基于MasterCAM的螺紋加工編程技術(shù)

陳學(xué)斌

(中國(guó)電子科技集團(tuán)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(shù)

陳學(xué)斌

(中國(guó)電子科技集團(tuán)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(hào)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(shù)控加工編程軟件的螺旋插補(bǔ)加工功能，進(jìn)行螺紋高速銑削的加工編程技術(shù)。

關(guān)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(hào)的輸入輸出接口，在微波腔體類零件上經(jīng)常出現(xiàn)。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(guān)系一般要求都比較高。

對(duì)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(jìn)行螺

紋的車削加工。這種方法對(duì)加工人員的技術(shù)水平要求很高，零件裝夾定位復(fù)雜，調(diào)整費(fèi)時(shí)，加工效率極低，加工的精度也不易保證。

隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，一種在加工中心或數(shù)控銑上，采用參數(shù)編程進(jìn)行螺紋銑削加工的方法[3]逐漸得到應(yīng)用。這種方法需要手工編制螺紋加工的參數(shù)子程序，然后在零件加工主程序中調(diào)用該子程序。針對(duì)不同規(guī)格的螺紋，還需要對(duì)子程序中的參數(shù)進(jìn)行修改。這種方法因需要手工編程，往往容易出現(xiàn)差錯(cuò)。

本文介紹一種在MasterCAM軟件中，應(yīng)用數(shù)控加工軟件的螺旋插補(bǔ)加工功能，進(jìn)行螺紋高速銑削的加工編程技術(shù)。

1螺旋加工(Thread Mill)

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

以微波腔體零件上經(jīng)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(diǎn)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(yīng)的加工圖素。加工圖素可以是待加工螺紋的中心點(diǎn)，也可以是該螺紋的大徑。以選取螺紋中心點(diǎn)為例，點(diǎn)擊“確定”后便得到螺旋銑削加工對(duì)話框(見圖3)。

圖2　螺旋銑削菜單選項(xiàng)

圖3　螺旋銑削加工對(duì)話框

在圖3所示對(duì)話框中，設(shè)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(xiàng)參數(shù)。其中，應(yīng)特別注意切入/切出圓弧(Entry/exit arc)的設(shè)定，應(yīng)考慮螺紋刀下刀和抬刀時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉、能完全退出螺紋的牙形，一般該參數(shù)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(diǎn)擊“確定”，便可得到螺紋加工刀具路徑(見圖4)。調(diào)用相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)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(jī)床控制系統(tǒng)，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(shè)置螺距等參數(shù)的數(shù)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(diǎn)擊“確定”后便得到輪廓加工對(duì)話框(見圖6)。

圖5　輪廓加工菜單選項(xiàng)

圖6　輪廓加工對(duì)話框

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

圖7　螺旋式輪廓加工對(duì)話框

在該對(duì)話框中，選取漸降深度(Ramp depth)，并設(shè)置其值為螺紋的螺距(0.706 mm)。設(shè)置好輪廓加工(contour parameters)各項(xiàng)參數(shù)后點(diǎn)擊“確定”，同樣可得到刀具路徑。

合理設(shè)置螺紋螺距等參數(shù)的數(shù)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(duì)于光孔的鏜銑加工，使用全圓銑削(circle mill)加工方法會(huì)更加簡(jiǎn)便。

3技術(shù)特點(diǎn)

采用上述2種方法得到刀具路徑后，調(diào)用相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的后處理程序，即可生成螺紋加工的NC程序。與參數(shù)編程方法加工螺紋相比，采用上述方法具有下述優(yōu)點(diǎn)。

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(xiàng)參數(shù)值。

2)螺紋加工深度的控制更方便、更精確。采用參數(shù)編程的方法加工螺紋時(shí)，因?yàn)閰?shù)子程序的每次循環(huán)都應(yīng)完成一個(gè)完整的360°螺旋，所以，螺紋的加工深度應(yīng)為螺距的整倍數(shù)。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(diào)整下刀點(diǎn)的Z坐標(biāo)值，來控制螺紋加工的結(jié)束深度。而使用現(xiàn)在的方法，在加工對(duì)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(shù)充分地發(fā)揮了數(shù)控加工編程軟件的功能，使得螺紋組孔的數(shù)控加工過程更加簡(jiǎn)便、更加自動(dòng)化。

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

對(duì)于在同一加工工位上有多個(gè)螺紋組孔的零件，該方法較以往加工方法具有更高的生產(chǎn)效率。

4結(jié)語(yǔ)

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(shí)現(xiàn)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(shí)參數(shù)的設(shè)置大同小異，螺紋加工的效果也完全一樣。

參考文獻(xiàn)

[1] 王先逵. 機(jī)械制造工藝學(xué)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[2] 龐勇.螺紋加工工藝方法研究[J].新技術(shù)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(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝,2014(7):4-6.

[4] 孫中柏. MasterCAM 9.1模具設(shè)計(jì)與加工范例[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，2005.

責(zé)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(jiǎn)介：陳學(xué)斌(1970-)，男，工程師，主要從事精密數(shù)控加工及工藝等方面的研究。

中圖分類號(hào)：TH 16

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A