基于MasterCAM的螺紋加工編程技術

陳學斌

(中國電子科技集團公司第四十一研究所，山東 青島 266555)

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基于MasterCAM的螺紋加工編程技術

陳學斌

(中國電子科技集團公司第四十一研究所，山東 青島 266555)

摘要：在微波腔體類零件上，螺紋組孔作為微波信號的輸入輸出接口，其加工精度將直接影響組件的裝配精度，從而影響微波組件的電氣性能。介紹了一種在MasterCAM軟件中，利用數控加工編程軟件的螺旋插補加工功能，進行螺紋高速銑削的加工編程技術。

關鍵詞：微波腔體；螺紋加工；MasterCAM；刀具路徑；NC程序

圖1　螺紋組孔示意圖

螺紋組孔(見圖1)作為微波信號的輸入輸出接口，在微波腔體類零件上經常出現。其螺紋一般為英制螺紋，螺紋與腔體上表面或底面的位置關系一般要求都比較高。

對于此類螺紋組孔中螺紋的精密加工，早期方法[1-2]是在普通車床上采用花盤加角鐵裝夾進行螺

紋的車削加工。這種方法對加工人員的技術水平要求很高，零件裝夾定位復雜，調整費時，加工效率極低，加工的精度也不易保證。

隨著數控加工技術的發展，一種在加工中心或數控銑上，采用參數編程進行螺紋銑削加工的方法[3]逐漸得到應用。這種方法需要手工編制螺紋加工的參數子程序，然后在零件加工主程序中調用該子程序。針對不同規格的螺紋，還需要對子程序中的參數進行修改。這種方法因需要手工編程，往往容易出現差錯。

本文介紹一種在MasterCAM軟件中，應用數控加工軟件的螺旋插補加工功能，進行螺紋高速銑削的加工編程技術。

1螺旋加工(Thread Mill)

螺旋加工(Thread Mill)是指刀具沿著一個直徑為D(螺紋大徑-刀具直徑)、節距為P(螺紋螺距)的螺旋線進行切削，從而完成螺紋的加工[4]。

以微波腔體零件上經常遇到的1/4 in 36牙英制螺紋為例，建立待加工螺紋的中心點或者螺紋大徑作為加工圖素。選擇MasterCAM軟件的螺旋銑削(Thread Mill)加工功能(見圖2)。按提示欄的提示選取相應的加工圖素。加工圖素可以是待加工螺紋的中心點，也可以是該螺紋的大徑。以選取螺紋中心點為例，點擊“確定”后便得到螺旋銑削加工對話框(見圖3)。

圖2　螺旋銑削菜單選項

圖3　螺旋銑削加工對話框

在圖3所示對話框中，設置螺紋大徑(Major thread diameter)為6.35 mm、螺距(Thread pitch)為0.706 mm以及螺紋深度(Thread depth)等各項參數。其中，應特別注意切入/切出圓弧(Entry/exit arc)的設定，應考慮螺紋刀下刀和抬刀時不會產生干涉、能完全退出螺紋的牙形，一般該參數取螺紋大徑與螺紋刀直徑之差的1/2。

確定螺紋類型并選擇螺紋的加工方向(Machining direction)后，點擊“確定”，便可得到螺紋加工刀具路徑(見圖4)。調用相應數控系統的后置處理程序，生成NC加工程序，該程序無須任何手工修改，利用傳輸軟件將其傳到機床控制系統，即可直接用于螺紋的加工。

圖4　螺紋加工刀具路徑

如果將螺紋刀換成普通端銑刀或鏜刀，通過合理設置螺距等參數的數值，也可以用于螺紋組孔上光孔的精密鏜銑加工編程。

2螺旋式輪廓加工(Contour-Ramp)

使用該方法編程，加工圖素為待加工螺紋的大徑D。選擇輪廓銑削(Contour)功能(見圖5)。按提示欄的提示選取加工圖素，點擊“確定”后便得到輪廓加工對話框(見圖6)。

圖5　輪廓加工菜單選項

圖6　輪廓加工對話框

在圖6所示的對話框中選擇螺旋式輪廓加工(Ramp)方式，可出現加工對話框(見圖7)。

圖7　螺旋式輪廓加工對話框

在該對話框中，選取漸降深度(Ramp depth)，并設置其值為螺紋的螺距(0.706 mm)。設置好輪廓加工(contour parameters)各項參數后點擊“確定”，同樣可得到刀具路徑。

合理設置螺紋螺距等參數的數值，換用端銑刀或鏜刀，同樣可以用于螺紋組孔上光孔的精密鏜銑加工。

在MasterCAM軟件中對于光孔的鏜銑加工，使用全圓銑削(circle mill)加工方法會更加簡便。

3技術特點

采用上述2種方法得到刀具路徑后，調用相應數控系統的后處理程序，即可生成螺紋加工的NC程序。與參數編程方法加工螺紋相比，采用上述方法具有下述優點。

1)可以直接得到螺紋加工所需的NC程序。利用加工軟件生成的刀具路徑文件直接后置處理，即可得到加工所需的NC加工程序。不需要手工修改加工主程序，手工編制螺紋加工子程序，以及手工修改子程序中的各項參數值。

2)螺紋加工深度的控制更方便、更精確。采用參數編程的方法加工螺紋時，因為參數子程序的每次循環都應完成一個完整的360°螺旋，所以，螺紋的加工深度應為螺距的整倍數。為了使螺紋加工在深度方向上盡可能地接近底部，常常需要通過調整下刀點的Z坐標值，來控制螺紋加工的結束深度。而使用現在的方法，在加工對話框中直接輸入螺紋的深度值即可。

3)螺紋加工的過程更安全、更高效。該技術充分地發揮了數控加工編程軟件的功能，使得螺紋組孔的數控加工過程更加簡便、更加自動化。

這樣，一方面節省了編程時間，提高了工作效率；同時，也減少了在程序編制過程中因手工修改而出差錯的幾率，避免了可能造成的加工零件的報廢甚至設備事故。

對于在同一加工工位上有多個螺紋組孔的零件，該方法較以往加工方法具有更高的生產效率。

4結語

選用MasterCAM編程軟件的螺旋加工方法(Thread Mill)或螺旋式輪廓加工方法(Contour-Ramp)，可實現微波腔體類零件上螺紋的高速加工，提高了加工編程的效率。上述2種方法編程時參數的設置大同小異，螺紋加工的效果也完全一樣。

參考文獻

[1] 王先逵. 機械制造工藝學[M]. 北京:機械工業出版社,2013.

[2] 龐勇.螺紋加工工藝方法研究[J].新技術新工藝,2014(6):16-19.

[3] 林福,孔艷艷,侯恩光. 基于宏程序的多頭鋸齒形螺紋加工程序應用[J].新技術新工藝,2014(7):4-6.

[4] 孫中柏. MasterCAM 9.1模具設計與加工范例[M]. 北京:清華大學出版社，2005.

責任編輯鄭練

The Machining and Programming Technology of the Threads with MasterCAM

CHEN Xuebin

(The 41st Research Institute of CETC, Qingdao 266555, China)

Abstract：On the microwave cavity part, the threads machining is as an interface for the microwave signal input and output, and the precision of the threads machining directly affects the assembly precision of the module, accordingly affects the electric capability of the waveguide module. The paper introduces the machining and programming technology of the threads with MasterCAM software.

Key words:microwave cavity, threads machining, MasterCAM, tool-paths, NC program

收稿日期：2015-10-09

作者簡介：陳學斌(1970-)，男，工程師，主要從事精密數控加工及工藝等方面的研究。

中圖分類號：TH 16

文獻標志碼:A