楊林波

（晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉城 048000）

1 MasterCAM 的數(shù)控加工發(fā)展概況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約80%以上的機(jī)械零件是由凹槽（口袋形）銑削加工而成，因此，凹槽銑削刀具路徑的自動(dòng)生成及規(guī)劃就成為當(dāng)前制造業(yè)重要的研究對(duì)象。

MasterCAM 是整合CAD 與CAM 的最實(shí)用的一套軟件，它主要利用CAD 模塊繪制2D 與3D 圖形，并通過(guò)規(guī)劃的刀具路徑及參數(shù)來(lái)銑削所要的工件；它不但可以產(chǎn)生較精確的刀具路徑，而且還可以在實(shí)體上進(jìn)行加工，具有完整的刀具庫(kù)及加工參數(shù)資料庫(kù)，在實(shí)際的生產(chǎn)加工中還有多種加工方式及后處理的功能，能夠滿足NC程序的需要。

在數(shù)控加工系統(tǒng)的各模組生成刀具路徑之前，應(yīng)進(jìn)行工件、刀具及材料參數(shù)的設(shè)置，其材料的設(shè)置與銑床加工系統(tǒng)相同，但工件和刀具的參數(shù)設(shè)置卻與銑床加工有較大的不同。車(chē)床系統(tǒng)中幾何模型的繪制方法與銑床系統(tǒng)中幾何模型的繪制方法有所不同，前者只需用繪制零件圖形的一半，當(dāng)生成刀具路徑后，可以用操作管理器進(jìn)行刀具路徑的編輯、刀具路徑模擬、仿真加工模擬以及后處理等操作。

2 MasterCAM 的數(shù)控加工工藝

在運(yùn)用MasterCAM 的數(shù)控加工中，選擇“車(chē)床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單中的“徑向車(chē)削”選項(xiàng)，可調(diào)用挖槽模組。挖槽模組可以在垂直車(chē)床的主軸方向或端面方向車(chē)削凹槽。在挖槽模組中，系統(tǒng)提供了多種定義加工區(qū)域的方法，包括凹槽外形、粗車(chē)參數(shù)及精車(chē)參數(shù)設(shè)置。

2.1 定義加工模型

首先進(jìn)行“徑向車(chē)削”選擇，然后打開(kāi)“徑向車(chē)削的車(chē)槽選項(xiàng)”對(duì)話框。該對(duì)話框有以下4種幾何模型的加工方法來(lái)定義挖槽加工區(qū)域形狀。

（1）在繪圖區(qū)選取1點(diǎn)，將該選取點(diǎn)作為挖槽的一個(gè)起始角點(diǎn)。實(shí)際加工區(qū)域大小及外形還需通過(guò)設(shè)置挖槽外形來(lái)進(jìn)一步定義。

（2）在繪圖區(qū)選取2個(gè)點(diǎn)，通過(guò)這2個(gè)點(diǎn)來(lái)定義挖槽的寬度和高度。實(shí)際的加工區(qū)域大小及外形還需通過(guò)設(shè)置挖槽外形來(lái)進(jìn)一步定義。

（3）在繪圖區(qū)選取3條直線，選取的這3條直線為凹槽的3條邊，僅可以定義挖槽的寬度和高度。同樣，實(shí)際的加工區(qū)域大小及外形也需通過(guò)設(shè)置挖槽外形來(lái)進(jìn)一步定義。

（4）在繪圖區(qū)選取兩個(gè)串連來(lái)定義加工區(qū)域的內(nèi)外邊界。這時(shí)挖槽的外形由選取的串連定義，在挖槽的外形設(shè)置中只設(shè)置挖槽的開(kāi)口方向，且只能使用挖槽的粗車(chē)方法加工。

2.2 加工區(qū)域與凹槽形狀

挖槽的形狀及開(kāi)口方向可以通過(guò)“車(chē)床－徑向粗車(chē)”對(duì)話框中的“徑向車(chē)削的型式參數(shù)”選項(xiàng)卡來(lái)設(shè)置。設(shè)置挖槽外形的“徑向車(chē)削的型式參數(shù)”選項(xiàng)卡，當(dāng)采用“串連（Chain）”選項(xiàng)來(lái)選取加工模型時(shí)，其“徑向車(chē)削的型式參數(shù)”選項(xiàng)卡中沒(méi)有外形參數(shù)的設(shè)置，如圖1所示。

