Mastercam 2D動(dòng)態(tài)銑削在數(shù)控銑大賽中的應(yīng)用

劉磊

摘 要：近幾年的數(shù)控銑比賽中，采用Mastercam軟件進(jìn)行編程的參賽隊(duì)，往往會(huì)有一定的軟件優(yōu)勢(shì)，其原因就在于：采用Mastercam的2D動(dòng)態(tài)銑削技術(shù)，在比賽中可以成倍的縮短開(kāi)粗的時(shí)間，而節(jié)省下來(lái)的時(shí)間可以更好的保證加工精度，從而取得更好的成績(jī)。

關(guān)鍵詞：Mastercam 2D動(dòng)態(tài)銑削；數(shù)控銑；技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.215

雖然Mastercam的動(dòng)態(tài)銑削技術(shù)包括：2D動(dòng)態(tài)銑削和3D動(dòng)態(tài)銑削，但由于現(xiàn)在的數(shù)控銑比賽零件大多是2D線框造型，比賽的主要內(nèi)容多為零件二維精度，所以在開(kāi)粗時(shí)基本上使用2D動(dòng)態(tài)銑削為主。本文主要介紹Mastercam X9版的2D高速動(dòng)態(tài)銑削，并說(shuō)明在大賽中使用的主要技術(shù)。

1 概念

Mastercam的2D動(dòng)態(tài)銑削刀具路徑，充分利用刀具切削刃長(zhǎng)度，切削深度可以達(dá)到2-3倍刀具直徑，加工時(shí)可以不用Z向進(jìn)行分刀，實(shí)現(xiàn)刀具的高速切削。此刀路的主要特點(diǎn)是：開(kāi)粗加工效率很高，能最大限度的提高材料去除率，并降低刀具磨損；保證刀具負(fù)載的恒定，可防止加工時(shí)斷刀；由于排屑流暢，大部分熱量被切屑帶走，工件加工中溫升很小，同時(shí)刀具的熱量積累也比較小。

在加工硬度較高的材料如鋼件時(shí)，刀具壽命和切削的效率都可以成倍的提高。此外，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)使用較小的刀具而在切削效率方面的損失比較小，這樣可以使用較小的刀具進(jìn)行加工，避免因使用大刀造成刀具成本上升和因增加工清角工序而導(dǎo)致的加工效率的下降。

2 在數(shù)控銑大賽中2D動(dòng)態(tài)銑削的常用技術(shù)

數(shù)控銑比賽中，提高開(kāi)粗效率和精加工準(zhǔn)確性有關(guān)的操作，是數(shù)控銑比賽中的制勝法寶，在反復(fù)的實(shí)踐中認(rèn)為通過(guò)以下幾方面的合理使用，可以有效提高大賽的成績(jī)。

2.1 線框建模

平面件建模一般采用線框模型，因?yàn)榻Ｐ矢?。建模時(shí)要充分利用圖層這個(gè)工具，一般采用圖形在一個(gè)圖層上繪制，不同高度上的截面形狀應(yīng)該通過(guò)【轉(zhuǎn)換】菜單下的【平移】命令，平移到其它圖層來(lái)獲得，然后根據(jù)空間線框模型進(jìn)行加工。這樣處理有這樣幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：整體的平面圖形只有一個(gè)，線框模型從一個(gè)圖形通過(guò)空間平移獲得，容易保證空間線框模型的正確性；零件的Z值深度加工時(shí)通過(guò)線框模型來(lái)保證，在加工中可以直接使用。下圖的圖1和圖2就是空間的線框模型。有了線框模型使用2D動(dòng)態(tài)銑時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)的使用：

2.2 自動(dòng)識(shí)別島嶼高度

這個(gè)選項(xiàng)的使用與線框的選取有一定的關(guān)系，Mastercam X9版選線與以前的版本有較大的區(qū)別。線框一般分為“加工范圍”“避讓范圍”，其余范圍是控制刀具活動(dòng)的。“加工范圍”一般指最大的環(huán)（毛坯），如果允許刀具在其外側(cè)，就是開(kāi)放的；如只能在內(nèi)部運(yùn)動(dòng)就是封閉的（類似挖槽加工）。“避讓范圍”，就是島嶼，進(jìn)入島嶼的范圍就是“過(guò)切”。

