孫雪梅 楊忠鳳

（1.大連裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院 遼寧 大連 116100；2.大連市技師學(xué)院 遼寧 大連 116110）

基于刀具路徑模擬的MasterCAM參數(shù)驗(yàn)證方法研究

孫雪梅1楊忠鳳2

（1.大連裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院 遼寧 大連 116100；2.大連市技師學(xué)院 遼寧 大連 116110）

詳細(xì)介紹了一種驗(yàn)證M asterCAM數(shù)控加工參數(shù)含義的方法，用M asterCAM刀具路徑模擬的手動控制功能，計(jì)算并分析了刀具運(yùn)動刀位點(diǎn)坐標(biāo)。

刀具路徑模擬；M aste rCAM；數(shù)控加工參數(shù)

目前，大部分MasterCAM教材及參考書，對數(shù)控加工一些參數(shù)含義的解釋不甚詳細(xì)，使學(xué)生對設(shè)置參數(shù)的含義模糊不清，一些新接觸該課程的教師也是模棱兩可。而這些參數(shù)直接決定自動編程生成的刀具路徑及加工的工藝參數(shù)，進(jìn)而影響加工零件的質(zhì)量。筆者擬以數(shù)控車削加工為例，利用MasterCAM刀具路徑模擬中的手動控制功能，通過記錄、分析、計(jì)算刀具運(yùn)動相關(guān)刀位點(diǎn)的坐標(biāo)，對數(shù)控加工參數(shù)含義的驗(yàn)證方法作些介紹。

MasterCAM數(shù)控車削加工參數(shù)的分析驗(yàn)證

（一）x方向過切量

在MasterCAM車削端面參數(shù)中，“x方向過切量”是刀具在端面切削中超過中心線在x方向的實(shí)際走刀距離。

通過“刀具路徑模擬”中的“手動控制”功能，運(yùn)用記錄刀位點(diǎn)坐標(biāo)的方法，分析得到該參數(shù)在加工中的實(shí)際意義，詳細(xì)操作步驟不再贅述。

在這里，假設(shè)x方向過切量參數(shù)設(shè)為 1.0mm，刀具的刀尖圓弧半徑為0.8mm。當(dāng)手動控制刀具切端面到工件中心軸線位置時(shí)，MasterCAM界面左下角顯示刀位點(diǎn)x坐標(biāo)為D-3.6，如圖1箭頭所示。也就是說，刀位點(diǎn)半徑坐標(biāo)為-1.8，過中心線1.8mm，去掉刀尖圓弧半徑0.8mm，刀具超過中心線，在x方向?qū)嶋H走刀剛好1.0mm，如圖2所示。

（二）粗車步進(jìn)量

等距 圖3是外圓車削粗車的刀具路徑，對話框中的參數(shù)設(shè)置如下:（1）有重疊量，重疊量為0.2；（2）粗車步進(jìn)量2.0，等距；（3）最小切削深度0.01；（4）進(jìn)刀延伸量2.5；（5）X方向預(yù)留量0.2；（6）Z方向預(yù)留量0.2。用刀具路徑模擬功能，用手動方式單段控制刀具運(yùn)動，記錄下1～9點(diǎn)各進(jìn)刀點(diǎn)的坐標(biāo)（坐標(biāo)值保留小數(shù)點(diǎn)后兩位，A點(diǎn)是粗車外圓時(shí)刀具趨近工件的起始位置）。并計(jì)算出每一次的粗車步進(jìn)量值，如表1所示。從表中可以看出，系統(tǒng)根據(jù)總切削量及 “粗車步進(jìn)量2”、“等距”、“最小切削深度0.01”這些參數(shù)， 計(jì)算出平均每次的切削量為1.785mm或1.790mm，保留小數(shù)點(diǎn)后兩位，則每次的切削量為1.79mm。也可以改變粗車步進(jìn)量參數(shù)，如3mm，用同樣的方法可以計(jì)算出對應(yīng)的實(shí)際切削量值。由此可知，在設(shè)置了粗車參數(shù)“等距”時(shí)，實(shí)際的粗車步進(jìn)量值是小于或等于（“小于”的幾率多）“粗車步進(jìn)量”設(shè)定值的。

