MasterCAM 的數(shù)控加工工藝研究分析

楊林波

（晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉城 048000）

1 MasterCAM 的數(shù)控加工發(fā)展概況

據(jù)統(tǒng)計，大約80%以上的機(jī)械零件是由凹槽（口袋形）銑削加工而成，因此，凹槽銑削刀具路徑的自動生成及規(guī)劃就成為當(dāng)前制造業(yè)重要的研究對象。

MasterCAM 是整合CAD 與CAM 的最實用的一套軟件，它主要利用CAD 模塊繪制2D 與3D 圖形，并通過規(guī)劃的刀具路徑及參數(shù)來銑削所要的工件；它不但可以產(chǎn)生較精確的刀具路徑，而且還可以在實體上進(jìn)行加工，具有完整的刀具庫及加工參數(shù)資料庫，在實際的生產(chǎn)加工中還有多種加工方式及后處理的功能，能夠滿足NC程序的需要。

在數(shù)控加工系統(tǒng)的各模組生成刀具路徑之前，應(yīng)進(jìn)行工件、刀具及材料參數(shù)的設(shè)置，其材料的設(shè)置與銑床加工系統(tǒng)相同，但工件和刀具的參數(shù)設(shè)置卻與銑床加工有較大的不同。車床系統(tǒng)中幾何模型的繪制方法與銑床系統(tǒng)中幾何模型的繪制方法有所不同，前者只需用繪制零件圖形的一半，當(dāng)生成刀具路徑后，可以用操作管理器進(jìn)行刀具路徑的編輯、刀具路徑模擬、仿真加工模擬以及后處理等操作。

2 MasterCAM 的數(shù)控加工工藝

在運(yùn)用MasterCAM 的數(shù)控加工中，選擇“車床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單中的“徑向車削”選項，可調(diào)用挖槽模組。挖槽模組可以在垂直車床的主軸方向或端面方向車削凹槽。在挖槽模組中，系統(tǒng)提供了多種定義加工區(qū)域的方法，包括凹槽外形、粗車參數(shù)及精車參數(shù)設(shè)置。

2.1 定義加工模型

首先進(jìn)行“徑向車削”選擇，然后打開“徑向車削的車槽選項”對話框。該對話框有以下4種幾何模型的加工方法來定義挖槽加工區(qū)域形狀。

（1）在繪圖區(qū)選取1點，將該選取點作為挖槽的一個起始角點。實際加工區(qū)域大小及外形還需通過設(shè)置挖槽外形來進(jìn)一步定義。

（2）在繪圖區(qū)選取2個點，通過這2個點來定義挖槽的寬度和高度。實際的加工區(qū)域大小及外形還需通過設(shè)置挖槽外形來進(jìn)一步定義。

（3）在繪圖區(qū)選取3條直線，選取的這3條直線為凹槽的3條邊，僅可以定義挖槽的寬度和高度。同樣，實際的加工區(qū)域大小及外形也需通過設(shè)置挖槽外形來進(jìn)一步定義。

（4）在繪圖區(qū)選取兩個串連來定義加工區(qū)域的內(nèi)外邊界。這時挖槽的外形由選取的串連定義，在挖槽的外形設(shè)置中只設(shè)置挖槽的開口方向，且只能使用挖槽的粗車方法加工。

2.2 加工區(qū)域與凹槽形狀

挖槽的形狀及開口方向可以通過“車床－徑向粗車”對話框中的“徑向車削的型式參數(shù)”選項卡來設(shè)置。設(shè)置挖槽外形的“徑向車削的型式參數(shù)”選項卡，當(dāng)采用“串連（Chain）”選項來選取加工模型時，其“徑向車削的型式參數(shù)”選項卡中沒有外形參數(shù)的設(shè)置，如圖1所示。

2.2.1 設(shè)置挖槽開口方向

可用“切槽角度”選項組設(shè)置挖槽的開口方向。可以直接在“角度”輸入框中輸入角度或用鼠標(biāo)選取圓盤中的示意圖來設(shè)置挖槽的開口方向；也可以選取系統(tǒng)定義的幾種特殊方向作為挖槽的開口方向。

對于外徑其切外槽的進(jìn)給方向為－X，角度為90°；內(nèi)徑切內(nèi)槽的進(jìn)給方向為＋X，角度為－90°；端面的切端面槽的進(jìn)給方向為－Z，角度為0°；背面的切端面槽的進(jìn)給方向為－Z，角度為180°；進(jìn)刀方向通過在繪圖區(qū)選取一條直線來定義挖槽的進(jìn)刀方向；底線方向通過在繪圖區(qū)選取一條直線來定義挖槽的端面方向。

圖1 設(shè)置挖槽外形及開口方向

2.2.2 定義挖槽外形

系統(tǒng)通過設(shè)置挖槽的寬度、高度、錐角度和圓角半徑等參數(shù)來定義挖槽的形狀。若內(nèi)、外角位置采用倒直角方式，則需通過“切槽的倒角設(shè)定”對話框來設(shè)置倒角外形?！扒胁鄣牡菇窃O(shè)定”對話框包括倒角的寬度、高度、角度、底部半徑和頂部半徑等參數(shù)的設(shè)置。其中寬度、高度、角度3個參數(shù)只需設(shè)置其中的2個，系統(tǒng)會自動計算出另一個參數(shù)值的大小。

