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十字架零件數(shù)控加工論文
1Mastercam介紹
大型商用CAD/CAM集成系統(tǒng)如UG、Proe、Mas-tercam、CATIA、Powermill及Cima-tronE等在產(chǎn)品數(shù)控加工中的應(yīng)用已非常普遍。Mastercam是一套應(yīng)用廣泛的CAD/CAM/CAE軟件包，它采用圖形交互式自動編程方法實現(xiàn)NC程序的編制。Mastercam是由美國CNCSoftware公司開發(fā)的基于微機的CAD/CAM軟件，V5.0以上版本運行于Windows操作系統(tǒng)。由于其價格較低且功能齊全，因此有很高的市場占有率。軟件的CAD功能可以構(gòu)建2D或3D圖形，特別適用于具有復(fù)雜外形及各種空間曲面的模
2、具類零件的建模和造型設(shè)計。在CAM方面，軟件具有以下特點：提供可靠與精確的刀具路徑，可以直接在曲面及實體上加工；提供多種加工方式；提供完整的刀具庫、材料庫及加工參數(shù)資料庫。Mastercam軟件有車削、銑削、鉆削、線切割等多種加工模塊，允許用戶通過觀察刀具運動來圖形化地編輯和修改刀具路徑。另外，軟件提供多種圖形文件接口，包括DXF、IGES、STL、STA、ASCII等。Mastercam的工作過程一般分為CAD和CAM兩部分。CAD的功能是通過繪圖、轉(zhuǎn)入文檔等生成零件的幾何模型；CAM的功能是根據(jù)使用者設(shè)定的刀具尺寸、加工面的表面粗糙度及加工次數(shù)等特定參數(shù)產(chǎn)生路徑，并將路徑資料及刀具儲存在N
3、CI檔中，通過后處理程序轉(zhuǎn)換為NC加工程序，該程序中包含加工中的進給量、主軸轉(zhuǎn)速和冷卻控制等指令，可控制刀具切削工件。
2十字架凸模零件自動編程數(shù)控加工
（1）確定加工工藝，零件形狀較為規(guī)則，應(yīng)用Mastercam軟件的二維加工功能即可完成零件的數(shù)控切削。加工思路為：對整個零件首先進行粗加工，粗加工結(jié)束之后再統(tǒng)一進行零件精加工。粗加工時應(yīng)先銑削正八邊形，然后銑削深度為7mm的十字架，最后銑削深度為3.5mm的十字架，精加工類似。具體的走刀方式則有多種方案可供選取，如十字架的加工既可選取整個外形圖素進行外形銑削，也可先加工第一象限的輪廓，然后應(yīng)用刀具路徑鏡像完成其余部位的加工
4、。
（2）粗加工刀具路徑
零件毛坯尺寸為434316mm，六面已經(jīng)經(jīng)過磨床精加工，編程原點設(shè)置在零件上表面的中心。首先加工八邊形，選擇“刀具路徑”—“外形銑削”，軟件彈出交互式對話框，根據(jù)加工工藝進行參數(shù)設(shè)置。加工刀具選用直徑為12的高速鋼端銑刀，XY平面切削加工速度為200mm/min，Z高度方向下刀速度為100mm/min，抬刀速度為400mm/min。程序號碼設(shè)為1號，起始行號和增量行號均設(shè)置為10，主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，設(shè)置進刀和退刀向量，加工參考高度（安全高度）為50，高度方向從10mm處開始進給下刀，XY方向加工余量留為0.2，Z方向不留加工余量且每次最
