張令令

（江蘇省宿豫中等專業(yè)學校，江蘇 宿遷 223800）

MasterCAM是美國CNC Software Inc.公司開發(fā)的一種CAD/CAM軟件，不僅具有強大、穩(wěn)定的造型功能，而且提供了多種精、粗加工技術和曲面零件精加工的功能，將數控編程、刀具模擬、曲面設計、二維/三維實體造型等有機地融為一體，能夠真實地反映零件的加工過程。在數控加工中，運用MasterCAM可以設計出復雜的曲線、曲面零件，通過對刀具的合理選擇，可以達到優(yōu)化走刀路線、提高加工精度、減少重復加工路線等目標，在改善數控加工質量的同時，也使加工效率有所提高?；诖耍疚囊燥嬃掀磕＞咝颓坏臄悼丶庸槔?，具體探討了MasterCAM在數控銑削加工中的應用。

1 基于MasterCAM軟件的數控銑削加工優(yōu)點

1.1 有利于優(yōu)化材料資源

利用MasterCAM軟件進行數控銑削加工，可以模擬零件的仿真加工過程，以此判斷加工過程中的刀具選擇是否合理、刀具路徑是否正確，如果發(fā)現不合適或加工精度不夠，可以直接返回前面的步驟進行參數的修改與調整，這樣有利于優(yōu)化零件材料的消耗量，也能有效節(jié)約在數控機床上的調試時間，提高了數控加工的速度和效率。

1.2 有利于彌補傳統(tǒng)數控加工中手工編程的不足

傳統(tǒng)的數控加工主要是采用人工編程的方式進行操作，但對于一些復雜的曲面零件進行加工時，采用人工的方式，很難完成程序編制，而MasterCAM具有強大的曲面造型功能和完整的二維繪圖功能，在數控銑削加工過程中，運用MasterCAM不僅能輕松實現人工編程無法實現的任務，而且能準確地計算曲面圖形上的一些關鍵點坐標，有效地提高了加工精度，也彌補了手工編程的不足。

1.3 有利于提高零件加工速度

在數控銑削加工時，采用MasterCAM可以準確、快捷地建立加工零件的二維、三維模型，并生成相應的數控代碼，這樣可以減少編程人員的編程時間，同時也能大大提高零件的加工速度。

2 基于MasterCAM軟件的三維實體建模設計

在數控銑削加工過程中，利用MasterCAM軟件，可以設計出復雜曲線的三維實體模型，可以簡便地實現與其他CAD軟件生成圖形之間的轉換，而且還能將利用三坐標測量儀所測得實物的相關數據轉化為圖形文件，非常適合零部件的生成與加工。以飲料瓶模具型腔加工為例，其尺寸大小為120×230×50mm。運用MasterCAM軟件，可以快捷地得到飲料瓶的三維造型。

2.1 數控加工方式的選擇

我們常見的礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等，耐熱至70℃易變形，因此，對于飲料瓶的材質要求，需要使用耐高溫、耐老化、耐油、不易散發(fā)和溶出對人體有害物質且符合食品衛(wèi)生標準的PET塑料。考慮到這一點，在飲料瓶模具的加工過程中并不是通過直接切削加工而成，而是采用的吹塑工藝而得到。但由于飲料瓶的表面構造十分復雜，表面的曲率大小不一，凹凸不一致，所以直接加工飲料瓶模具存在較大困難，任何微小的誤差都會造成模具無法形成。用傳統(tǒng)的普通銑床難以實現對該模具的精加工，而采用數控銑床需要人工進行編程，不僅耗時耗力，且不能有效保障模具加工的精度，利用MasterCAM軟件能夠很好解決上述問題。