2.2.1 設(shè)置挖槽開(kāi)口方向

可用“切槽角度”選項(xiàng)組設(shè)置挖槽的開(kāi)口方向?？梢灾苯釉凇敖嵌取陛斎肟蛑休斎虢嵌然蛴檬髽?biāo)選取圓盤(pán)中的示意圖來(lái)設(shè)置挖槽的開(kāi)口方向；也可以選取系統(tǒng)定義的幾種特殊方向作為挖槽的開(kāi)口方向。

對(duì)于外徑其切外槽的進(jìn)給方向?yàn)椋璛，角度為90°；內(nèi)徑切內(nèi)槽的進(jìn)給方向?yàn)椋玐，角度為－90°；端面的切端面槽的進(jìn)給方向?yàn)椋璟，角度為0°；背面的切端面槽的進(jìn)給方向?yàn)椋璟，角度為180°；進(jìn)刀方向通過(guò)在繪圖區(qū)選取一條直線來(lái)定義挖槽的進(jìn)刀方向；底線方向通過(guò)在繪圖區(qū)選取一條直線來(lái)定義挖槽的端面方向。

圖1 設(shè)置挖槽外形及開(kāi)口方向

2.2.2 定義挖槽外形

系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置挖槽的寬度、高度、錐角度和圓角半徑等參數(shù)來(lái)定義挖槽的形狀。若內(nèi)、外角位置采用倒直角方式，則需通過(guò)“切槽的倒角設(shè)定”對(duì)話框來(lái)設(shè)置倒角外形。“切槽的倒角設(shè)定”對(duì)話框包括倒角的寬度、高度、角度、底部半徑和頂部半徑等參數(shù)的設(shè)置。其中寬度、高度、角度3個(gè)參數(shù)只需設(shè)置其中的2個(gè)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出另一個(gè)參數(shù)值的大小。

用“串連”選項(xiàng)來(lái)定義加工模型時(shí)，不用進(jìn)行挖槽外形的設(shè)置；而用“2點(diǎn)”和“3線”選項(xiàng)來(lái)定義加工模型時(shí)，不用設(shè)置挖槽的寬度和高度。

2.3 快捷車(chē)削加工

選擇“車(chē)床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單中的“簡(jiǎn)式”選項(xiàng)可調(diào)用簡(jiǎn)式模組。簡(jiǎn)式模組可以進(jìn)行粗車(chē)、精車(chē)或徑向加工。采用該模組生成刀具路徑時(shí)，所需設(shè)置的參數(shù)較少，一般用于形狀簡(jiǎn)單的粗車(chē)、精車(chē)或挖槽加工，使用快捷方便。

2.4 快捷粗車(chē)加工

在“車(chē)床的簡(jiǎn)式加工”子菜單中選擇“粗車(chē)”選項(xiàng)可進(jìn)入簡(jiǎn)式粗車(chē)加工對(duì)話框，其刀具設(shè)置方法與粗車(chē)模組相同。點(diǎn)擊“簡(jiǎn)式粗車(chē)的參數(shù)”選項(xiàng)卡，設(shè)置簡(jiǎn)式粗車(chē)加工特有參數(shù)。該選項(xiàng)卡的參數(shù)設(shè)置比粗車(chē)模組參數(shù)要簡(jiǎn)單，其各參數(shù)的設(shè)置方法與粗車(chē)模組中對(duì)應(yīng)參數(shù)的設(shè)置相同。

2.5 快捷精車(chē)加工

在“車(chē)床的簡(jiǎn)式加工”子菜單中選擇“精車(chē)”選項(xiàng)可進(jìn)行快捷方式的精車(chē)加工參數(shù)設(shè)置。采用該方式進(jìn)行加工時(shí)，可先不選取加工模型，選擇一個(gè)已粗車(chē)加工過(guò)的模型作為快捷精車(chē)加工的對(duì)象；也可以選中“串連”單選鈕后，單擊“串連”按鈕在繪圖區(qū)選取加工模型，如圖2所示。

