Mastercam曲面造型和CNC加工

    从1975年我国研制出第一台加工中心以来，我国的数控机床日益增长，已经成为世界机床消费和进口的第一大国。加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，能在一次装夹后，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣削等多种工序的加工，工序高度集中。其除了具有刀库和自动换刀装置外，还具有分度工作台和交换工作台。适用于加工凸轮、箱体、模具等复杂型面的零件。尤其是CAD/CAM软件已经在模具制造业中得到了广泛的应用，使模具的加工效率和精度产生了质的飞跃。

    Mastercam的Mill模块有造型和铣削加工两大模块。具有完善的二维图形功能和零件造型功能，可设计出复杂的曲线，曲面以及各类三维实体造型。Mastercam拥有多重曲线的粗精加工，2-5轴的联动加工等多达几十种的加工方式，能够方便实现型腔铣削，轮廓铣削以及点位加工，可以对加工零件的刀具路径模拟和实体验证，保证加工顺利进行。

1 曲面造型

    曲面造型分为形状创建曲面和曲线创建曲面。形状创建曲面分为：圆柱面，圆锥面，立方面，球面，圆环面；曲线创建曲面分为：拉升曲面，牵引曲面，直纹曲面，昆氏曲面，旋转曲面，扫描曲面等等。其中曲线创建曲面是主要的曲面造型方式。

2 CNC加工

    CNC加工的第—步是粗加工，目的是为了去除工件中的大量余料，为半精加工和精加工做准备。粗加工的预留量—般为0.5～2mm左右。Mastercam Mill提供了8种曲面粗加工方式，即，平行铣削加工(Parallel)、挖槽加工(Pocket)、等高外形加工(Contour)、投影加工(Project)、曲面流线加工(Flowline)、放射加工(Radial)、残料加工(Restmill)以及钻削加工(Plunge)。

    Mastercam Mill提供了10种曲面精加工方式，即，平行铣削加工(Parallel)、挖槽加工(Pocket)、等高外形加工(Contour)、投影加工(Project)、曲面流线加工(Flowline)、放射加工(Radial)、陡斜面加工(Par.Steep)、交线清角(Pencil)、残料清角加工(Leftover)以及环绕等距加工(Scallop)。

3 加工工艺

    1)工件装夹找正：加工中心机床夹具的种类很多，有通用夹具、专用夹具、组合夹具等。装夹时，应保证装夹可靠，零件不变形，且应考虑一次装夹，可默完成尽可能多的表面加工。

    2)工件找正：使用寻边器、对刀仪找正时，应尽可能使设计基准、工件零点、编程零点统一。

    3)刀具选用：用平头铣刀进行二维轮廓粗加工铣削，用球头铣刀、合金铣刀进行半精加工、精加工铣削；用高速钢刀铣削不锈钢工件。

    4)合理的进给路线：

    a.刀具的切入与切出：进给线路中的每一段进给运动，开始时需要加速，接近终点时需要减速，在加速与减速过程中，刀具的运动不平稳，使表面相糙度值增大，为此，必须附加一小段工作行程长度，以使进入加工状态时刀具能够平稳切削。如钻孔、镗孔时，已加工表面附加切入量1～3mm，未加工表面附加切入量5～8mm。

    b.切削过程中，刀具进给应连续，避免停顿。如用立铣刀沿工件法向切入，则刀具必须在切入点转向，进给运动有短暂停顿，由于机床和刀具的影响，会在工件避免切入点产生明显刀痕。因此，要避免沿加工表面法向切入工件和沿切削表面法向切出。

    5)合理的进刀方式：由于普通立铣刀的结构原因，刀具加工时需要轴向切削实体，不能像钻头似的一刀切入很深，有时要分几层进行切削。当然可以用钻头先钻到需要的深度，在用铣刀加工，但是，这需要换一次刀具。如果不换刀具还要达到这种加工效果，就需要倾斜渐进或螺旋进刀的方法。

    6)切削用量的确定：切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验确定。

4 讨论

    在进行NC加工时须；主意下面几个问题：

    4.1 陡平面精加工的使用

    采用陡平面精加工去除粗加工时留下的切削余量，需要采用0°、90°两个方向进行两次加工，才能达到陡平面精加工的效果。

    4.2 交线清角与残余清角加工法的配合

    在许多半径小的角落，大直径的刀具无法铣削到，必须用小直径的刀具来铣削，使用交线清角加工方法只对这些地方进行加工，可以达到工件精度要求，提高效率。交线清角后，还会有一些很小的残余余量没法去除，使用残料清角加工法就可以将其去除干净。

    4.3 浅平面精加工中主轴转速的确定

    主轴转速计算为Vc=πDn/1000

    式中Vc——切削速度，m/min

        D——刀具直径，mm

    Vc与刀具材料和被加工工件的材质、硬度等有关，当刀具和被加工工件确定后，Vc值就确定了，在浅平面精加工中，球头刀铣削深度比较小，实际加工的刀具直径比较小，因此主轴转速很高。

    4.4 注意刀具补偿问题和刀具过切问题

    刀具有无补偿和补偿的方向，关系到零件的尺寸形状是否达到设计要求，过切和补偿方向反了，可能导致零件报废。

5 结语

    Mastercam的曲面造型及加工对于—般的曲面加工也能满足加工要求，但对于非常高端造型功能和加工，其功能还不如NX强大。但其易学易用，使用很方便。