用“串連”選項來定義加工模型時，不用進(jìn)行挖槽外形的設(shè)置；而用“2點”和“3線”選項來定義加工模型時，不用設(shè)置挖槽的寬度和高度。

2.3 快捷車削加工

選擇“車床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單中的“簡式”選項可調(diào)用簡式模組。簡式模組可以進(jìn)行粗車、精車或徑向加工。采用該模組生成刀具路徑時，所需設(shè)置的參數(shù)較少，一般用于形狀簡單的粗車、精車或挖槽加工，使用快捷方便。

2.4 快捷粗車加工

在“車床的簡式加工”子菜單中選擇“粗車”選項可進(jìn)入簡式粗車加工對話框，其刀具設(shè)置方法與粗車模組相同。點擊“簡式粗車的參數(shù)”選項卡，設(shè)置簡式粗車加工特有參數(shù)。該選項卡的參數(shù)設(shè)置比粗車模組參數(shù)要簡單，其各參數(shù)的設(shè)置方法與粗車模組中對應(yīng)參數(shù)的設(shè)置相同。

2.5 快捷精車加工

在“車床的簡式加工”子菜單中選擇“精車”選項可進(jìn)行快捷方式的精車加工參數(shù)設(shè)置。采用該方式進(jìn)行加工時，可先不選取加工模型，選擇一個已粗車加工過的模型作為快捷精車加工的對象；也可以選中“串連”單選鈕后，單擊“串連”按鈕在繪圖區(qū)選取加工模型，如圖2所示。

圖2 挖槽模組精車參數(shù)設(shè)置

2.6 快捷挖槽加工

在“車床的簡式加工”子菜單中選擇“徑向車削”選項，可進(jìn)行快捷方式的挖槽加工。設(shè)置該方式進(jìn)行加工與使用挖槽模組進(jìn)行加工的方法基本相同，也需先選取加工模型，然后再進(jìn)行挖槽外形設(shè)置及粗車和精車參數(shù)的設(shè)置。

定義加工模型時，只有“1點”、“2點”和“3直線”這3種方式來定義凹槽位置與形狀?！昂喪綇较蜍囅鞯男褪絽?shù)”選項卡用于設(shè)置挖槽的形狀。該選項卡中各參數(shù)的設(shè)置方法與挖槽模組中挖槽外形的設(shè)置方法相似。

快捷挖槽加工的粗車參數(shù)和精車參數(shù)安排在一個選項卡中進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置粗車參數(shù)和精車參數(shù)的“簡式徑向車削的參數(shù)”選項卡。該選項卡中各參數(shù)的設(shè)置方法與挖槽模組中粗車參數(shù)和精車參數(shù)的設(shè)置方法相同。

2.7 鉆孔加工

“車床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單中的“鉆孔”選項為鉆孔加工模組。車床加工系統(tǒng)的鉆孔模組和銑床加工系統(tǒng)的鉆孔模組功能相同，主要用于鉆孔、鉸孔或攻螺紋。但其加工的方式不同，在車床的鉆孔加工中，刀具僅沿Z 軸移動而工件旋轉(zhuǎn)；而在銑床的鉆孔加工中，刀具沿Z 軸移動并旋轉(zhuǎn)，如圖3所示。

圖3 鉆孔模組參數(shù)設(shè)定

在車床的鉆孔模組中同樣提供了8種標(biāo)準(zhǔn)形式和12種自定義形式加工方式。設(shè)置車床鉆孔模組特有參數(shù)的選項卡，該選項卡各參數(shù)設(shè)置與銑床鉆孔模組相同，所不同的是在銑床鉆孔模組中中心孔位置是在繪圖區(qū)選取，而在車床鉆孔模組中中心孔位置通過“鉆孔位置”選項或輸入坐標(biāo)值來設(shè)置。鉆孔加工操作步驟如下：①在主菜單中順序選擇“鉆孔”選項；②系統(tǒng)打開“車床－鉆孔”對話框，在刀具列表中選擇直徑Φ8mm 麻花鉆“刀具參數(shù)”選項卡的刀具參數(shù)；③打開“深孔鉆－無啄鉆”選項卡，設(shè)置鉆孔參數(shù)，其中鉆孔深設(shè)置為15mm；④單擊“車床－鉆孔”對話框中的“確定”按鈕，系統(tǒng)返回“車床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單，選擇進(jìn)入“操作管理器”，單擊“刀具路徑模擬”進(jìn)行刀具路徑檢驗，生成刀具路徑；⑤在“操作管理器（Operations）”中單擊“實體切削驗證（Verify）”進(jìn)行仿真加工檢驗；⑥退出操作管理器，保存文件。

3 結(jié)語

綜上所述，在MasterCAM 軟件作業(yè)環(huán)境下，以各種條件進(jìn)行刀具路徑規(guī)劃，以尋求最佳刀具路徑。

［1］ 王曉英.基于cimation的模具數(shù)控程序優(yōu)化設(shè)計［D］.成都：四川大學(xué)，2005：39－42.

［2］ 穆以東.數(shù)控銑削刀具路徑優(yōu)化系統(tǒng)研究及實驗分析［D］.北京：北京工商大學(xué)，2007：25－30.

［3］ 趙長明.數(shù)控加工工藝及設(shè)備［M］.北京：高等教育出版社，2003.