MasterCAM

第1章Mastercam基本操作31出最佳的加工边界曲线。（6）构建刀具路径限制边界。对于规划的加工区域，需要使用边界来限制加工范围的，先构建出边界曲线。4．加工参数设置参数设置可视为对工艺分析和规划的具体实施，它构成了利用CAD/CAM软件进行NC编程的主要操作内容，直接影响NC程序的生成质量。参数设置的内容较多，其中：Mastercam数控加工实例教程32（1）切削方式设置用于指定刀轨的类型及相关参数。（2）加工对象设置是指用户通过交互手段选择被加工的几何体或其中的加工分区、毛坯、避让区域等。（3）刀具及机械参数设置是针对每一个加工工序选择适合的加工刀具并在CAD/CAM软件中设置相应的机械参数，包括主轴转速、切削进给、切削液控制等。（4）加工程序参数设置包括对进退刀位置及方式、切削用量、行间距、加工余量、安全高度等。这是CAM软件参数设置中最主要的一部分内容。5．生成刀具路径在完成参数设置后，即可将设置结果提交给CAD/CAM系统进行刀轨的计算。这一过第1章Mastercam基本操作33程是由CAD/CAM软件自动完成的。6．刀具路径检验为确保程序的安全性，必须对生成的刀轨进行检查校验，检查有无明显刀具路径、有无过切或者加工不到位，同时检查是否会发生与工件及夹具的干涉。校验的方式有：（1）直接查看。通过对视角的转换、旋转、放大、平移直接查看生成的刀具路径，适于观察其切削范围有无越界及有无明显异常的刀具轨迹。（2）手工检查。对刀具轨迹进行逐步观察。（3）实体模拟切削，进行仿真加工。直接在计算机屏幕上观察加工效果，这个加工过程与实际机床加工十分类似。对检查中发现问题的程序，应调整参数设置重新进行计算，再作检验。7．后处理后处理实际上是一个文本编辑处理过程，其作用是将计算出的刀轨（刀位运动轨迹）以规定的标准格式转化为NC代码并输出保存。在后处理生成数控程序之后，还需要检查这个程序文件，特别对程序头及程序尾部分的语句进行检查，如有必要可以修改。这个文件可以通过传输软件传输到数控机床的控制器上，由控制器按程序语句驱动机床加工。个人观点：在上述过程中，编程人员的工作主要集中在加工工艺分析和规划、参数设臵这两个阶段，其中工艺分析和规划决定了刀轨的质量，参数设臵则构成了软件操作的主体。1.8.2数控加工刀具选择在数控加工中，刀具的选择直接关系到加工精度的高低、加工表面质量的优劣和加工效率的高低。选用合适的刀具并使用合理的切削参数，将可以使数控加工以最低的加工成本、最短的加工时间达到最佳的加工质量。模具数控加工中使用的刀具种类很多，下面对常用刀具的性能及选用加以介绍。1．刀具形状选择加工中心上用的立铣刀主要有3种形式：球头刀（R=D/2）、端铣刀（R=0）和R刀（R＜D/2）（俗称“牛鼻刀”或“圆鼻刀”），其中D为刀具的直径，R为刀尖圆角半径。某些刀具还带有一定的锥度A。刀具形状的示意图如图1-59所示。Mastercam数控加工实例教程34（a）球刀（b）环形刀（c）平底刀（d）锥形平底刀图1-59刀具形状示意图（1）平刀（平底刀、端铣刀）粗加工和精加工时都可使用。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由于刀尖很容易磨损，可能影响加工精度。（2）圆鼻刀（牛鼻刀、圆角刀）主要用于模坯粗加工、平面精加工和侧面精加工，适合于加工硬度较高的材料。常用圆鼻刀圆角半径为0.2～6。在加工时应该优先选用圆鼻刀。（3）球刀（球头刀、R刀）主要用于曲面精加工，对平面开粗及光刀时粗糙度大、效率低。以上为模具数控加工中常用的刀具，其他类型刀具使用较少。2．刀具材料选择常用刀具材料为高速钢、硬质合金。非金属材料刀具使用较少。（1）高速钢刀具（白钢刀）高速钢刀具易磨损，价格便宜，常用于加工硬度较低的工件。（2）硬质合金刀具（钨钢刀、合金刀）硬质合金刀具耐高温，硬度高，主要用于加工硬度较高的工件，如前模、后模。硬质合金刀具需较高转速加工，否则容易崩刀。硬质合金刀具加工效率和质量比高速钢刀具好。3．刀具结构形式选择常用硬质合金刀具有整体式和可转位式两种结构形式。（1）整体式铣刀的刀具整体由硬质合金材料制成，价格高，加工效果好，多用在光刀阶段。此类型刀具通常为小直径的平刀及球刀。（2）可转位式铣刀前端采用可更换的可转位刀片（舍弃式刀粒），刀片用螺丝固定。刀片材料为硬质合金，表面有涂层，刀杆采用其他材料。刀片改变安装角度后可多次使用，刀片损坏不重磨。