謝秋馨

（廣州市高級技工學(xué)校，廣東 廣州 510500）

1 前言

筆者在廣州市高級技工學(xué)校教學(xué)，當(dāng)任數(shù)控專業(yè)教師，負責(zé)數(shù)控編程與操作這一門實習(xí)課。平時對于一些簡單的圖形輪廓，只需要采用手工編寫程序即可。但是對于較復(fù)雜的輪廓，如模具中的曲面，就要借助軟件自動生成程序來對其進行加工。下面我將簡單闡述我在教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生如何通過MasterCAM軟件對所設(shè)計的曲面零件進行加工。

教學(xué)對象：適用于初步接觸《CAM》這門課程的學(xué)生，通過本次實訓(xùn)，讓他們進一步了解本課程，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

2 讓學(xué)生了解數(shù)控加工的工藝過程

2.1 零件加工工藝分析

如圖1所示為加工的零件圖。要運用MasterCAM軟件對零件進行數(shù)控加工程序的自動生成。首先要對零件進行加工工藝分析；確定合理的加工順序；在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時，要盡量減少換刀次數(shù)，提高加工效率；并充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度；以及零件剛度和變形等因素。做到先粗加工，后精加工；先加工主要表面，后加工次要表面；先加工基準面，后加工其他表面。該零件中需要銑削的內(nèi)容有一個曲面和與之曲面相交的平面。

圖1 加工零件圖

2.2 講解零件將如何建模

建立零件的幾何模型是實現(xiàn)數(shù)控加工的基礎(chǔ)。進行零件的建模時，無需畫出整個零件的模型來，只需要畫出其加工部分的輪廓曲面即可。加工尺寸、形位公差及配合公差也可以不標出。這樣既節(jié)省建模時間，又能滿足數(shù)控加工的需要。建模時，必須根據(jù)零件實際尺寸繪制圖形，以保證計算生成的刀具路徑坐標的正確性。利用Master CAM中圖層的功能，還可將不同的加工工序分別繪制于不同的圖層內(nèi)；在確定刀具路徑時，加以調(diào)用或隱藏，以選擇加工需要的輪廓線。圖2所示為上述零件建模后的加工輪廓，該零件的基本建模過程為：啟動Master CAM軟件→C繪圖→U曲面，進入繪圖狀態(tài)后，采用掃描曲面、牽引曲面和曲面倒圓角的方法進行繪制。

2.3 教會學(xué)生如何生成刀具路徑

（1）外輪廓銑削加工路徑：①在進行加工路徑定義之前，首先應(yīng)對毛坯及對刀點進行確定。設(shè)定步驟為：回主動能表→T刀具路徑→J工作設(shè)定→彈出對話框。在對話框中設(shè)定毛坯尺寸分別為：X=105mm，Y=60mm，Z=30mm；坐標原點設(shè)定為：X=0mm，Y=0mm，Z=30mm；并選中顯示工件復(fù)選框。②當(dāng)毛坯及對刀點確定后，就可以規(guī)劃外輪廓的銑削刀具路徑了。其過程大致為：在刀具路徑中執(zhí)行外輪廓銑削→確定外輪廓銑削的輪廓→設(shè)定刀具的相關(guān)參數(shù)→確定外形銑削參數(shù)→確定。

（2）曲面銑削加工路徑：①曲面粗加工銑削路徑的生成，其設(shè)定過程大致為：刀具路徑→U曲面加工→R粗加工→P平行銑削加工→確定所要加工的曲面輪廓→設(shè)定刀具的相關(guān)參數(shù)→確定曲面銑削參數(shù)和平行銑削粗加工參數(shù)→確定；②曲面精加工銑削路徑的生成，其設(shè)定過程大致為：刀具路徑→U曲面加工→F精加工→P平行銑削加工→確定所要加工的曲面輪廓→設(shè)定刀具的相關(guān)參數(shù)→確定曲面銑削參數(shù)和平行銑削粗加工參數(shù)→確定。

2.4 教學(xué)生設(shè)置刀具路徑生成過程中的具體參數(shù)

