胡可威

[摘? ? ? ? ? ?要]? 主要敘述了編程與加工配合件利用MasterCam進(jìn)行建模，然后對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析，用Mastercam軟件進(jìn)行數(shù)控編程，執(zhí)行后處理，利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。探討了Mastercam建模以及數(shù)控編程和工藝分析與加工操作中的一些方法和應(yīng)用技巧。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 建模;工藝分析;數(shù)控編程;加工

[中圖分類號(hào)]? U260.6+4? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603（2018）35-0164-02

一、引言

伴隨設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展，CAD/CAE/CAM等設(shè)計(jì)軟件取得長足進(jìn)步，Mastercam是一個(gè)強(qiáng)大的三維CAD軟件，它功能完善，可以進(jìn)行三維實(shí)體曲面建模。隨著Mastercam的功能日益完善，使用越來越貼近用戶。在軟件的潮流中，Mastercam軟件也在不斷的完善和強(qiáng)大起來，在三維建模方面體現(xiàn)了它功能的強(qiáng)大和操作便捷，學(xué)起來容易上手，是我們進(jìn)行三維建模的好軟件，本文主要是用Mastercam軟件的實(shí)體繪制功能、曲面功能進(jìn)行建模。通過加工工藝分析以及配合件加工，全面考慮影響加工零件的因素，設(shè)計(jì)其加工工藝以及使用一些加工應(yīng)用技巧，完成配合要求。

二、配件的總體分析

裝配件的主要特征是由2個(gè)組件組成，分別是凹模和凸模，凹模有圓弧面、曲面、挖槽、鉆孔等，所以該組件是屬于比較難加工的零件。凸模主要由曲面、平面、盲孔、圓球面組成，難點(diǎn)在于反面裝夾時(shí)的對(duì)刀問題，要對(duì)得精確，不然就會(huì)出現(xiàn)偏差，留正反連接痕跡。凸模加工要注意正反面，不要把方向搞反，否則錯(cuò)位。

三、凹模的編程與加工

本節(jié)主要介紹凹模的編程與加工過程。凹模如圖1所示。在介紹具體的加工步驟之前，首先做一詳細(xì)分析。

（一）整體分析

凹模型結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。加工材料硬鋁LY2，毛坯為100 mm×106 mm×30 mm。

（二）加工工藝分析

硬鋁LY2為耐熱硬鋁，有較高的強(qiáng)度，熱變形時(shí)塑性高，切削加工性能良好。鋁的硬度較低，是容易加工的材料，但是容易粘刀，因此在加工時(shí)，我們采用白鋼刀加工，切削層應(yīng)該小些，進(jìn)給速度快些，主軸轉(zhuǎn)速高些。

加工原點(diǎn)設(shè)置在毛坯上表面的正中間，如下所示。

X軸：毛坯模型的中心。

Y軸：毛坯模型的中心。

Z軸：毛坯模型的上表面。

（三）技術(shù)難點(diǎn)分析

在編程過程中要注意工藝過程的安排，應(yīng)多考慮如何走刀效率會(huì)更高，盡可能減少加工完成后出現(xiàn)較多毛刺。反面裝夾注意去毛刺，配合過程要合適。

（四）加工工藝方案

對(duì)模型進(jìn)行編程加工時(shí)，首先需要對(duì)模型進(jìn)行工藝分析，制定數(shù)控加工工藝卡、數(shù)控加工程序單，確定模型的加工位置以及應(yīng)用何種刀路進(jìn)行加工。

數(shù)控加工工藝卡：

內(nèi)容包括：材料名稱、材料狀態(tài)、毛坯尺寸、設(shè)備名稱、零件代號(hào)、工序內(nèi)容、工具等。（內(nèi)容省略）

凹模低部加工：采用面銑、外形銑削、深孔鉆、深孔啄鉆、曲面粗加工—挖槽、曲面粗加工—等高外形、曲面精加工—流線等加工方法。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口20～22 mm。

2.X、Y加工原點(diǎn)——以工件分中為X、Y方向加工0點(diǎn)。

3.Z加工原點(diǎn)——以工件頂面為Z向0點(diǎn)。

凹模的正面加工：

采用面銑、外形銑削（2D）、曲面粗加工（挖槽）、曲面精加工—淺平面加工、挖槽（一般挖槽、曲面粗加工（挖槽）、曲面精加工—流線等加工方法。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口20～22 mm。

2.X、Y加工原點(diǎn)——以工件分中為X、Y方向加工0點(diǎn)。

3.Z加工原點(diǎn)——以工件下面為Z向0點(diǎn)。

（五）加工出實(shí)物如圖2所示

四、凸模的編程和加工

（一）凸模的結(jié)構(gòu)和分析

該零件圖的主要特征是圓柱由曲面和平面組成，有挖槽、孔，有螺紋等，所以該零件是屬于比較容易的加工零件。零件圖如圖3所示。

在對(duì)零件模型進(jìn)行曲面編程加工前，先要對(duì)坯料工件參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。如上圖3所示，工件為60*50的圓柱體，材料為鋁。工件的原點(diǎn)為（0，0，0）。

