羅美菊

以 MasterCAM外形銑削主要參數(shù)的設(shè)置方法為例，并結(jié)合數(shù)控加工工藝知識進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹，主要參數(shù)的設(shè)置包括刀具參數(shù)的設(shè)置和加工參數(shù)的設(shè)置，對 MasterCAM編程使用者具有指導(dǎo)意義。

在進(jìn)行 MasterCAM模擬加工時(shí)，需對各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，正確設(shè)置刀具參數(shù)、加工參數(shù)除了要具備數(shù)控編程知識外，還需具備一定的數(shù)控加工工藝知識，結(jié)合實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行各參數(shù)的設(shè)置，編出合理的數(shù)控加工程序。下面以 MasterCAM外形銑削加工刀具參數(shù)、加工參數(shù)的設(shè)置方法為例論述。

一、外形銑削刀具參數(shù)設(shè)置方法

1.刀具的選擇

在數(shù)控加工中，刀具的選擇直接關(guān)系到加工精度的高低、加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣和加工效率的高低。選用合適的刀具并使用合理的切削參數(shù)，將可以使數(shù)控加工以最低的加工成本、最短的加工時(shí)間達(dá)到最佳的加工質(zhì)量。銑削平面、曲面的刀具主要有平刀（平底刀、端銑刀）、圓鼻刀（牛鼻刀、圓角刀）和球刀（球頭刀、R刀）等刀具。

（1）平刀（平底刀、端銑刀）：在粗加工和精加工時(shí)都可使用。平刀主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。使用平刀加工要注意刀尖很容易磨損，可能會(huì)影響加工精度。

（2）圓鼻刀（牛鼻刀、圓角刀）：主要用于模坯粗加工、平面精加工和側(cè)面精加工，適合于加工硬度較高的材料。常用圓鼻刀圓角半徑為 0.2mm～ 6mm。在加工時(shí)應(yīng)該優(yōu)先選用圓鼻刀。

（3）球刀（球頭刀、R刀）：主要用于曲面的粗、精加工，由于球頭刀的端部切削速度為零。因此，為了保證加工速度，一般采用的切削行距都很密。

2.刀具參數(shù)設(shè)置

在 MasterCAM中，刀具參數(shù)主要有刀具號碼、刀具直徑、刀角半徑、主軸轉(zhuǎn)速、下刀速率和提刀速率等參數(shù)（圖 1）。刀具參數(shù)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件的剛度以及機(jī)床功率來確定。

（1）刀具號碼：用來指示要換上加工中心刀庫中的第幾號刀，NC程序中 M06換刀指令指示的刀具號與此號碼相對應(yīng)。對于數(shù)控銑床來說，此號碼無意義。

（2）刀具直徑：粗加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)選擇直徑較大的刀具，以提高加工效率。而精加工時(shí)則應(yīng)根據(jù)輪廓的最小圓角，選擇小于圓角的刀具，以提高加工表面的精度和質(zhì)量。

（3）刀角半徑：圓鼻刀或球頭刀的刀角半徑的設(shè)置，要根據(jù)輪廓周邊的過渡圓角進(jìn)行，以避免發(fā)生過切現(xiàn)象。

（4）進(jìn)給率：機(jī)床的切削進(jìn)給速率，主要依據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料來確定。零件的加工精度要求越高，表面粗糙度要求越高時(shí)，選擇的進(jìn)給量數(shù)值就越小。實(shí)際中，應(yīng)綜合考慮機(jī)床、刀具、夾具和被加工零件精度、材料的機(jī)械性能、曲率變化、結(jié)構(gòu)剛性、工藝系統(tǒng)的剛性及斷屑情況，選擇合適的進(jìn)給速度。

（5）主軸轉(zhuǎn)速：機(jī)床加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速，應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件材料、刀具直徑大小和刀具材料等因素進(jìn)行設(shè)定。

（6）下刀速率：下刀速率即主軸升降的進(jìn)給速率，沿著加工面下刀時(shí)應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量，以免崩刀。刀具在工件外下刀時(shí)可選擇較大值，但一般選為 XY平面進(jìn)給速度的三分之二。

（7）提刀速率：提刀速率即刀具回縮速率，刀具向上提刀退離工件時(shí)的進(jìn)給速度，一般為 200mm/min～ 5000mm/min。

二、外形銑削加工參數(shù)設(shè)置方法

外形銑削加工參數(shù)設(shè)置主要包括高度參數(shù)、刀具補(bǔ)償、轉(zhuǎn)角過渡、加工預(yù)留量、平面多次銑削、 Z軸分層銑深和進(jìn) /退刀方式等參數(shù)的設(shè)置（圖 2）。