在上述銑削加工刀具路徑生成的過程中，要對刀具、銑削類型以及切削方式等的參數(shù)進行合理的設(shè)置。

（1）刀具的選擇及參數(shù)設(shè)置。在模具型腔數(shù)控銑削加工中，刀具的選擇直接影響著模具零件的加工質(zhì)量、加工效率以及加工成本，因此要正確選擇好刀具。在模具銑削加工中，常用的刀具有平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。①在銑削外輪廓時，由于加工余量較大，所以首先選用刀頭直徑為Φ22mm的平頭立銑刀，保證刀具的強度；并采用外形銑削的銑削類型和Z軸分層銑削的切削方式。主軸轉(zhuǎn)速為3600r/min，刀具進給速度為1000mm/min，走刀都為逆圓銑削。②在進行曲面粗加工時，首先選用直徑為Φ14mm的球頭刀，采用曲面加工的銑削類型，平行銑削粗加工的切削方式。主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，刀具進給速度為800mm/min，并預(yù)留加工余量為0.5mm。③在進行曲面精加工時，應(yīng)選用直徑為Φ8mm的球頭刀，采用曲面加工的銑削類型，平行銑削精加工的切削方式。主軸轉(zhuǎn)速為3600r/min，刀具進給速度為800mm/min，將進給的步距修改成0.5mm。

（2）走刀方式和切削方式的確定：①走刀方式。在模具加工中，常用的走刀方式包括單向走刀、往復(fù)走刀和環(huán)切走刀三種形式。其刀具路徑由一組封閉的環(huán)形曲線或完整的曲面組成。加工過程中不提刀，采用順銑或逆銑切削方式，是外形加工常用的一種走刀方式。②銑削方式。銑削方式的選擇直接影響到加工表面質(zhì)量、刀具耐用度和加工過程的平穩(wěn)性。一般來說，粗加工過程中余量較大，應(yīng)選用逆銑加工方式，以減小機床的震動;精加工時，為達到精度和表面粗糙度的要求，應(yīng)選擇順銑加工方式。在曲面銑削加工時，應(yīng)根據(jù)所加工材料的不同，選用不同的銑削方式，如平行銑削、等高外形、挖槽粗加工、投影加工等銑削方式。

2.5 讓學(xué)生學(xué)會如何進行刀具路徑模擬

在Master CAM數(shù)控加工編程中，可以通過二維視圖，經(jīng)過參數(shù)設(shè)置，生成刀具路徑。通過刀具路徑，我們可以預(yù)先知道數(shù)控銑削加工是否合理。這就利用了CAM軟件的優(yōu)越性通過實體驗證功能可以觀察切削加工的過程，檢測工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理，零件在數(shù)控實際加工中是否存在干涉，設(shè)備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設(shè)計要求。這就提高了在實際加工中的安全性和可靠性。

2.6 程序的后置處理

通過計算機模擬數(shù)控加工，確認符合實際加工要求后，就可以使用Master CAM的后置處理程序來生成NCI文件或NC數(shù)控代碼，Master CAM系統(tǒng)本身提供了百余種后置處理PST程序。對于不同的數(shù)控設(shè)備，其數(shù)控系統(tǒng)可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。對于具體的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)選用對應(yīng)的后置處理程序。后置處理生成的NC數(shù)控代碼應(yīng)做適當(dāng)修改。如能符合所用數(shù)控設(shè)備的要求，就可以輸出到數(shù)控設(shè)備，進行數(shù)控加工使用。

3 結(jié)語

現(xiàn)今的模具的數(shù)控加工程序很難用人工編程來實現(xiàn),只能采用軟件自動編程的功能來實現(xiàn)。利用Master CAM系統(tǒng)提供的零件加工模擬功能,能夠觀察切削加工的過程,可用來檢測工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理,零件在數(shù)控實際加工中是否存在干涉,設(shè)備的運行動作是否正確,實際零件是否符合設(shè)計要求。同時在模擬加工中,系統(tǒng)會給出有關(guān)加工過程的報告。這樣可以在實際生產(chǎn)中省去試切的過程,縮短生產(chǎn)周期,可降低材料消耗從而降低產(chǎn)品成本,提高生產(chǎn)效率,從而取得良好的經(jīng)濟效益,大大降低了生產(chǎn)者的勞動強度。MasterCAM在這些方面具有許多普通銑削做不到的功能。而如果學(xué)生如果掌握了自動編程的技術(shù)那么在數(shù)控行業(yè)無論是數(shù)控車還是數(shù)控銑床，加工中心等方面都能夠有所作為，這樣大大促進了學(xué)生未來的就業(yè)，在以后的教學(xué)中，筆者會通過多種途徑傳授數(shù)控編程知識，并更加注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，摸索出一套適合學(xué)生能力發(fā)展的教學(xué)經(jīng)驗。