MasterCAM 的刀具手柄電極數控加工改進

陳家福

（湛江市技師學院，廣東 湛江524000）

1 概述

當前，隨著我國工業制造業水平的不斷提高，數控加工設備也得到了廣泛的普及與推廣，在制造業轉型升級發展的背景下，市場對產品質量的要求不斷提高，這也要求生產相關的設備、軟件與之相匹配。數控加工設備的應用不僅要在產品外觀、質量等性能方面滿足生產需要，同時還應創造良好的生產經濟效益。加工中心工序編程采取的方法不同，將會影響工件的加工質量、經濟性和效率性，所以應首先做好工藝分析和刀路規劃，使工藝內容具體化，具有高的嚴密性，同時注重加工的適應性，選擇正確的加工方法和加工內容。首先應確保產品的加工以及表面粗糙精度，同時還應進一步優化刀路行程和加工路線結構，最大化避免道具空行程，進而提高產品加工效率。

2 刀具手柄型腔電極的加工工藝分析

2.1 加工刀具手柄型腔電極零件圖（如圖1所示）。

圖1

2.2 產品電極加工工藝分析

首先，應選擇與產品、設備以及加工電極相匹配的幾何模型，之后就應從整體角度對加工工藝進行規劃。此電極的表面由不用的曲面構成，且曲面較為復雜，因此在工藝參數的選擇時除基礎指標外還應重點考察材料的強度以及變形情況、幾何形狀、精度以及表面粗糙度與質量。所以采用先粗加工后精加工的方式。加工工藝安排如下：銑削外形輪廓→進行曲面粗加工→進行曲面半精加工→最后精加工。

2.2.1 外形銑削加工。采用大口徑刀具、大步距、大行距、大切削深度，去除手柄周邊余量，為加工節省時間，提高產品生產率。

2.2.2 曲面粗加工。去除手柄曲面部分大部分余量，加工余量的設置符合各項工序要求，過大或過小都會影響后續的加工：加工余量過大會導致加工表面更加粗糙，影響產品精度。過小則會對產品的壽命產生影響；在加工時應同時采用多層銑削功能設置層的深度。結合產品外形考慮，可使用挖槽粗加工，平行銑削加工或等高外形粗加工。

2.2.3 曲面半精加工。粗加工后，產品加工表面的刀痕仍較為粗糙，應力較大，會發生變形現象，因此應對其進行進一步加工。相對于粗加工而言，半精加工的參數設置較少，其主要目的在于消除產品的應力變形，為后續的精加工做好準備。因考慮到電極的形狀結構，采用平行銑削精加工方法。

2.2.4 曲面精加工。精加工的加工計劃應略小于圖樣設計，包括步距、行距和走到公差都應進一步精確，如此在才能夠保證電極的精度和質量。精加工的重點難點是手柄上的曲面和平面之間的部分。這一部分的精加工的時間較長，為保證加工效率，應采用平行銑削加工精加工。綜上所述，在進行加工時應選擇一塊140mm×45mm×25mm 長方形紫銅毛坯，裝夾工具選用是平口虎鉗，加工原點定在電極塊對稱中心上表面。

2.3 零件加工重難點

2.3.1 銑削外形輪廓時會出現走空刀現象,延長了加工工時。如圖1 所示。解決方法：經分析圖形尺寸和毛坯尺寸，知道毛坯三個角余量比較多，可以采用構線法形成刀路快速清除掉大部分余量結果見圖2。

圖2

2.3.2 粗加工時常采用常規編制程序（平行銑削加工或挖槽粗加工方法），平行銑削加工會造成提刀停頓特別多，挖槽粗加工方法會造成加工剩下的加工余量很大，即使嘗試高速切削、等距環切、螺旋切削等切削方式效果都不好，仍有很多余量加工不到，解決方法：采用等高外形粗加工進行加工。

2.3.3 加工中出現刀痕現象

圓弧曲面精加工時采用平行銑削編程，而下邊四周的斜面是使用粗加工等高銑削編程。在等高銑削加工完成后，機床會對主軸的圓跳動進行檢查，這種現象都是機床允許的，因此在下一步銑削完成后就會使曲面與斜面之間就會產生接刀痕。