1.高度參數(shù)設(shè)置

（1）安全高度：高度的設(shè)置可采用絕對坐標(biāo)和增量坐標(biāo)兩種方法。絕對坐標(biāo)設(shè)定時(shí)，系統(tǒng)直接將輸入的數(shù)值作為高度的 Z坐標(biāo)值；若采用增量坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，高度值為相對于工件表面的高度。安全高度是指在此高度之上刀具可以在任何位置平移而不會(huì)碰到工件和夾具。在開始進(jìn)刀之前，刀具快速下移到安全高度，加工完成之后，刀具退回安全高度。若選用增量坐標(biāo)時(shí)，是相對于工件表面的高度。一般設(shè)置安全高度離工件最高表面距離為20mm～ 30mm。

（2）參考高度：參考高度為下一次進(jìn)刀前要回縮的高度，參考高度的設(shè)置應(yīng)高于下刀位置。增量坐標(biāo)是相對于工件表面的高度。一般設(shè)置參考高度離工件最高表面距離為 5mm～ 10mm。

（3）進(jìn)給下刀位置：進(jìn)給下刀位置是指刀具在下刀位置之上以快速下降，當(dāng)下降到該位置后再以進(jìn)給速度接近工件，以免撞刀，此速度轉(zhuǎn)折點(diǎn)的高度為進(jìn)給下刀位置高度。選用增量坐標(biāo)時(shí)，是相對于工件表面的高度。一般設(shè)置進(jìn)給下刀位置離工件最高表面距離為 2mm～ 5mm。

（4）工件表面：工件表面是指要加工工件上表面的位置高度，通常指毛坯表面的高度。若選用增量坐標(biāo)時(shí)，是相對于所定義的外形的高度?？紤]數(shù)控編程，結(jié)合方便性、可行性，可把工件上表面的毛坯量設(shè)置為工件表面值，圖 2中工件表面的 1mm即為工件上表面的毛坯量，進(jìn)行表面切削之后，工件上表面 Z=0（系統(tǒng)坐標(biāo)設(shè)置的位置），后面的銑削加工深度（負(fù)值）即為距離上表面 Z=0的距離，方便計(jì)算，提高效率。

（5）深度：深度是指工件要加工的深度，指的是距離系統(tǒng)零點(diǎn) Z=0的坐標(biāo)值。該值一般設(shè)置為實(shí)際加工的深度值（負(fù)值）。選用增量坐標(biāo)時(shí)，是相對于所定義的外形的高度。在切削加工過程當(dāng)中，總切削量并不一定為設(shè)定的切削深度?？偳邢髁坑汕邢魃疃群?Z向預(yù)留量來決定的，即總切削量為切削深度減去 Z向預(yù)留量。

2.刀具補(bǔ)償

在進(jìn)行輪廓銑削加工時(shí)，因銑刀有一定的半徑，刀具中心軌跡和工件輪廓不重合，若不考慮刀具半徑補(bǔ)償，則會(huì)產(chǎn)生加工誤差，因此應(yīng)考慮補(bǔ)正形式。MasterCAM中補(bǔ)正形式有電腦補(bǔ)正、控制器補(bǔ)正、電腦和控制器補(bǔ)正、電腦和控制器兩者反向補(bǔ)正和關(guān)等 5種補(bǔ)正形式。補(bǔ)償方向有左補(bǔ)償和右補(bǔ)償。具體選擇哪種補(bǔ)正形式及補(bǔ)正方向，應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工要求來進(jìn)行選擇。endprint

（1）電腦補(bǔ)正：電腦補(bǔ)正是指電腦根據(jù)刀具半徑值計(jì)算出新的刀具軌跡，生成 NC程序后傳到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，該補(bǔ)正形式不考慮刀具磨損，容易造成加工出的零件產(chǎn)生誤差，外形尺寸變大，內(nèi)孔尺寸變小。

（2）控制器補(bǔ)正：控制器補(bǔ)正是指 MasterCAM生成的 NC程序是直接按加工零件的尺寸進(jìn)行的，通過后處理產(chǎn)生刀具偏置指令 G41、G42來進(jìn)行半徑補(bǔ)償。

