基于MasterCAM数控铣削加工非对称双面体

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摘 要 本文主要从双面非对称体零件的选刀及加工工艺的难点出发，分析如何利用mastercam软件编制合理的刀具路径，以提高产品加工质量。

关键词 加工工艺 刀具路径 加工质量

中图分类号：TG527 文献标识码：A

CNC Milling Asymmetric Double-sided Body Based on MasterCAM

LOU Qianqian

(Guangzhou Kangda Vocational Technical College, Guangzhou, Guangdong 510000)

Abstract This article starts from the tool selection and the difficulty of the process of double-sided asymmetric body parts, analyzes how to use MasterCAM software to prepare a reasonable tool path in order to improve the quality of product processing.

Key words processing; tool path; processing quality

0 引言

在企业数控铣加工案例中数双面连接件的加工最为典型，在进行多面加工的时候针对各面的工艺要求要进行诸多考虑，尤其是不对称的单件多面体尤为复杂。如在加工完一面后再翻转加工另一面时，翻转的方向不能错位，否则将会造成工件报废。同时编程加工时需结合所提供毛坯大小，对加工余量的计算必须准确，否则会因为计算不当造成工件报废。①

1 工件外型分析及工艺要求

1.1 产品结构分析

如图1和图2所示，本产品是典型的单件双面非对成体，产品最大外轮廓为115*75*25。零件通孔尺寸为￠16mm，正面为最大外轮廓为椭圆，注意上表面为球面。并且进行R5mm的倒圆角，右侧为深度为13mm的台阶面。底面为65*40*4mm的矩形凹槽，周边圆角为R10。

图1 工件正面实体模型

图2 工件反面实体模型

1.2 工件工艺要求

该零件材料为45#钢，相对而言切削性能较好。零件要求表面粗糙度为Ra1.6。由于此产品六面均不对称。在加工前应考虑好加工面的翻转问题。加工时所提供的毛坯大小为120*80*30mm。由于顶面是一个不规则的椭圆构成，考虑二次装夹的难易程度，所以应先加工产品底面，易于二次装夹的定位。

2 底面装夹及加工

2.1 底面装夹

底面矩形厚度为13mm，为了避免翻转装夹后加工出现接刀痕迹，因此工件高出虎钳的距离应大于底面矩形的厚度，所以在此装夹高度应为高出虎钳20mm。为了在反面后不失去X方向的基准，需对X方向在翻面前的一侧加工到位。因此在工件首次装夹应凸出虎钳X方向一些距离，并把此面加工到位，翻面后的Y方向基准可以取虎钳内侧固定面面作为基准面进行对刀。装夹示意图如图3所示。

图3 反面装夹示意图

2.2 底面加工工艺安排

（1）面铣粗加工及精加工。由于产品余量较多，所以我们可以采用直径较大的平底刀 (直径40mm)表面粗加工及精加工，产品粗加工预留量为0.2mm，首先进行表面开粗，选择进给速度F为800mm/min，主轴转速S为2000转/min，加工方式采用干切削，之后采用进给速度为200mm/min，转速为3500转/mm，进行表面精加工，同样采用干切削。

（2）底面轮廓粗精加工。考虑翻面后侧面可能会出现明显的对刀痕迹，所以在首次装夹时不宜装得过深，本产品解决方案为装夹高度为高于钳口18mm，开粗时进给速度为1000mm/min，转速为2000转/min，加工深度为每层1.2mm，加工余量为0.2。精加工时选择进给速度F为200mm/min，主轴转速S为3000转/min，加工深度为每层0.1mm。

（3）底面矩形槽加工。底面矩形槽加工较为简单，粗精加工的进给速度转速与切削深度与底面轮廓加工相同，在这里不做过多讲解。

（4）钻孔加工。为了提高钻孔时的稳定性，应先在表面加工前先进行定位钻，之后进行粗钻和精钻，如孔过大可用平刀扩孔。钻孔方式使用深孔啄钻。进给速度F为100mm/min，主轴转速S为800转/min。对直径16的通孔采用10mm平底刀进行轮廓扩孔加工。②加工时垫块应避开通孔位，以免出现断刀及垫块损伤。

3 顶面装夹及加工

3.1 顶面装夹

由于工件为不对称体，因此在加工前应详细核对翻面装夹位置是否与软件加工中的坐标相吻合。

此工件翻面是以X轴为旋转轴进行180的旋转，再进行装夹。考虑到Z轴加工原点的已被翻转，所以采用垫块突出底面一段距离，对刀时如图4所示，垫块与产品相交处为Z轴零点位置，X基准面为已加工到位的X面，Y轴为虎钳内侧固定面，进行辅对刀。由于毛坯厚度为30mm，所以加工高度应从2mm算起。对刀如图4所示。

3.2 顶面加工工序分析与安排

（1）顶面粗加工。顶面同样采用直径12mm平刀进行曲面挖槽粗加工，余量为0.2mm。选用进给速度为1000mm/min，主轴转速为2000转/min，每层切深为0.3mm，一直加工至Z-15mm。

（2）椭圆外轮廓侧面与底面精加工。同样用直径12mm平底刀对椭圆外形Z方向以每层0.1mm分层进行精加工，Z方向直接加工到位，底面以外形铣削二维轮廓加工，每次铣削轮廓向外补正5mm。选用进给速度F为200mm/min，主轴转速S为3000转/min。

（3）台阶面的加工方式。用12mm平底刀加工台阶面，选用进给速度为200mm/min，主轴转速为3000转/min，台阶侧面则采用XY方向每层0.1mm分层精加工，Z方向直接加工到位。

（4）工件圆弧顶面及弧形凹槽加工。由于曲面挖槽开粗为Z轴分层加工，上表面为浅平面，所以会产生较大的阶梯面，时加工余量不均匀，所以用直径10mm球刀对圆弧顶面及凹槽进行半精加工及精加工。半精加工时为了加工效率及余量均匀度，采用平行铣削精加工预留量为0.2，进给速度800mm/min，主轴转速3000转/min，步距0.2对圆弧顶面及凹槽半精加工。精加工时为了使上表面边缘加工到位，并且曲面精度达到1.6，采用3D等距环绕加工，进给速度F为800mm/min，转速为3000转，步进量为0.12mm。

通过采用上述的装夹、对刀与编程加工方法，有效地解决了单件双面非对成体的对刀、编程及工艺问题，各面的粗糙度。

4 结束语

本产品为典型的单件双面非对成体，只要把产品的结构域材料性质考虑清楚，并采用上述坐标基准装夹与加工方案，便可解决绝大多数双面体加工的难点问题。

注释

① 吴长德.MasterCAM9.0系统学习与实训[M].北京:机械工业出版社,2003.

② 刘端品.数控铣床加工[M].北京:机械工业出版社,20010.10.