2.2 數控加工工藝的設計

加工飲料瓶模具尺寸的大小為120×230×50mm，針對該零件的加工特點和加工精度要求，所設計的數控加工工藝如圖1所示。

圖1

為了實現對飲料瓶模具外表面的銑削加工，根據其加工要求，選擇Φ20平銑刀進行二維輪廓銑削。

3 基于MasterCAM軟件的數控銑削加工流程

3.1 粗加工流程

粗加工可以快速地去除多余材料，將曲面與分模面進行分開，所以，對于刀具的選擇需要根據加工零件的材料和曲面外形尺寸，盡可能地選擇一把尺寸夠大、強大足夠的刀具。由于飲料品模具外表面構成復雜，曲率大小和凹凸程度不一樣，所以，在加工過程中采用MasterCAM軟件中的曲面加工模塊進行加工。在對一些復雜的曲面進行銑削加工時，往往首先會選用直徑為20mm的平銑刀，采用粗銑加工中的挖槽方式，切除零件約70%的加工余量。這樣，可以有效地避免出現刀具直接進入加工零件的問題。

3.2 半精加工流程

半精加工的主要目的是去除加工零件上過多的殘料，為零件的精加工做好準備。因此，在粗加工完成后，采用直徑為16mm的球頭刀進行半精加工，在加工時采取螺旋下刀、等距環(huán)切的方式，其目的是能夠在最短的時間內去除加工零件上更多的余料，從而大大提高零件加工的效率。

3.3 精加工流程

為了進一步提高零件加工的精度，在半精加工流程結束后，選用直徑為10mm的球頭刀進行精加工，在這一環(huán)節(jié)中，加工參數的設置與上一流程相同，但值得注意的是，為了盡可能提高加工效率、得到高質量的加工表面，被吃刀量的參數設置需要更小。精加工的刀具路徑如圖2所示。

圖2

加工結果顯示，對于飲料瓶模具型腔這種復雜曲面，采取上述粗加工、半精加工、精加工的加工流程，不僅加工效率比較高，且能夠達到預期的加工精度。

3.4 清除殘料精加工流程

在精加工完成后，在飲料瓶模具表面的曲面與曲面之間可能還有剩余的殘料，為此，為確保加工的準確度和精度，需要繼續(xù)使用直徑為5mm的球頭銑刀對曲面相交的位置進行加工，即交線清角精加工，其主要目的是清除精加工中曲面交接處的殘料。

3.5 飲料瓶模具型腔的驗證與后處理流程

在生成飲料瓶模具型腔加工的刀具路徑之后，首先需要利用MasterCAM軟件對其刀具加工路徑進行模擬和仿真，以確定飲料瓶的模具加工是否合理。在本文中，利用MasterCAM軟件中的“實體切削仿真”功能，對飲料瓶模具型腔加工的軌跡進行模擬仿真和刀具干涉的檢查，仿真結果顯示所設計的刀具走刀路線，滿足飲料瓶模具加工的實際要求，且在此過程中并未產生干涉、過切或碰撞等現象，以此驗證了復雜曲面加工的正確性。此外，考慮到不同數控加工機床對于數控代碼的識別類型和程度不同，為了便于零件的加工，還需要利用MasterCAM軟件中的后處理功能，只需要根據零件加工的刀具路徑信息，就能直接將其轉化為數控代碼的格式，輸送給數控機床進行加工，為工程人員的設計與加工帶來了極大的便利。

4 結語

MasterCAM2017在數控銑削加工中的應用，不僅能實現對零件加工的模擬，而且便于加工人員觀察零件的切削加工過程，這樣可以及時發(fā)現零件在實際加工過程中的參數設置是否合理、設備的運行動作是否正確、所加工的零件是否符合設計要求等，從而可以省去在傳統(tǒng)加工過程中所需的“試切”環(huán)節(jié)，能有效減少材料的消耗和加工成本，最為重要的是極大程度地縮短了數控銑削加工的周期，促進了生產效率的提高，此外，也降低了加工的復雜度和勞動強度，對于企業(yè)獲取良好的經濟效益具有十分重要的作用。本文以飲料瓶模具型腔的數控銑削加工為例，分析了MasterCAM軟件在數控銑削加工中的應用優(yōu)點，通過合理地選擇刀具尺寸、刀具路徑等工藝參數生成刀具加工軌跡，并通過模擬仿真對加工軌跡進行了驗證，結果顯示使用MasterCAM軟件進行數控銑削加工的效果較為理想，在實際的工程應用中具有一定的參考與使用價值。