（3）電腦和控制器兩者補(bǔ)正：電腦和控制器兩者補(bǔ)正是兩者的綜合，一般采用 MasterCAM指定的刀具與實(shí)際加工的刀具一致，由電腦補(bǔ)償?shù)毒甙霃街?，在機(jī)床控制器中設(shè)置刀具磨損補(bǔ)償。

（4）電腦和控制器兩者反向：電腦和控制器兩者反向補(bǔ)正與兩者補(bǔ)正基本相同，只是補(bǔ)正方向相反。

（5）關(guān)：“關(guān)”即不進(jìn)行刀具補(bǔ)正，刀具中心軌跡和工件實(shí)際輪廓重合，生成的程序中沒有刀具補(bǔ)正命令，機(jī)床上控制器也不進(jìn)行補(bǔ)正計(jì)算，該補(bǔ)正形式常應(yīng)用于加工對稱形狀的輪廓工件，如鍵槽、U形槽等。

3.轉(zhuǎn)角過渡

有三個(gè)選項(xiàng)，選擇“不走圓角”時(shí)，轉(zhuǎn)角處不采用圓弧過渡。選擇“< 135度走圓角”時(shí)，則系統(tǒng)在角度小于或等于 135度時(shí)的幾何圖形轉(zhuǎn)角處進(jìn)行圓弧形軌跡切削，大于 135度不進(jìn)行圓弧形軌跡切削。當(dāng)選擇“全走圓角”時(shí)，系統(tǒng)在幾何圖形所有的轉(zhuǎn)角處均進(jìn)行圓弧軌跡切削。

4.加工預(yù)留量

（1） XY方向預(yù)留量：工件側(cè)壁上的預(yù)留量，其默認(rèn)值為 0，可以設(shè)置為正值或負(fù)值。為了提高加工效率，使用大直徑刀具進(jìn)行銑削粗加工，在 XY方向設(shè)置預(yù)留量，這些預(yù)留量可通過后面的殘料清角加工方法進(jìn)行銑削。

（2） Z方向預(yù)留量： Z方向預(yù)留量是指在粗加工之后在 Z方向預(yù)留的量，預(yù)留的量通過精加工完成。

5.平面多次銑削

平面多次銑削是在 XY方向分層進(jìn)行粗銑和精銑（圖3），當(dāng)外形材料切除余量較大，刀具無法一次加工到定義的外形尺寸時(shí)，需要分次進(jìn)行銑削。分次銑削時(shí)要考慮機(jī)床及刀具系統(tǒng)的剛性，若切削負(fù)荷太大，會(huì)導(dǎo)致刀具的壽命降低，甚至造成刀具損壞，應(yīng)根據(jù)需要切除的余量，計(jì)算出粗銑的間距及次數(shù)，粗切削的間距由刀具直徑?jīng)Q定，一般粗切削間距取值為刀具直徑的 60%～ 75%。精修則為精加工的次數(shù)和間距。

6.Z軸分層銑深

Z軸分層銑深是指在 Z方向進(jìn)行分層粗銑和精銑（圖4），用于銑削 Z軸方向材料厚度較大，無法一次加工到指定深度尺寸的情況。最大粗切深度為粗加工時(shí) Z軸方向每層允許的最大切削深度，刀具在 XY方向切削間距為刀具直徑的60%～ 70%，間距較大，因而在 Z軸方向切削深度取值不能太大，否則容易崩刀，一般取值為 1mm～ 1.5mm。

7.進(jìn) /退刀方式

為了使刀具平穩(wěn)地進(jìn)入和退出工件，MasterCAM的進(jìn)退刀功能可在刀具切入和切出工件表面時(shí)加上進(jìn)退刀引線和圓弧與輪廓平滑連接，從而防止過切或產(chǎn)生毛邊。進(jìn)刀、退刀引線長度以刀具直徑的百分比來確定。

三、結(jié)語

MasterCAM各參數(shù)的設(shè)置，可通過多訓(xùn)練、多練習(xí)來掌握。在實(shí)際加工應(yīng)用 MasterCAM進(jìn)行模擬加工時(shí)，各參數(shù)的設(shè)置要結(jié)合數(shù)控加工工藝知識、參考有關(guān)數(shù)控加工工藝手冊進(jìn)行設(shè)定，需具備一定的實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)，正確設(shè)置各參數(shù)，才能編出合理的數(shù)控加工程序，這也是正確設(shè)置各參數(shù)的意義所在。endprint