Mastcam編程技巧與吸塑模具表面質(zhì)量

王軍峰

（添迪制品廠，廣東東莞 523087）

隨著國內(nèi)大量機(jī)械、電子對(duì)中間傳送環(huán)節(jié)的需求，對(duì)吸塑盒的需求量大量增加，由此產(chǎn)生的吸塑模具的機(jī)械生產(chǎn)也增加了。由于大量計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）軟件的流行，使吸塑模具的程序編制也變得相對(duì)簡(jiǎn)單起來。在編制吸塑模具程序時(shí)，合理的工藝和編程技巧會(huì)大大改善模具的表面質(zhì)量。以下以計(jì)算機(jī)輔助制造軟件Mastcam為例來探討吸塑模具程序編制對(duì)模具表面質(zhì)量的影響。

1 改善模具表面加工質(zhì)量的編程技巧

CNC加工后的模具，如果表面質(zhì)量好，可以省去后工序修模的大量工作，最重要的是可以改善塑料吸塑后產(chǎn)生的吸塑盒的外觀和尺寸。Mastcam編程時(shí)改善模具表面質(zhì)量的主要方式有粗、精加工的合理設(shè)置，進(jìn)、出刀方式，曲面的模式選擇，尖角處的圓弧走刀處理等，以下詳細(xì)說明。

1.1 粗、精加工的合理設(shè)置。

通常的吸塑模具需要去除大量的材料，隨著內(nèi)應(yīng)力改變模具會(huì)產(chǎn)生稍許變形。有些經(jīng)驗(yàn)不足的技術(shù)人員往往注意不到模具變形及刀具對(duì)刀時(shí)的誤差，在設(shè)定開粗模式的時(shí)候未設(shè)置底面余量，導(dǎo)致加工后的模具接刀痕跡大，需要修?；蛘叻倒?，影響表面質(zhì)量，所以合理的設(shè)置是必須的。

Mastcam軟件對(duì)于模具開粗已經(jīng)給了一些模式使用，合理利用其中的設(shè)置，可以加工出高質(zhì)量的模具。

以圖1模具為例。打開Mastcam，按照如下選擇：MAIN MENU→TOOLPATHS→SURFACE→ROUGH→POCKET。選擇全部面，設(shè)置好其邊界、下刀點(diǎn)等參數(shù)。然后選擇圖2中的Rough parameters菜單中的cut depths按鈕。

進(jìn)入Cut Depths菜單（圖3），有兩種設(shè)置模式：Absolute（絕對(duì)）和Incremental（增量）。如果選擇Absolute模式，則開粗的刀具會(huì)將各高度加工到位，精加工刀具加工后會(huì)產(chǎn)生接刀。且產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力釋放后，高度尺寸有變化，加工的模具尺寸會(huì)不符合要求。所以在模具加工時(shí)一般選用Incremental模式。

選擇 Incremental模式后，點(diǎn)擊 Critical depths按鈕，在模具上選擇開粗的各個(gè)高度。選擇各高度后，可以看出，最小的深度是-3.0 mm，那么我們可以把Adjustment to top cut設(shè)置為2.85 mm，留下0.15 mm精加工。Adjustment to other cuts設(shè)置為0.15 mm，這樣各個(gè)高度都會(huì)有0.15 mm余量。然后再用精刀將這些面進(jìn)行一遍精加工。則加工后的產(chǎn)品各高度面將非常光滑，且開粗后內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)釋放，各高度尺寸將符合尺寸要求。

1.2 進(jìn)、出刀的合理設(shè)置

合理的進(jìn)、出刀設(shè)置也對(duì)工件表面加工質(zhì)量有很大影響。仍然以圖1的模具為例，來講解Mastcam加工吸塑模具進(jìn)、出刀具的合理設(shè)置。

進(jìn)入Mastcam輪廓銑削模式（圖4），點(diǎn)擊Lead in/out按鈕前的空白框，激活此按鈕，然后單擊進(jìn)入（圖5）。

進(jìn)、出刀設(shè)置有很多參數(shù)，主要關(guān)注一些常用的。Enter/Exit at midpoint in closed contour參數(shù)是默認(rèn)打開的，打開此參數(shù)后進(jìn)、出刀將從所選線的中間開始進(jìn)刀和出刀。因?yàn)檫M(jìn)刀時(shí)工件余量大、刀具受力大、向外偏移多，而出刀時(shí)工件余量小、刀具受力小、向外偏移少，這兩者之間的差異極易產(chǎn)生接刀痕跡，所以一般將此參數(shù)關(guān)閉。

在Entry和Exit選項(xiàng)中有兩個(gè)參數(shù)比較重要，分別是Perpendicula（垂直）和Tangent（切線）。Perpendicula進(jìn)、出刀方式因刀具突然受力增大，也容易使刀具在進(jìn)刀時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致接刀痕跡產(chǎn)生，不是理想的方式。所以一般情況下將選用Tangent方式，為減少時(shí)間的浪費(fèi)并減小接刀痕跡，建議將Length和Arc設(shè)置為刀具直徑的10%～20%。

有時(shí)候需要給定確定點(diǎn)下刀，則需要將Use entry point和Use exit point參數(shù)打開，然后選擇你需要的下刀點(diǎn)即可。