可转位式铣刀使用寿命长，综合费用低。刀片形状有圆形、三角形、方形、菱形等，圆鼻刀多采用此类型，球刀也有此类型。4．加工不同形状工件的刀具选择选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸，还需要考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；加工凸台、凹槽时，选择高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选择镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀，可转位面铣刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。选好每次走刀的宽度和铣刀的直径，使接痕不影响精铣精度。因此，加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。精加工时，铣刀直径要选大些，最好能够包容加工面的整个宽度。表面要求高时，还可以选择第1章Mastercam基本操作35使用具有修光效果的刀片。在实际工作中，平面的精加工，一般用可转位密齿面铣刀，可以达到理想的表面加工质量，甚至可以实现以铣代磨。密布的刀齿使进给速度大大提高，从而提高切削效率。精切平面时，可以设置6～8个刀齿，直径大的刀具甚至可以超过10个刀齿。加工空间曲面和变斜角轮廓外形时，由于球头刀具的球面端部切削速度为零，而且在走刀时，每两行刀位之间，加工表面不可能重叠，总存在没有被加工去除的部分，每两行刀位之间的距离越大，没有被加工去除的部分就越多，其高度（通常称为“残余高度”）就越大，加工出来的表面与理论表面的误差就越大，表面质量也就越差。加工精度要求越高，走刀步长和切削行距越小，编程加工效率越低。因此，应在满足加工精度要求的前提下，尽量加大走刀步长和行距，以提高编程和加工效率。而在2轴和2.5轴加工中，为提高效率，应尽量采用端铣刀，由于相同的加工参数，利用球头刀加工会留下较大的残留高度。因此，在保证不发生干涉和工件不被过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀或R刀（带圆角的立铣刀）。不过，由于平头立铣刀和球头刀的加工效果是明显不同的，当曲面形状复杂时，为了避免干涉，建议使用球头刀，调整好加工参数也可以达到较好的加工效果。镶硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工精度，减少铣刀的种类，加工时采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后再利用刀具半径补偿（或称直径补偿）功能对槽的两边进行铣加工。对于要求较高的细小部位的加工，可使用整体式硬质合金刀，它可以取得较高的加工精度，但是注意刀具悬升不能太大，否则刀具不但让刀量大，易磨损，而且会有折断的危险。铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀。所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。一般取最小曲率半径的0.8～0.9倍即可。零件的加工高度（Z方向的吃刀深度）最好不要超过刀具的半径。若是铣毛坯面时，最好选用硬质合金波纹立铣刀，它在机床、刀具、工件系统允许的情况下，可以进行强力切削。钻孔时，要先用中心钻或球头刀打中心孔，用以引正钻头。先用较小的钻头钻孔至所需深度Z，再用较大的钻头进行钻孔，最后用所需的钻头进行加工，以保证孔的精度。在进行较深的孔加工时，特别要注意钻头的冷却和排屑问题，一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程，可以工进一段后，钻头快速退出工件进行排屑和冷却，再工进，再进行冷却和排屑直至孔深钻削完成。加工中心机床刀具是一个较复杂的系统，如何根据实际情况进行正确选用，并在CAM软件中设定正确的参数，是数控编程人员必须掌握的。只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识，并且不断积累经验，在实际工作中才能灵活运用，提高工作效率和生产效益并保证安全生产。