2.3.3.1 在允許的范圍內更改為使用大直徑球頭刀具，裝夾時控制好刀具伸出長度，以提高刀具剛性，提高安裝刀具的精度，這樣就能減少刀痕的產生。2.3.3.2 因為刀痕由平行銑削的曲面與等高銑削的斜面產生的，所以可以在等高銑削參數里面修改，將等高銑削參數-最大切削間距縮小，這樣就能消除接刀痕的產生。2.3.3.3 刀具磨損，直徑已經變小，應準確測量刀具的直徑并輸入該加工參數，這樣在加工時就能減少刀痕的產生。

2.3.3.4 增加一次精加工，亦能使殘跡消除。采用上述方法能消除刀痕，使曲面質量得到明顯的提升。

3 手柄型腔電極加工中心加工過程

3.1 外形輪廓加工

采用構線法形成刀路快速清除掉大部分余量，選用的刀具為￠12 的高速鋼平刀，進給速度設為1250mm/min,下刀速度設為120mm/min, 提刀速度設為1400mm/min,主軸轉速2200r/min，不再設置安全平面（即安全高度）返回平面（即返回高度）設為50mm，進刀平面（即工作進給高度）設為2mm（下面所有加工中三個高度的設置與此處一致）；補償類型為計算機補償方式，選左補償。切削深度直接選擇底面，深度最大切削量為2，外形不分層。其它采用默認值，結果見圖3；接著采用外形銑削，選用的刀具為￠10 的高速鋼平刀，切削深度直接選擇底面，并選用圓弧進刀/退刀，深度最大切削量為2，外形分2 層，切削間距設為5mm,其它設置與上同，結果見圖3。

圖3

3.2 曲面粗加工

采用等高外形粗加工，還是使用￠12 高速鋼平刀。第一，設置刀具參數：主軸轉速為2500r/min，切削進給設置為1800mm/min，下刀速度設置為110mm/min，提刀速度設為1300mm/min。第二，設置曲面加工參數：加工面預留0.5mm，其它參數設置和外形輪廓加工相同。第三，設置等高外形精加工參數：最大z 軸進給量為1mm，整體誤差0.025，采用順銑切削方式，其余為默認值。

3.3 曲面半精加工

采用φ8 球頭刀采用平行銑削精加工方式進行曲面精加工。第一，設置刀具參數：主軸轉速2500r/min，進給率1500mm/min，下刀速率100mm/min，提刀速率1500mm/min。第二，設置曲面加工參數：加工面預留0.1mm，其余參數與刀具參數相同。第三，平行銑削精加工參數：整體誤差0.025，采用雙向切削加工，最大切削間距為0.2mm，加工角度135°。

3.4 曲面精加工

使用φ10 球頭刀采用平行銑削精加工方法進行曲面精加工。第一，設置刀具參數：主軸轉速2500r/min，進給率1000mm/min，下刀速率100mm/min，提刀速率1500mm/min。第二，設置曲面加工參數：加工面預留-0.01mm，其余參數與刀具參數相同。第三，設置平行銑削精加工參數：整體誤差0.025，采用雙向切削加工，最大的切削間距為0.1mm，加工角度60°，結果見圖4。

圖4

注意事項:過切是mastercam 經常會發生的問題，千萬要小心。過切可能出現在多曲面開粗、光刀、刀路修剪、外形、挖槽時，即使參數設定，立體圖都正確，也有可能發生，有些是軟件本身的失誤，最主要的檢查方法是將刀路模擬一遍，在頂視圖、邊視圖反復檢查，沒有檢查的刀路不允許上機。

結束語

根據對刀具手柄電極零件的加工中心削工藝探索，采用合理的加工工藝過程，筆者終于改變了廠里之前對于加工刀具手柄電極時所產生的耗時多、質量不好、廢品多的現象，為工廠提高了生產效率，降低了生產成本。