圖1 車削端面手動控制刀具路徑模擬圖

圖2 “x方向過切量”為1.0mm的示意圖

圖3 “等距”設(shè)置的刀具路徑圖

圖4 “不等距”設(shè)置的刀具路徑圖

表1 粗車步進(jìn)量為等距時(shí)的各點(diǎn)坐標(biāo)表單位:mm

不等距 取消外圓粗車參數(shù)設(shè)置中“等距”的設(shè)置，其他參數(shù)不變，刀具路徑如圖4所示。用同樣的方法記錄各點(diǎn)的坐標(biāo)，然后計(jì)算出每一次的粗車步進(jìn)量，如表2所示。粗車步進(jìn)量最大值為2，其余還有1.8、1.0及0.59等不同數(shù)值，不等距。結(jié)合零件形狀（零件為階梯軸，這里略去零件圖）、刀具路徑圖觀察這些數(shù)據(jù)，可以看出，總切削深度是按照當(dāng)前位置距離下一個(gè)最大直徑來進(jìn)行分段的，在每段內(nèi)，先按照參數(shù)設(shè)置的“步進(jìn)量2”進(jìn)行切削，剩余不足2的單獨(dú)切削。下一個(gè)“分段”以此類推。所以，表2的步進(jìn)量數(shù)值有這樣的分布規(guī)律。

表2 粗車步進(jìn)量不等距時(shí)的各點(diǎn)坐標(biāo)單位:mm

（三）進(jìn)刀延伸量

進(jìn)刀延伸量是指在粗車加工時(shí)刀具的起始位置在進(jìn)刀方向延長的距離。在上一個(gè)粗車步進(jìn)量例子中，進(jìn)刀延伸量為2.5mm，z方向預(yù)留量為0.2mm。注意觀察表1和表2的各點(diǎn)z坐標(biāo)值，可以發(fā)現(xiàn)，除了A點(diǎn)的坐標(biāo)為2.0（2.0是刀具在趨近工件時(shí)Z方向的安全間隙，應(yīng)該與系統(tǒng)的后置處理器設(shè)定有關(guān)），其余均為2.7。刀具在開始切削運(yùn)動之前有一個(gè)從A點(diǎn)到1點(diǎn)的動作，向右移動0.7，這是因?yàn)椤暗毒哐由炝俊痹O(shè)為2.5，Z方向的精加工余量為0.2，所以，刀具在切削之前，距離工件右端面的總距離為2.7mm，如圖5。

（四）進(jìn)退刀向量

該參數(shù)是設(shè)置進(jìn)刀和退刀時(shí)具運(yùn)動的方向和距離。同樣，可以利用刀具路徑模擬功能記錄各點(diǎn)坐標(biāo)的方法，通過計(jì)算得到該參數(shù)的具體含義，這里只詳細(xì)列出退刀向量的點(diǎn)坐標(biāo)記錄計(jì)算過程，進(jìn)刀向量從略。

在上一個(gè)例子的基礎(chǔ)上，進(jìn)退刀向量參數(shù)設(shè)置如圖6、圖7所示。

圖5 進(jìn)刀延伸量詳細(xì)圖

圖6 進(jìn)刀向量參數(shù)的設(shè)置圖

圖7 進(jìn)刀延伸量與進(jìn)刀向量同時(shí)設(shè)置參數(shù)圖

退刀向量參數(shù)設(shè)置如圖8所示，圖9中記錄下某退刀點(diǎn)1、點(diǎn)2坐標(biāo)如表3所示。

圖8 退刀向量參數(shù)設(shè)置圖

則可以得出:

點(diǎn)1與點(diǎn)2之間的X方向距離為:

所以，退刀向量的夾角為45度。從而計(jì)算出1點(diǎn)到2點(diǎn)之間的距離為:

由上便知退刀向量中參數(shù) “角度”、“長度”的含義了，如圖10所示。

圖9 退刀向量刀具路徑圖

表3 退刀向量點(diǎn)坐標(biāo)表

圖10 退刀向量參數(shù)含義圖

其他參數(shù)，如“調(diào)整外形”中的“延長/縮短外形的起始位置”、“增加線段”的“長度”和“角度”等等，以及數(shù)控銑削加工參數(shù)，都可以用同樣的方法進(jìn)行分析驗(yàn)證，由于篇幅所限，不一一列舉。

驗(yàn)證結(jié)論

第一，MasterCAM數(shù)控加工 （車、銑等）需要設(shè)置的參數(shù)非常繁多，每一個(gè)參數(shù)的設(shè)定都與產(chǎn)品的質(zhì)量有著密切的聯(lián)系，所以，要求用戶必須準(zhǔn)確掌握各個(gè)參數(shù)的含義。

第二，在MasterCAM的各種參考資料對加工參數(shù)介紹有限的情況下，利用該軟件的刀具路徑模擬功能，逐點(diǎn)記錄坐標(biāo)，然后分析計(jì)算，是學(xué)習(xí)和掌握該部分內(nèi)容的一種有效的方法和途徑。

第三，實(shí)踐證明，刀具路徑模擬方法對學(xué)生理解MasterCAM數(shù)控加工參數(shù)含義有很大幫助。

[1]黃維亞.CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]吳長德.Master CAM9.0系統(tǒng)學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]何縣雄.Master CAM數(shù)控加工自動編程范例教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

G712

A

1672-5727（2012）10-0134-02

孫雪梅（1972—），女，遼寧遼陽人，碩士，大連裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化、CAD/CAM。