基于MasterCAM鼠標(biāo)上蓋凸模的數(shù)控加工編程

陶素連

（廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，廣州510925）

1 引 言

MasterCAM 是一種基于PC 平臺的CAD/CAM 軟件。MasterCAM 提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù)，以提高零件加工的效率和質(zhì)量。MasterCAM 還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的方法，加工最復(fù)雜的零件。MasterCAM 具有可靠的刀具路徑校驗功能，可模擬零件加工的整個過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。本文以鼠標(biāo)上蓋凸模為例，闡述MastetCAM 在數(shù)控加工中的應(yīng)用及編程技巧。

圖1 鼠標(biāo)上蓋凸模零件圖

2 鼠標(biāo)上蓋凸模的數(shù)控加工工藝分析

鼠標(biāo)上蓋凸模的零件圖如圖1 所示，其極限尺寸是150mm×80mm×55mm， 毛 坯 尺 寸 為152mm×82mm×57mm，加工工件采用數(shù)控銑床，單件生產(chǎn)。鼠標(biāo)上蓋凸模需加工的曲面?zhèn)€數(shù)較多，而且型心側(cè)面比較陡，加工過程中應(yīng)選擇合理的刀具、走刀路線和切削速度，防止過切。對于曲面8 在數(shù)控銑床上不能加工到位，需另外在電火花機(jī)上清角加工。還有型芯表面存在很多曲面和曲面相交、曲面和平面相交，在相交處需要用小刀清角加工。對于凸模上的3 個孔需電火花加工。在平面和曲面相交處采用等高外形并限制加工高度來進(jìn)行清角。在曲面和曲面相交處采用交線清角加工。其具體的加工方案為：挖槽粗加工開粗－等高外形粗加工－平行銑半精加工－平行銑精加工－等高外形交線清角－交線清角。

為了提高加工效率和減少換刀，用高速鋼材料10mm 平底銑刀進(jìn)行粗加工，用硬質(zhì)合金材料2mm 的球刀進(jìn)行精加工。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速粗加工設(shè)置為1500r/min，這樣可以提高生產(chǎn)率避免斷刀。曲面精加工由于切削量很小，可以選擇較大轉(zhuǎn)速。為獲得精度較高的加工表面，精加工時主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min。粗加工時進(jìn)給速度為500mm/mim，精加工進(jìn)給速度為300mm/min。背吃刀量挖槽粗加工時為1.0mm，留下加工余量為0.2mm，精加工所走的刀數(shù)為一刀。

3 鼠標(biāo)上蓋凸模的加工刀路編制

文件轉(zhuǎn)換最通用的格式是IGES，出錯機(jī)率比較少，即使轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的圖形有錯誤，也能修改，不影響模具的編程質(zhì)量。凸模零件圖在Pro/E系統(tǒng)中保存為IGES 格式文件，然后在MasterCAM 軟件中打開，旋轉(zhuǎn)工件和平移工件使工件坐標(biāo)系原點(diǎn)瞄準(zhǔn)在工件上表面的中心，旋轉(zhuǎn)平移后的零件并加上邊界盒后如圖2所示。

圖2 旋轉(zhuǎn)和平移后的零件

3.1 曲面挖槽粗加工，預(yù)留量0.5mm

首先封住型芯上的3 個孔，然后采用φ10 的平底刀對鼠標(biāo)上蓋凸模曲面挖槽粗加工，加工余量0.5mm，步距為1mm，去除大部分的工件材料。采用zigzig 方式走刀，并限定高度，提高加工效率。刀路如圖3 所示。

圖3 曲面挖槽刀具路徑

3.2 曲面等高外形粗加工

采用φ10 的平底刀對鼠標(biāo)凸模曲面進(jìn)一步開粗，最大步距為0.5mm，預(yù)留了0.2mm，去除上步挖槽殘留的材料。其刀具路徑圖如圖4 所示。

