后在 Z方向預留的量，預留的量通過精加工完成。

5.平面多次銑削

平面多次銑削是在 XY方向分層進行粗銑和精銑（圖3），當外形材料切除余量較大，刀具無法一次加工到定義的外形尺寸時，需要分次進行銑削。分次銑削時要考慮機床及刀具系統(tǒng)的剛性，若切削負荷太大，會導致刀具的壽命降低，甚至造成刀具損壞，應根據(jù)需要切除的余量，計算出粗銑的間距及次數(shù)，粗切削的間距由刀具直徑?jīng)Q定，一般粗切削間距取值為刀具直徑的 60%～ 75%。精修則為精加工的次數(shù)和間距。

6.Z軸分層銑深

Z軸分層銑深是指在 Z方向進行分層粗銑和精銑（圖4），用于銑削 Z軸方向材料厚度較大，無法一次加工到指定深度尺寸的情況。最大粗切深度為粗加工時 Z軸方向每層允許的最大切削深度，刀具在 XY方向切削間距為刀具直徑的60%～ 70%，間距較大，因而在 Z軸方向切削深度取值不能太大，否則容易崩刀，一般取值為 1mm～ 1.5mm。

7.進 /退刀方式

為了使刀具平穩(wěn)地進入和退出工件，MasterCAM的進退刀功能可在刀具切入和切出工件表面時加上進退刀引線和圓弧與輪廓平滑連接，從而防止過切或產(chǎn)生毛邊。進刀、退刀引線長度以刀具直徑的百分比來確定。

三、結(jié)語

MasterCAM各參數(shù)的設置，可通過多訓練、多練習來掌握。在實際加工應用 MasterCAM進行模擬加工時，各參數(shù)的設置要結(jié)合數(shù)控加工工藝知識、參考有關(guān)數(shù)控加工工藝手冊進行設定，需具備一定的實際加工經(jīng)驗，正確設置各參數(shù)，才能編出合理的數(shù)控加工程序，這也是正確設置各參數(shù)的意義所在。endprint