MasterCAM9.0中斜面加工方案的比较与选择

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【摘 要】本文以实际生产加工过程中的斜面特征为研究对象，通过mastercam9.0中各种斜面加工方法的比较研究，论述了在保证加工质量和效率的前提下，如何选择适合的加工方法。

【关键词】MasterCAM；斜面；加工方法

0 引言

在实际生产中，应用CAD/CAM 软件进行编程的主要是由三维复杂曲面构成的零件加工，但是随着企业自动化、信息化管理的提升，为了便于统一管理，凡是数控加工的零件，都需要经过软件编程阶段。MasterCAM是美国CNC Software 公司开发的基于计算机的CAD/ CAM 软件[1-2]，它具有强大的二维和三维设计能力，CAM功能尤其强大，几乎包括了目前所有的数控加工方式，因此企业的占有率极高。本文主要是针对实际加工中所遇到的平面加工特征较多，但是又具有斜面特征的零件，通过对MasterCAM9.0中斜面的加工方法进行分析，得出合理的、符合实际的加工方法。

1 MasterCAM9.0中加工斜面的方法选择

MasterCAM9.0有着非常强大的曲面加工模块[3]，斜面属于比较简单的一类曲面。以下通过对MasterCAM9.0软件中所有的曲面加工方法进行对比分析，得出实际加工过程中最优的斜面加工方案。

1.1 平面铣削

这种加工方法就是将零件旋转相应的角度，使得斜面与刀具轴线垂直，在旋转之后，该方法在MasterCAM9.0中编程相当于二维刀具路径中的平面铣削（Face）或者挖槽铣削（Pocket），效率高，用时短，且精度高。但是在实际加工中需要可变角度的工装来夹持零件，如果遇到不能取整的角度，加工精度难以保证。这样反而影响了加工效率，因此平常不使用这种方法来加工斜面。

1.2 成型刀加工

这种加工方法在MasterCAM9.0编程中很方便，使用二维刀具路径中的外形铣削（Contour），只需要选择零件的外形为走刀路径，且将外形铣削参数中的刀具补偿设置为不补偿（off），该方法的加工效率很高，耗时少，精度亦可满足要求。但是这种方法在实际加工中也有一定的局限性：1）对于范围较大且倾斜角度不能取整的斜面，效率和精度都不能保证；2）对于成型刀的磨制要求极高，如果遇到不能取整的角度，往往不能够加工出符合精度要求的零件；3）如果斜面深度太大，则刀具的直径亦随之增大。因此，综合考虑，不建议使用此方法在实际生产中加工斜面。

1.3 斜壁铣削

此方法也是用二维刀具路径中的外形铣削（Contour）来加工，具体的设置方法是将外形铣削参数选项中的深度分层铣削（Depth cuts）对话框里的斜壁铣削（Tapered walls）勾选，并在斜壁倾斜角（Taper angle）中填入相应的数值。该方法加工的效率、精度都可满足生产需求，同时也存在不能角度不能取整的问题，但是角度的计算集中在了理论计算阶段，在实际加工阶段并没有涉及到，所以斜壁铣削往往是二维刀具路径中加工斜面特征的方法之一。

1.4 三维曲面加工

三维曲面加工加工斜面时更为简单、方便，可以说，其难度主要在于三维模型的建立和曲面加工方案的选择上。此处选取曲面流线加工方法作为加工方法，该方法在MasterCAM9.0中设置简单，只需要将斜面指定为加工面，选取与斜面相邻的其他面为加工干涉面，通过设置流线加工参数等，便可以完成加工。且加工效率、精度都可以满足生产需求。

考虑到加工的难度、质量以及效率等各个方面，斜壁铣削和三维曲面加工两种方法作为实际加工中的两种常用加工方法。

2 斜壁铣削和曲面流线的分析

通过在加工参数相同的情况下，对同一材质为铝（5A06 H112）斜面的加工参数、加工质量进行分析得出适合实际情况的加工方式。加工参数表如表1所示，仿真的斜面如图1所示，二维加工仿真效果及模拟时间如图2所示，三维加工仿真效果及模拟时间如图3所示：

3 结论及应用

通过表1、图2和图3中的数据分析可得出：

（1）加工质量分析 各个加工参数都相同，所以通过分析图2和图3可得，在同等的加工条件下，运用三维的曲面流线加工方式加工出来的曲面质量更好，一次成型；而用二维斜壁铣削方式加工出来的斜面还需要通过钳工工序进行打磨。因此，三维的曲面流线加工方式的加工质量更好。

（2）加工效率分析 此处的加工效率主要考虑同等条件下加工所用的时间，通过图2和图3对比可以发现，斜壁铣削加工方式用时3小时34分钟，而三维流线铣削所用的时间仅为40分钟。因此，曲面流线加工方式的效率远高于斜壁铣削加工方式。

加工质量和加工效率方面的相差很大，所以在实际生产当中，如果加工特征以平面特征居多，且斜面特征比较规整、范围较小、表面质量要求不是很高的情况下，则可以在忽略效率的情况下，数控编程时可考虑用二维的斜壁铣削加工方式进行加工；如果零件中存在曲面特征或者斜面不规整、面积较大且表面要求较高，则数控编程时用三维的加工方式进行加工，且通过实际加工经验验证，三维曲面加工方式在所有曲面加工方式中的加工质量和效率最高。

而且对于曲面加工方法，如果没有特殊要求，主要考虑加工效率，则粗精加工可选取不同的加工方式，粗加工去除大量毛坯料，精加工做补加工，保证精度[4-5]。

4 结语

本文只是针对实际生产过程遇到的平面特征的零件加工过程中遇到的斜面特征，如何用MasterCAM9.0平台进行的加工优化，文中仅只是对实际生产中常用的两种方法进行分析，并没有对MasterCAM9.0平台所提供的所有可用加工方法进行研究，希望对有志于研究数控编程的的同仁们有启示作用。

【参考文献】

[1]吴光明，叶朝桢.数控编程实例详解[M].北京：国防工业出版社，2006.

[2]张小宁.Mastercam9 实用培训教程[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3]佛新岗，袁建畅.基于MasterCAM刀具路径优化方案的研究[J].煤矿机械，2011（6）：120-122.

[4]佛新岗.基于MasterCAM 非曲面零件的快速加工及对刀技巧[J].组合机床与自动化加工技术，2010（5）：104-106.

[5]邓奕.MasterCAM 数控加工技术[M].北京：清华大学出版社，2004.