CAXA與Mastercam在平面數(shù)控銑加工中質(zhì)量與效率的比較研究

摘 要：文章以平面數(shù)控銑加工為例，借助CAXA，MASTERCAM9.0軟件，采用相同的平面加工方法和有關(guān)參數(shù)，對兩種軟件在加工表面質(zhì)量、加工效率等特性進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，以便尋求更好的造型、數(shù)控程序生成的方法，為同類的平面加工提供一些借簽。

關(guān)鍵詞：CAXA；Mastercam；平面加工；質(zhì)量；效率；比較

1 概述

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)向縮短周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量方向發(fā)展。在機(jī)械制造領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)的相互結(jié)合與滲透，產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（Computer Aided Design and Manufacturing），這樣的一門綜合性應(yīng)用技術(shù)，簡稱CAD/CAM。

它具有效率高、功能強(qiáng)，加工質(zhì)量高等特點(diǎn)。文章主要是通過 CAXA＼Mastercam的運(yùn)用，使我們掌握零件的繪制、模擬加工，數(shù)控程序的生成。從而學(xué)會(huì)CAXA＼Mastercam在加工中的應(yīng)用，并學(xué)會(huì)在不同使用場合上選用不同的軟件的方法。

如何使數(shù)控軟件生成的程序能提高平面的加工質(zhì)量和效率是數(shù)控銑加工技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。在相關(guān)的研究文獻(xiàn)報(bào)道中，深入、系統(tǒng)、綜合的研究基于CAD/CAM的數(shù)控平面加工質(zhì)量和效率者尚不多見，以致人們難以根據(jù)被加工平面零件的具體情況，正確選用軟件進(jìn)行程序的生成，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，文章就是基于上述問題進(jìn)行的一些探討。

2 毛坯設(shè)置

在數(shù)控銑床上加工圖1工件。毛坯為35X35X30半圓柱體，以它為載體進(jìn)行理論實(shí)驗(yàn)加工。

3 加工參數(shù)選擇

粗加工刀具選用平頭銑刀，精加工選用球頭銑刀。

3.1 切削用量的選擇

平面銑加工時(shí)，加工參數(shù)如表1所示。

3.2 走刀方式的選擇

往復(fù)式走刀方式：加工軌跡從起始點(diǎn)到終點(diǎn)，再回到起始點(diǎn)，切削效率高。但由于在往復(fù)形成逆、順銑交替進(jìn)行，影響了表面加工粗糙度和精度，故常用于粗加工。

單方向走刀方式：加工軌跡從起始點(diǎn)到終點(diǎn)后，調(diào)轉(zhuǎn)走刀方向回到起始點(diǎn)，再到終點(diǎn)，如此連續(xù)進(jìn)行。其加工痕跡一致，表面加工質(zhì)量高，但其切削效率低，故多用于零件的精加工。

3.3 切削精度和余量的選擇

平面粗加工時(shí)，常用加工公差為0.05-0.025mm，粗加工預(yù)留量一般為0.2-0.5mm。

平面精加工時(shí)，一般選球頭刀，常用加工公差為0.005-0.025mm，工件小、精度要求高，則其公差、進(jìn)刀量、進(jìn)給率均應(yīng)取小些，反之亦然。

4 選擇加工方法

文章是研究CAXA，Mastercam9.0兩種軟件的質(zhì)量與效率的，因此可選兩軟件的共同加工方法：（等高粗/等高精）加工，這樣便于進(jìn)行比較。而且為了便于比較，本次研究在所有參數(shù)選擇上是一致的。

5 加工結(jié)果

針對以上用同種加工方法，在設(shè)置參數(shù)相同情況下，從以下兩方面分析與比較。

（1）表面精度分析。

Mastercam9.0（往復(fù)） Mastercam9.0（單向）

從圖4、5所示對比中可以看出來：采用Mastercam9.0軟件加工出來的表面紋理流暢均勻，質(zhì)量較好；采用CAXA制造工程師加工出來的表面紋理較為粗糙，質(zhì)量不夠高。得出：無論是采用（往復(fù)）加工，或者采用（單向）加工。Mastercam9.0比CAXA制造工程師，理論加工質(zhì)量要高。CAXA制造工程師在加工過程中有抬刀動(dòng)作，加工不連續(xù)。而Mastercam9.0在加工過程中幾乎沒有抬刀動(dòng)作，這是它們表面質(zhì)量差別的主要原因。