圖2 挖槽模組精車(chē)參數(shù)設(shè)置

2.6 快捷挖槽加工

在“車(chē)床的簡(jiǎn)式加工”子菜單中選擇“徑向車(chē)削”選項(xiàng)，可進(jìn)行快捷方式的挖槽加工。設(shè)置該方式進(jìn)行加工與使用挖槽模組進(jìn)行加工的方法基本相同，也需先選取加工模型，然后再進(jìn)行挖槽外形設(shè)置及粗車(chē)和精車(chē)參數(shù)的設(shè)置。

定義加工模型時(shí)，只有“1點(diǎn)”、“2點(diǎn)”和“3直線”這3種方式來(lái)定義凹槽位置與形狀?！昂?jiǎn)式徑向車(chē)削的型式參數(shù)”選項(xiàng)卡用于設(shè)置挖槽的形狀。該選項(xiàng)卡中各參數(shù)的設(shè)置方法與挖槽模組中挖槽外形的設(shè)置方法相似。

快捷挖槽加工的粗車(chē)參數(shù)和精車(chē)參數(shù)安排在一個(gè)選項(xiàng)卡中進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置粗車(chē)參數(shù)和精車(chē)參數(shù)的“簡(jiǎn)式徑向車(chē)削的參數(shù)”選項(xiàng)卡。該選項(xiàng)卡中各參數(shù)的設(shè)置方法與挖槽模組中粗車(chē)參數(shù)和精車(chē)參數(shù)的設(shè)置方法相同。

2.7 鉆孔加工

“車(chē)床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單中的“鉆孔”選項(xiàng)為鉆孔加工模組。車(chē)床加工系統(tǒng)的鉆孔模組和銑床加工系統(tǒng)的鉆孔模組功能相同，主要用于鉆孔、鉸孔或攻螺紋。但其加工的方式不同，在車(chē)床的鉆孔加工中，刀具僅沿Z 軸移動(dòng)而工件旋轉(zhuǎn)；而在銑床的鉆孔加工中，刀具沿Z 軸移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)，如圖3所示。

圖3 鉆孔模組參數(shù)設(shè)定

在車(chē)床的鉆孔模組中同樣提供了8種標(biāo)準(zhǔn)形式和12種自定義形式加工方式。設(shè)置車(chē)床鉆孔模組特有參數(shù)的選項(xiàng)卡，該選項(xiàng)卡各參數(shù)設(shè)置與銑床鉆孔模組相同，所不同的是在銑床鉆孔模組中中心孔位置是在繪圖區(qū)選取，而在車(chē)床鉆孔模組中中心孔位置通過(guò)“鉆孔位置”選項(xiàng)或輸入坐標(biāo)值來(lái)設(shè)置。鉆孔加工操作步驟如下：①在主菜單中順序選擇“鉆孔”選項(xiàng)；②系統(tǒng)打開(kāi)“車(chē)床－鉆孔”對(duì)話框，在刀具列表中選擇直徑Φ8mm 麻花鉆“刀具參數(shù)”選項(xiàng)卡的刀具參數(shù)；③打開(kāi)“深孔鉆－無(wú)啄鉆”選項(xiàng)卡，設(shè)置鉆孔參數(shù)，其中鉆孔深設(shè)置為15mm；④單擊“車(chē)床－鉆孔”對(duì)話框中的“確定”按鈕，系統(tǒng)返回“車(chē)床的刀具路徑相關(guān)設(shè)定”子菜單，選擇進(jìn)入“操作管理器”，單擊“刀具路徑模擬”進(jìn)行刀具路徑檢驗(yàn)，生成刀具路徑；⑤在“操作管理器（Operations）”中單擊“實(shí)體切削驗(yàn)證（Verify）”進(jìn)行仿真加工檢驗(yàn)；⑥退出操作管理器，保存文件。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在MasterCAM 軟件作業(yè)環(huán)境下，以各種條件進(jìn)行刀具路徑規(guī)劃，以尋求最佳刀具路徑。

［1］ 王曉英.基于cimation的模具數(shù)控程序優(yōu)化設(shè)計(jì)［D］.成都：四川大學(xué)，2005：39－42.

［2］ 穆以東.數(shù)控銑削刀具路徑優(yōu)化系統(tǒng)研究及實(shí)驗(yàn)分析［D］.北京：北京工商大學(xué)，2007：25－30.

［3］ 趙長(zhǎng)明.數(shù)控加工工藝及設(shè)備［M］.北京：高等教育出版社，2003.