探究MasterCAM動態(tài)加工技術在數(shù)控銑削中的應用

李鎮(zhèn)山

摘 要： MasterCAM動態(tài)銑削可最大限度的提高金屬去除率、縮短開粗加工時間、降低刀具損耗和機床負荷，因而將這項技術合理的應用到數(shù)控加工中可取得更好的效益。

關鍵詞：數(shù)控銑削技術;MasterCAM動態(tài)銑削;切削參數(shù)

在數(shù)控銑削加工中，為減少機床負荷獲得好的加工質量，通常會采用小的切削深度、大的切削寬度進行銑削加工，此方法雖然可降低銑刀切削抗力，但刀具的大部分側刃沒有參與切削，僅端部產(chǎn)生了切削損耗，增加了刀具使用的成本，并且在需要較深的切削時必須采用分層加工方式完成，極大的降低了加工效率。

1. MasterCAM動態(tài)加工技術

MasterCAM動態(tài)加工技術（Dynamic Motion）是CNC Software公司自主研發(fā)的最新專利技術，其動態(tài)銑削刀路是以大切深、小步進及穩(wěn)定的金屬去除率的方式進行，在整個加工過程中可充分利用銑刀切削刃的長度，成倍縮短開粗加工時間，同時刀具的接觸范圍始終處于最佳切削狀態(tài)，保證了刀具負荷恒定，有效的降低了刀具磨損，延長了刀具使用壽命，并且在加工過程中減少了連續(xù)定位及空走刀，消除了刀具突然轉向而導致的刀具振動，其流暢的刀路不僅有效的減少了機床磨損，而且還可獲得最佳的表面加工質量。

2. MasterCAM動態(tài)銑削加工

2.1 空間線框建模

動態(tài)銑削是通過使用一個或多個串聯(lián)輪廓驅動來產(chǎn)生刀具路徑的。驅動輪廓通常包含一個最大的外形輪廓作為加工范圍，其余的串聯(lián)輪廓被識別為幾何避讓范圍（即“島嶼”輪廓），并且可以通過動態(tài)銑削的“使用島嶼深度”選項自動識別“島嶼”高度，進而在產(chǎn)生“島嶼”輪廓動態(tài)刀具路徑的同時也會自動產(chǎn)生“島嶼”頂面的動態(tài)刀具路徑。故在空間線框建模中必須根據(jù)實際要加工的深度構建出加工范圍線框如圖1所示。

2.2動態(tài)粗銑外輪廓

外輪廓驅動線框中“加工范圍”一般指最大的外形輪廓，故串聯(lián)圖中V線為“加工范圍”;在“加工區(qū)域策略”中有“封閉”和“開放”兩個選項，如果允許刀具在“加工范圍”上產(chǎn)生刀路，就選擇“開放”，如果只需在“加工范圍”內(nèi)部產(chǎn)生刀路，就選擇“封閉”，本例中選擇“開放”?！氨茏尫秶本褪恰皪u嶼”輪廓，串聯(lián)V1-V6線為“避讓范圍”。加工輪廓和加工區(qū)域策略是否準確的設置直接決定了刀具路徑生成的是否正確。

2.3設置切削參數(shù)

動態(tài)銑削加工“步進量”是控制相鄰刀軌跡間的切削寬度，參數(shù)與刀具直徑和切削深度有關，因切削深度可以達到刀具直徑的2-3倍，故動態(tài)銑削“步進量”一般控制在刀具直徑的30%以下。“切削方向”設定為優(yōu)先選用順銑，順銑過程中切削深度從最大開始逐漸降低至零，避免在已加工表面產(chǎn)生冷硬層，防止了切削刃在吃刀前的磨損，從而使工件表面粗糙度減少，銑刀的耐用度提高。“微量提刀”是刀具在完成切削后退出切削位置并移動到下一個切削位置的刀路，提刀距離是刀具離開加工表面的微小高度，通過刀具的微量提刀可更好排屑，又可釋放刀具底部熱量，減少熱量的積累。提刀速率從退出切削到下一個切削位置的速度，適當加大提刀速率可以有效的提高加工效率。

高速動態(tài)銑削時，系統(tǒng)默認不啟用深度分層，如果加工深度超過刀具直徑的4倍，可啟用深度分層銑削。此處需要注意是由于驅動輪廓是具有深度的空間線框，所以一定要啟用“使用島嶼深度”，只有啟用該選項，系統(tǒng)才會自動識別“島嶼”高度，進而自動產(chǎn)生“島嶼”頂面的動態(tài)刀具路徑，實現(xiàn)一次性生成不同深度的“島嶼”頂面和“島嶼”輪廓的動態(tài)刀路，同時還可以通過設置“島嶼上方預留量”實現(xiàn)頂面的精加工?！肮餐瑓?shù)”中的“深度”采用增量坐標，其數(shù)值設置為0。其它“共同參數(shù)”選項可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。啟用圓弧公差過濾亦即優(yōu)化刀具路徑，在合理的參數(shù)設置下，即可過濾簡化程序又可使刀路更加光順，真正能發(fā)揮出高速動態(tài)銑削的優(yōu)勢?？偣畹脑O置與加工精度要求有關，一般將“圓弧過濾/公差”參數(shù)中的總公差設置為加工余量的20%～30%。選定“線/圓弧過濾設置”和“平滑設置”兩個選項，設置切削公差為35%，設置線/圓弧公差為35%，平滑公差為30%。

2.4動態(tài)粗銑內(nèi)輪廓

在刀路操作管理器中，復制已生成的動態(tài)粗銑外輪廓刀路，更改“串聯(lián)選項”，選T線為“加工范圍”;在“加工區(qū)域策略”選項中，選擇“封閉”，選T1-T2線為“避讓范圍”，其它切削參數(shù)均保持不變。實體仿真加工驗證結果如圖2所示。

MasterCAM動態(tài)銑削是一種全新的、革命性的銑削加工技術，它可以充分地發(fā)揮銑刀切削性能，有效的提高開粗的效率，在保證了加工質量的同時延長了刀具使用壽命，實現(xiàn)了高速銑削加工，在生產(chǎn)中可有效的節(jié)省加工時間，降低加工成本，提高機床的使用效率。

參考文獻：

[1] 練軍鋒. MasterCAM數(shù)控造型與編程[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2016.

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