Mastercam 2D動態銑削在數控銑大賽中的應用

劉磊

摘 要：近幾年的數控銑比賽中，采用Mastercam軟件進行編程的參賽隊，往往會有一定的軟件優勢，其原因就在于：采用Mastercam的2D動態銑削技術，在比賽中可以成倍的縮短開粗的時間，而節省下來的時間可以更好的保證加工精度，從而取得更好的成績。

關鍵詞：Mastercam 2D動態銑削；數控銑；技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.215

雖然Mastercam的動態銑削技術包括：2D動態銑削和3D動態銑削，但由于現在的數控銑比賽零件大多是2D線框造型，比賽的主要內容多為零件二維精度，所以在開粗時基本上使用2D動態銑削為主。本文主要介紹Mastercam X9版的2D高速動態銑削，并說明在大賽中使用的主要技術。

1 概念

Mastercam的2D動態銑削刀具路徑，充分利用刀具切削刃長度，切削深度可以達到2-3倍刀具直徑，加工時可以不用Z向進行分刀，實現刀具的高速切削。此刀路的主要特點是：開粗加工效率很高，能最大限度的提高材料去除率，并降低刀具磨損；保證刀具負載的恒定，可防止加工時斷刀；由于排屑流暢，大部分熱量被切屑帶走，工件加工中溫升很小，同時刀具的熱量積累也比較小。

在加工硬度較高的材料如鋼件時，刀具壽命和切削的效率都可以成倍的提高。此外，經過實測使用較小的刀具而在切削效率方面的損失比較小，這樣可以使用較小的刀具進行加工，避免因使用大刀造成刀具成本上升和因增加工清角工序而導致的加工效率的下降。

2 在數控銑大賽中2D動態銑削的常用技術

數控銑比賽中，提高開粗效率和精加工準確性有關的操作，是數控銑比賽中的制勝法寶，在反復的實踐中認為通過以下幾方面的合理使用，可以有效提高大賽的成績。

2.1 線框建模

平面件建模一般采用線框模型，因為建模效率高。建模時要充分利用圖層這個工具，一般采用圖形在一個圖層上繪制，不同高度上的截面形狀應該通過【轉換】菜單下的【平移】命令，平移到其它圖層來獲得，然后根據空間線框模型進行加工。這樣處理有這樣幾個優點：整體的平面圖形只有一個，線框模型從一個圖形通過空間平移獲得，容易保證空間線框模型的正確性；零件的Z值深度加工時通過線框模型來保證，在加工中可以直接使用。下圖的圖1和圖2就是空間的線框模型。有了線框模型使用2D動態銑時需要注意以下幾點的使用：

2.2 自動識別島嶼高度

這個選項的使用與線框的選取有一定的關系，Mastercam X9版選線與以前的版本有較大的區別。線框一般分為“加工范圍”“避讓范圍”，其余范圍是控制刀具活動的。“加工范圍”一般指最大的環（毛坯），如果允許刀具在其外側，就是開放的；如只能在內部運動就是封閉的（類似挖槽加工）。“避讓范圍”，就是島嶼，進入島嶼的范圍就是“過切”。

如圖1，選最大的環為加工范圍，類型是開放的，其余的環是避讓范圍。設置好刀具后，生成的加工軌跡如圖1，雖然所有的島嶼都按要求畫到不同的高度上，但在刀路中似乎不起作用。

在2D高速動態銑削的切削參數中，“切削參數”下有“Z分層切削”，打開后可以鉤選“使用島嶼深度”，具體含義看圖示就可明白，完成生成的刀軌如圖2。由于線框模型是空間線框模型，所以可以一次性生成所有粗加工刀路軌跡。通過修改余量和XY向的步距還可以用這個刀路進行端面加工的精加工程序，以保證各個平面的Z向深度。

2.3 微量提刀技術

微量提刀是指刀具回退時的有關設置，在切削參數中可以找到微量提刀的對話框，其中提刀距離是指刀具完成加工回退時離開工件表面的距離，默認的值就比較合適，而下面的進給速度是指回刀的速度，由于回刀時刀具沒有切削材料，加大這個速度可以有效的提高加工效率，一般要大于切削的速度才比較合理。這里需要注意：回退并不是以快進的速度進行的，因為以快進的速度回退時，刀具的軌跡與機床各個軸的運動速度有關，為了保證安全才使用進給速度進行，這樣才能準確的保證刀具軌跡的正確性。

2.4 圓弧過濾公差

這一項設置經常被加工者所忽略，但這項設置對于MasterCam軟件而言是一個十分重要的高級選項。這項參數沒打開時，刀具路徑中很多類似圓弧的曲線是以直線方式近似的，在給定的加工公差之下刀路點位非常多，這就造成后置生成的程序量非常大。在加工時由于程序量比較大，DNC加工時就很容易因傳輸跟不上機床的加工速度造成機床“抖動”，個別情況下甚至因機床抖動，而造成刀具折斷。所以，通過這個參數的合理設置，可以將很多類似圓弧的直線過濾成圓弧，并在合理的設置下使刀軌更加光順，同時加工程序也更加小巧。只有合理設置這個參數，使機床真正能發揮出2D動態銑的優勢。

勾選線/圓弧過濾設置和平滑設置后，切削公差、線/圓弧公差、平滑公差三個框才能輸入數據，默認只開啟切削差。總公差根據加工的精度要求進行確定，總公差越小計算時間會越長。通常切削公差和線/圓弧公差設置成35%比較合理，此時平滑公差自動變為30%，此時機床的加工效果比較好。

3 總結

2D動態銑削技術是數控銑削編程技術的最新發展，它可以有效的提高開粗的效率。由于在提高效率的同時，可以使用較小的刀具，并有效的提高刀具的使用壽命，可以減少訓練時的刀具費用。動態銑削和高速加工是目前銑削技術的最新發展，合理的利用這些新技術在實際生產中可以提高加工效率降低加工成本，在數控大賽中也是參賽隊伍取勝法寶。endprint