（2）加工效率分析。

從表2中可以看出：無論粗加工時(shí)間、精加工時(shí)間、總加工時(shí)間，往復(fù)、單向加工。Mastercam 9.0加工效率要好于CAXA制造工程師。CAXA制造工程師之所以理論加工時(shí)間上較長，是因?yàn)榕c它的走刀路線有關(guān)的，我們給出他們的走刀路線圖，如圖6、圖7所示。

圖6中A-C-D-B-A-B-D-C-A；幾乎沒有抬刀動(dòng)作；A-C-D-B-A；沒有抬刀動(dòng)作。

圖7中A-B-D-E-G-H-J-K；抬刀到B點(diǎn)；B-C-E-F-H-I-K-L；后抬刀到A點(diǎn)重復(fù)以上路線，在加工過程中因?yàn)橛刑У秳?dòng)作再加上有空行程，是造成加工時(shí)間長的原因。A-B；抬刀到D點(diǎn)；D-E；抬刀到G點(diǎn)；G-H；抬刀到J點(diǎn)；J-K；抬刀到B點(diǎn)；B-C；抬刀到E點(diǎn)；E-F；抬刀到H點(diǎn)；H-I；抬刀到K點(diǎn)；K-L再回到A點(diǎn)，再次按照以上路線循環(huán)；有抬刀動(dòng)作和空行程，是造成加工較長時(shí)間的原因。

（3）另外從圖2所示加工軌跡上也可以看到：用CAXA制造工程師所生成的粗精加工軌跡在相同條件下比Mastercam 9.0生成的軌跡要稠密，也是造成加工時(shí)間較長的原因。

7 結(jié)束語

（1）在采用等高加工方法進(jìn)行平面加工時(shí)：Mastercam 9.0在質(zhì)量與效率上要優(yōu)于CAXA制造工程師。

（2）Mastercam是基于PC平臺(tái)的CAD/CAM軟件，它具有很強(qiáng)的加工功能，該軟件零件設(shè)計(jì)造型功能不是很強(qiáng)大，因此應(yīng)有必要結(jié)合CAXA工程師軟件較強(qiáng)大的設(shè)計(jì)造型功能和易學(xué)易用的特點(diǎn)，對零件進(jìn)行設(shè)計(jì)造型和加工編程的工作。

（3）在CAXA制造工程師環(huán)境下將MXE類型文件轉(zhuǎn)換成X_T類型的文件：在CAXA制造工程師環(huán)境下做出圖形，再啟動(dòng)主菜單的“文件”-“另存為”，系統(tǒng)彈出文件另存為對話框，單擊“保存類型”對應(yīng)的下拉列表框，選擇保存文件類型為“X_T”格式，再輸入文件名，單擊保存按鈕，將文件存儲(chǔ)在預(yù)定的目錄中，MXE類型文件將成功轉(zhuǎn)換成X_T類型文件。再在有Mastercam9.0情況下直接單擊文件，即可打開文件進(jìn)行圖形軌跡的生成。驗(yàn)證得知，這是復(fù)雜零件的很好的一種造型、軌跡生成方法。

（4）在驗(yàn)證過程中，我們用Mastercam9.0生成的程序從新放到CAXA制造工程師中再進(jìn)一步生成程序，結(jié)果往復(fù)加工用了（150分中）、單向加工用了（168分鐘），他們和原來在Mastercam9.0下生成的加工時(shí)間往復(fù)加工（2時(shí)13分34秒）、單向加工用（2時(shí)28分33秒）相比，得出結(jié)論：CAXA制造工程師比Mastercam9.0加工時(shí)間分別多了12.30%和13.09%。這是CAXA制造工程師軟件本身比Mastercam9.0軟件生成程序加工慢的比率。

參考文獻(xiàn)

[1]孫江宏，陳秀梅.MastercamCAD/CAM實(shí)用教程[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[2]陳貴銀.CAXA的三維設(shè)計(jì)與數(shù)控加工[J].機(jī)床與液壓，2003（6）.

作者簡介：劉曉超（1981，11-），男，河南焦作人，本科學(xué)歷，河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院講師、數(shù)控技師，現(xiàn)從事機(jī)電工程技術(shù)的教育教學(xué)與研究工作。