1.3 曲面加工的模式選擇

吸塑模具中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大量的曲面需要加工，在Mastcam中有多個(gè)曲面加工模式可以選擇。但不同的模式加工出來的模具曲面質(zhì)量會(huì)有很大的不同，所以選擇合適的模式對(duì)加工后的模具表面質(zhì)量也是有很大影響的。

Mastcam中精加工有多種曲面加工模式，常用的是Contour（輪廓）模式，Parallel（平行）模式和Radial（放射）模式，就以該3種模式探討一下不同模式的加工效果。

（1）Contour（輪廓）曲面模式是等高切削加工，通常用在斜面角度小的時(shí)候。角度越小，加工出的表面效果越好，反之則越差。圖6為程序參數(shù)相同、工件角度不同的立銑刀加工效果，可以明顯看出角度越小則加工得越細(xì)，表面也越光滑。其中粗線為工件實(shí)際形狀，細(xì)線為加工后的形狀。

通過 Main menu→Toolpaths→Surface→Finish→Contour進(jìn)入曲面輪廓切削模式，選擇好需要加工的曲面和保護(hù)面，設(shè)置好各高度及刀具，然后進(jìn)入Finish contour parameters，見圖 7。

在Finish contour parameters中需要注意幾個(gè)參數(shù)：Maximum stepdown參數(shù)是設(shè)置每次輪廓切削下刀的深度，其大小根據(jù)模具的實(shí)際需要設(shè)置；Direction of open contours參數(shù)下有兩個(gè)選擇項(xiàng)，One way和Zigzag，其中One way是程序走完一刀后抬刀繼續(xù)回到原來方向下刀，而Zigzag則走完一刀后不抬刀，直接在該位置下刀，會(huì)節(jié)省加工時(shí)間。最后將Optimize cut order參數(shù)打開，軟件會(huì)自動(dòng)優(yōu)化程序。

（2）Parallel（水平）曲面模式是水平方向等距切削加工，與Contour模式相反，通常用在斜面角度大的時(shí)候。角度越大，加工出的表面效果越好，反之則越差。圖8為程序參數(shù)相同工件角度不同加工出來的效果，可以明顯看出角度越大則加工得越細(xì)，表面也越光滑。其中粗線為工件實(shí)際形狀，細(xì)線為加工后的形狀。其具體選擇和參數(shù)設(shè)置與Contour曲面模式類似。

（3）Radial（放射）曲面模式是給定點(diǎn)和給定每次改變角度以及起、終角度，然后呈放射切削的加工模式，在加工球面時(shí)，比Contour和Parallel模式有更大的優(yōu)勢(shì)。

Contour模式在加工球面時(shí)，其頂點(diǎn)曲率變化小，導(dǎo)致高度方向變化小，加工后頂點(diǎn)附近粗糙，整個(gè)球面高度方向成波浪形，加工效果差。Parallel模式與Contour模式相反，球面最中間位置水平方向變化小，加工后其中間位置粗糙，加工效果也差。而Radial呈射線加工，各個(gè)方向都可以照顧到，在同等的時(shí)間內(nèi)加工效果是最好的。

通過 Main menu→Toolpaths→Surface→Finish→Radial進(jìn)入曲面放射切削模式，選擇好需要加工的曲面和保護(hù)面，設(shè)置好各高度及刀具，然后進(jìn)入Finish radial parameters，見圖 9。

在Finish radial parameters菜單中需要留意幾個(gè)參數(shù)設(shè)置：Max angle increment參數(shù)是設(shè)置每次放射加工的角度，如果設(shè)置為1.0，則以每1°為一個(gè)加工面，設(shè)置的數(shù)字越小，則加工得越細(xì)，其表面質(zhì)量也越好；Start distance參數(shù)是設(shè)置開始距離；Start angel為第一條放射加工線開始角度的設(shè)置；Sweep angel為需要加工的總角度。

1.4 尖角處的圓弧走刀處理

在吸塑模具的加工中，經(jīng)常會(huì)有大量的尖角需要加工，在加工尖角時(shí)有兩種走刀方式：一種是刀具在尖角處走直線，這種方式會(huì)導(dǎo)致尖角處過于鋒利，吸塑時(shí)不容易吸附，且容易產(chǎn)生披鋒（邊角未去除的殘余金屬），加工出模具的這些位置還需要打磨，不是合理的加工方法；另一種是刀具在尖角處走圓弧，這種方式尖角不至于過于鋒利，容易吸附，且不會(huì)產(chǎn)生披鋒。兩種走刀模式見圖10。

尖角處的走刀方式設(shè)置如下。進(jìn)入Contour銑削模式，其中Roll cutter around參數(shù)即控制尖角處的走刀方式，其中有None、Sharp、All3種模式：None即不打開此參數(shù)，尖角處刀具走直線；Sharp模式即所有尖角處刀具走圓??；All模式則所有選擇的線條刀具都走圓弧。通常我們選擇All即可（圖11）。

2 結(jié)語

本文通過Mastcam軟件編程的一些技巧來改善吸塑模具的加工質(zhì)量，通過以上闡述的一些技巧，在編制程序的時(shí)候靈活應(yīng)用，可使加工出的吸塑模具表面質(zhì)量大幅度提高。