如圖1，選最大的環(huán)為加工范圍，類型是開(kāi)放的，其余的環(huán)是避讓范圍。設(shè)置好刀具后，生成的加工軌跡如圖1，雖然所有的島嶼都按要求畫(huà)到不同的高度上，但在刀路中似乎不起作用。

在2D高速動(dòng)態(tài)銑削的切削參數(shù)中，“切削參數(shù)”下有“Z分層切削”，打開(kāi)后可以鉤選“使用島嶼深度”，具體含義看圖示就可明白，完成生成的刀軌如圖2。由于線框模型是空間線框模型，所以可以一次性生成所有粗加工刀路軌跡。通過(guò)修改余量和XY向的步距還可以用這個(gè)刀路進(jìn)行端面加工的精加工程序，以保證各個(gè)平面的Z向深度。

2.3 微量提刀技術(shù)

微量提刀是指刀具回退時(shí)的有關(guān)設(shè)置，在切削參數(shù)中可以找到微量提刀的對(duì)話框，其中提刀距離是指刀具完成加工回退時(shí)離開(kāi)工件表面的距離，默認(rèn)的值就比較合適，而下面的進(jìn)給速度是指回刀的速度，由于回刀時(shí)刀具沒(méi)有切削材料，加大這個(gè)速度可以有效的提高加工效率，一般要大于切削的速度才比較合理。這里需要注意：回退并不是以快進(jìn)的速度進(jìn)行的，因?yàn)橐钥爝M(jìn)的速度回退時(shí)，刀具的軌跡與機(jī)床各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，為了保證安全才使用進(jìn)給速度進(jìn)行，這樣才能準(zhǔn)確的保證刀具軌跡的正確性。

2.4 圓弧過(guò)濾公差

這一項(xiàng)設(shè)置經(jīng)常被加工者所忽略，但這項(xiàng)設(shè)置對(duì)于MasterCam軟件而言是一個(gè)十分重要的高級(jí)選項(xiàng)。這項(xiàng)參數(shù)沒(méi)打開(kāi)時(shí)，刀具路徑中很多類似圓弧的曲線是以直線方式近似的，在給定的加工公差之下刀路點(diǎn)位非常多，這就造成后置生成的程序量非常大。在加工時(shí)由于程序量比較大，DNC加工時(shí)就很容易因傳輸跟不上機(jī)床的加工速度造成機(jī)床“抖動(dòng)”，個(gè)別情況下甚至因機(jī)床抖動(dòng)，而造成刀具折斷。所以，通過(guò)這個(gè)參數(shù)的合理設(shè)置，可以將很多類似圓弧的直線過(guò)濾成圓弧，并在合理的設(shè)置下使刀軌更加光順，同時(shí)加工程序也更加小巧。只有合理設(shè)置這個(gè)參數(shù)，使機(jī)床真正能發(fā)揮出2D動(dòng)態(tài)銑的優(yōu)勢(shì)。

勾選線/圓弧過(guò)濾設(shè)置和平滑設(shè)置后，切削公差、線/圓弧公差、平滑公差三個(gè)框才能輸入數(shù)據(jù)，默認(rèn)只開(kāi)啟切削差?？偣罡鶕?jù)加工的精度要求進(jìn)行確定，總公差越小計(jì)算時(shí)間會(huì)越長(zhǎng)。通常切削公差和線/圓弧公差設(shè)置成35%比較合理，此時(shí)平滑公差自動(dòng)變?yōu)?0%，此時(shí)機(jī)床的加工效果比較好。

3 總結(jié)

2D動(dòng)態(tài)銑削技術(shù)是數(shù)控銑削編程技術(shù)的最新發(fā)展，它可以有效的提高開(kāi)粗的效率。由于在提高效率的同時(shí)，可以使用較小的刀具，并有效的提高刀具的使用壽命，可以減少訓(xùn)練時(shí)的刀具費(fèi)用。動(dòng)態(tài)銑削和高速加工是目前銑削技術(shù)的最新發(fā)展，合理的利用這些新技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中可以提高加工效率降低加工成本，在數(shù)控大賽中也是參賽隊(duì)伍取勝法寶。endprint