（二）凸模的編程與加工

根據(jù)對(duì)側(cè)部零件的結(jié)構(gòu)和分析以及對(duì)圖紙進(jìn)行分析，凸模的編程和加工需要分為三部分裝夾和加工，依次是上部、底部的編程和加工，最后用車床車螺紋。

（三）確定毛坯尺寸，如圖4所示。

（四）編制加工程序

1.加工上面

為了使加工速度快而且加工程序簡單明了，開粗我采用的是D16的銑刀，進(jìn)行外形銑削與挖槽。用D8的銑刀進(jìn)行外形銑削的螺旋式漸降斜插挖槽，防止過切。參數(shù)：參考高度5，進(jìn)給下刀高度0.5，刀具轉(zhuǎn)速1500，進(jìn)給率400，下刀速率300，留余量為0.3，提刀速率2000，Z向深度每層進(jìn)給0.75。兩個(gè)深孔先用D5.8鉆后用D6鉆。

凸模上表面加工：

采用面銑、外形銑削、挖槽（一般挖槽）、深孔鉆、深孔啄鉆等加工方法。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口35 mm。

2.X、Y加工原點(diǎn)——以工件分中為X、Y方向加工0點(diǎn)。

3.Z加工原點(diǎn)——以工件頂面為Z向0點(diǎn)。

加工模擬仿真如圖5所示：

2.加工下表面

我選用了D16的銑刀來進(jìn)行上表面面銑、外形銑削，然后再進(jìn)行精加工。參考高度55，進(jìn)給下刀高度53，刀具轉(zhuǎn)速1000，進(jìn)給率400，下刀速率200，留余量為0.2，提刀速率2000。等距環(huán)切，切削間距為10。然后用D8的銑刀進(jìn)行曲面粗加工挖槽，再用D6的銑刀來清角，最后用D6的球刀來銑球面，倒角外。小刀車速快，進(jìn)給少。

凸模下表面加工：

分別用面銑、外形銑削（螺旋式漸降斜插）、曲面粗加工—挖糟、曲面精加工—等高外形、曲面精加工—放射狀、曲面精加工—流線進(jìn)行加工。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口32 mm。

2.X、Y加工原點(diǎn)——以工件分中為X、Y方向加工0點(diǎn)。

3.Z加工原點(diǎn)——以工件下表面為Z向0點(diǎn)。

模擬如圖6所示。

3.加工上表面螺紋

本來要在銑床上把螺紋銑出來的，由于找不到刀具，只好用華中車床來車，我選了一把D12的內(nèi)螺紋車床，主軸轉(zhuǎn)速給800。

螺紋的編程：

08888

%8888

G00 X100 Z150;T0101;M03 S800;

G00 X17 Z3;

G76C1A60X20.2Z-8K0.976U-0.V0.1Q0.4F2;

G00 Z150;X100;

M30。

4.加工出實(shí)物圖如圖7所示

五、加工過程的圖片

六、編程加工時(shí)遇到的問題及解決方法

對(duì)刀：開粗時(shí)可用試切法。

問題1：反面對(duì)刀時(shí)出現(xiàn)較大的接刀錯(cuò)位。

解決方法：因?yàn)閭?cè)面是個(gè)弧，因此要用打表找出兩側(cè)的最高點(diǎn)來分中。

問題2：編程加工時(shí)凹槽圓球面用曲面挖槽用平挖不了。

解決方法：用球刀或平刀帶R（￠8R0.4）軟件就能執(zhí)行。

問題3：機(jī)床回零時(shí)出現(xiàn)超程。

解決方法：先把X、Y、Z軸抬到一定位置，把倍率調(diào)慢，先Z軸，再回X、Y軸。

注意配合主要是間隙配合，所以加工時(shí)要注意給刀具補(bǔ)償。

七、結(jié)論

經(jīng)過加工配合件，建模時(shí)需要考慮到加工實(shí)現(xiàn)的可能性，在現(xiàn)實(shí)中的實(shí)物因?yàn)榈毒叽笮〉南拗埔灿屑庸げ怀龅目赡?，那就要在原有的基礎(chǔ)改造創(chuàng)新。通過在加工過程中出現(xiàn)的問題，編程加工最重要的是注意刀路的最優(yōu)化，以減少加工時(shí)間和提高加工質(zhì)量。加工時(shí)對(duì)刀保證精度特別重要和反面裝夾要特別注意編程原點(diǎn)和裝夾的一致性。通過加工，在一些參數(shù)的設(shè)置上要特別小心，特別是切削用量和刀具轉(zhuǎn)速的選擇，要根據(jù)毛坯、刀具、機(jī)床等多種因素進(jìn)行設(shè)定，在做的過程中通過自己的思考解決問題加工配合件對(duì)以后教學(xué)也有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙長旭.數(shù)控加工工藝[M].西安電子大學(xué)出版社，2005.

[2]孫祖和.MasterCAM設(shè)計(jì)與制造[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]高強(qiáng)，曹愛文.Pro/ENGINEER從入門到精通[M].人民郵電出版社，2006.