基于MasterCAM—X的典型零件数控加工编程

0 引言

        随着计算机技术的迅猛发展，机械制造行业的CAD/CAM软件也得到了前所未有的发展，各种三维CAD/CAM软件应运而生，且各具特色；如Pro/Engineer、UG、Cimatron、MasterCAM等。其中MasterCAM软件是美国CNCS01．are公司开发的基于Pc平台的CAD/CAM系统，由于它对硬件要求不高，并且操作简单方便、易学易用并具有良好的性价比，因而深受广大企业用户和工程技术人员的欢迎，广泛应用于机械加工、模具制造等领域，它gs有--维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能。从而实现了从产品的几何设计到加工制造的CAD/CAM一体化，是目前世界上应用最广泛的CAD/CAM软件之一。MasterCAM—X是其升级版本，界面操作更加快捷方便，功能更强大。下面以一典型零件加工为例，介绍利用MasterCAM—X软件进行数控加工编程的过程与应用特点。

1 零件图

        图1所示为该零件的零件图，材料：45^#钢，在加工中心(FANUC系统)上加工完成，已知毛坯尺寸：120 mm xS0mm x35mm，其六面均已在普通机床上加工到指定尺寸精度要求。

2 数控加工工艺设计

        1)零件的装夹

        因该零件毛坯形状规则，尺寸小且材料是45钢一般不会产生夹紧变形，所以不需要用专用夹具，只需要用平口虎钳装夹即可。最终装夹示意图见图所示：安装时要使零件的基准方向和XY轴的方向相一致，工件顶面高于钳口10mm-20mm；另外，装夹时要注意将垫块避开个通孔位置，防止钻削通孔时将平口钳钻坏。

        2)刀具材料选择根据加工材料，选择YTl5的硬质合金刀具。

        3)加工工艺路线制定与刀具选择该零件加工内容包含孔、斜陡面和平面，整体结构较复杂。具体分析如下：

        a)由于3个Φ6孔通过曲面，故应考虑在铣削曲面之前先钻孔。其次，由于孔径有公差要求(IT9)，孔距也有尺寸公差要求，为保证这两个要求，拟采用Φ3mm中心钻定位、Φ5.8mm钻头预钻孔、Φ6mm钻头扩孔的方式进行；另外，因加工3个斜孔时范围太小，无法使用螺旋下刀，因此为保护刀具和延长刀具寿命，可使用Φ10mm钻头钻一个下刀孔，方便进刀。

        b)对于曲面部分，分粗加工和精加工完成。粗加工选用较常用的曲面挖槽粗加工方式进行整体开粗，刀具选用16R1的圆刀，目的是切除大量的金属材料，提高加工效率；而精加工由于Z0至Z-5及Z-5至Z-20两组斜陡面之间是用平面过渡连接，无法通过一种精加工方法将整个曲面加工出所需效果，故为保证加工质量要求，这里采用了分区域加工的方法(即将两组斜陡面分开进行精加工)。另外，对于Z-5至Z-20侧面及绷内侧面因被修剪过，故为提高曲面表面加工质量效果，可利用Master-CAM—X中图层功能及相关曲面命令将其修补为排列整齐的、独立的规整曲面(此为难点)，从而可采用曲面流线精加工方式，得到较高的表面光洁度效果。此处侧面精加工选用    l6R1圆刀，而精加工斜孔内侧面则选用Φ6mm平底立铣刀。

        根据以上分析制定加工工序卡如图3所示。

3 零件造型

        在MasterCAM-X中对该零件造型较简单，主要应用了拉伸实体、实体倒圆角等命令，此处不再详述。另外由于实体编程时刀具路径计算速度慢，定义加工面、干涉面不方便，故可先将实体转为曲面再进行编程。此处应注意的是在造型过程中灵活应用图层功能，即将不同类型图素设置在不同的图层上，主要是为后面曲面修补和编程操作带来方便。此处具体设置为：线框图层1、实体图层2、实体转成的曲面图层3。