5、大切削深度設(shè)置為5，為了節(jié)省加工時間，勾選不提刀選項。補正方式有兩種：電腦補正和控制器補正，這里采用電腦補正的形式，補正方向為左補償G41。需要注意，在機床加工中，一般采用順銑，這是因為從刀具壽命、加工精度、表面粗糙度而言順銑效果較好，因而G41使用較多。電腦補正，是由電腦系統(tǒng)計算一個刀具半徑補償值，直接產(chǎn)生補正后的刀具路徑。控制器補正，是指在CNC控制器上直接做刀具補償，即利用NC程序中的G40、G41或G42等補償代碼指令來實現(xiàn)補償。電腦補正不會出現(xiàn)問題，而控制器補正可能會出現(xiàn)問題，應(yīng)用時優(yōu)先選用電腦補正。此外，如果設(shè)置“程式過濾”選項，在后處理時將大大減少程序量。應(yīng)用上述工藝參數(shù)設(shè)置，八
6、邊形加工刀具路徑如圖2所示。應(yīng)用同一把刀用類似的方法，深度為7mm的十字架刀具路徑如圖3所示?？紤]到十字架輪廓具有對稱特征，因此，這部分輪廓還有鏡像加工的方法。首先選取如圖4所示AB輪廓線應(yīng)用同一把刀（直徑為12）進行開放式輪廓挖槽加工，Z方向最大切削深度設(shè)置為3mm，切削方式選為依外形環(huán)切。AB輪廓線挖槽粗加工刀具路徑如，整個十字架加工路徑。深度為3.5mm的十字架輪廓粗加工方法與上述類似，但刀具應(yīng)該選直徑為8mm，不詳述。
（3）精加工刀具路徑
零件精加工與粗加工類似，但存在一些區(qū)別：首先是所有精加工應(yīng)盡量選用同一把刀完成，以取得較好的加工精度及減少刀具數(shù)量壓縮程序。如
7、十字架零件精加工采用直徑為8mm的高速鋼端銑刀進行統(tǒng)一精加工。其次是所有輪廓均應(yīng)一次加工到切削深度，不應(yīng)該分層加工，以保證沒有接刀痕提高表面質(zhì)量。最后是精加工和粗加工的切削參數(shù)不同，按照上述原則，零件的精加工刀具路徑。
（4）軌跡仿真
數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件如VERICUT、Swan-soft-CNCSimulator及CIMCOEdit等可有效檢驗NC程序的正確性[7]。同時，Mastercam軟件本身也自帶了仿真加工模塊，能動態(tài)顯示刀具運動軌跡，能直觀地觀察到加工過程中是否存在過切和欠切、刀具路徑是否合理等現(xiàn)象。并且操作者可以控制仿真加工速度及步驟等，是實際切削前一個很好
8、的檢測方式。十字架零件仿真加工結(jié)果如圖7所示。
（5）后處理
后置處理簡稱為后處理，后置處理文件簡稱后處理文件，其擴展名為.PST。后處理的主要目的是生成數(shù)控機床能識別的NC加工程序。NC程序的自動產(chǎn)生是受軟件的后置處理功能控制的，不同的加工模塊（如車削、銑削、線切割等）和不同的數(shù)控系統(tǒng)對應(yīng)于不同的后處理文件。以FANUC系列的后處理為例，它可以定義成慣用于FANUC3M控制器所使用的格式，也可以定義成FANUC6M控制器所使用的格式，但不能用來定義其它系列的控制器。不同系列的后處理文件，在內(nèi)容上略有不同，但其格式及主體部分是相似的，一般都包括以下幾個部分：注釋、指令、變量。由于Mastercam系統(tǒng)產(chǎn)生的切削路徑文件格式是NCI的通用格式，它必須轉(zhuǎn)換成數(shù)控機床控制器能識別的NC加工程序，同時要做相應(yīng)的修改。十字架零件精加工經(jīng)過后處理的程序如下（以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為參考，中間部分程序省略）
3結(jié)束語
本文基于Mastercam軟件對十字架零件進行了數(shù)控加工，通過幾何模型建立、加工過程規(guī)劃、刀具路徑建立、后置處理NC程序生成可以方便地獲得可靠的數(shù)控加工程序。這種自動編程方法對于模具制造有較大的價值，特別是加工復(fù)雜零件更是優(yōu)勢明顯，具有一定的經(jīng)濟效果。
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十字架零件數(shù)控加工論文