圖4 曲面等高外形開粗刀具路徑圖

3.3 利用曲面平行銑加工進(jìn)行半精加工

（1）對于型腔的各部分，采用平行銑進(jìn)行半精加工，考慮到刀具和機(jī)床系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這里采用將型腔分成許多小部分加工，首先采用φ10 的平底刀對圖1 中11 位置進(jìn)行平行銑半精加工，采用雙向走刀，預(yù)留量為0.1mm。為了避免刀具碰到其他的部位，這里設(shè)置圖1中的1、2、6、10 部分為干涉面。其刀具路徑圖如圖5 所示。

圖5 平行銑半精加工圖1中的11 位置

（2）采用φ10 的平底刀對圖1 中的6 位置進(jìn)行平行銑半精加工，采用雙向走刀，預(yù)留量為0.1mm。設(shè)置圖1 中的2、3、5、7、8、9、10 部分為干涉面，其刀具路徑圖如圖6 所示。

圖6 平行銑半精加工圖1中6 位置

（3）采用φ10 的平底刀對圖1 中的2 和10位置進(jìn)行挖槽半精加工，采用雙向走刀，預(yù)留量為0.1mm。設(shè)置圖1中 的1、3、5、6、9、11 部分為干涉面，其刀具路徑圖如圖7 所示。

圖7 平行銑半精加工圖1 中2 和10 位置

3.4 利用曲面平行銑進(jìn)行精加工

（1）采用φ10 的平底刀對圖1 中的1 和5位置進(jìn)行挖槽精加工，采用雙向走刀，預(yù)留量為0。設(shè)置圖1 中的2、6、7、10、11 部分為干涉面，其刀具路徑圖如圖8所示。

圖8 平行銑半精加工圖1 中5 和1 位置

（2）采用φ2 的球刀對圖1 中的11 位置進(jìn)行平行銑精加工，采用雙向走刀，預(yù)留量為0。設(shè)置圖1 中的1、2、6部分為干涉面，其刀具路徑圖如圖9 所示。

圖9 平行銑精加工圖1 中11位置刀具路徑圖

（3）采用φ2 的球刀對圖1 中的6 位置進(jìn)行平行銑精加工，采用雙向走刀，預(yù)留量為0。設(shè)置圖1 中的2、3、5、7、8、9、10 部 分 為 干涉面，其刀具路徑圖如圖10 所示。

圖10 平行銑精加工圖1 中6 位置刀具路徑圖

（4）采用φ2 的球刀對圖1 中的2 和10位置進(jìn)行平行銑精加工，采用雙向走刀，預(yù)留量為0。設(shè)置圖1 中的1、3、5、6、9、11 部分為干涉面，其刀具路徑圖如圖11 所示。

圖11 平行銑精加工圖1 中的2 和10 刀具路徑圖

3.5 利用等高外形對曲面和平面相交處進(jìn)行清角加工

由于分型面和型芯相交的部位，也即圖1 中1 與11 和2 以及10 之間的交線、5 與2和4、7 之間的交線部位，在挖槽加工以及平行銑加工中在該處都會留有殘料，用φ3 的平底刀利用曲面等高外形對這幾處交線處進(jìn)行清角加工，其刀具路徑如圖12 所示。

圖12 等高外形清角刀路圖

3.6 利用交線清角精加工加工曲面和曲面相交線

圖1 中的曲面11和曲面2 的交線處，由于前面的粗加工和精加工無法加工到位，在交線處存在殘料，這里采用φ3 的平刀對交線處進(jìn)行清角以去除殘料。其刀具路徑圖如圖13 所示。

圖13 鼠標(biāo)上蓋凸模交線清角加工刀具路徑圖

4 結(jié) 論

鼠標(biāo)上蓋凸模包含了許多曲面，并且有許多曲面和平面相交以及曲面和曲面相交。利用MasterCAM 軟件對其進(jìn)行數(shù)控編程，用到了各種加工方式如挖槽粗加工、曲面平行銑以及等高外形清角加工和交線清角。自動生成的數(shù)控程序使得產(chǎn)品能夠以高質(zhì)量、高效率、高壽命、低工期、低成本走向市場，對企業(yè)快速響應(yīng)客戶需求，提高市場競爭力有著非常重要的意義。