谢秋馨

（广州市高级技工学校，广东 广州 510500）

1 前言

笔者在广州市高级技工学校教学，当任数控专业教师，负责数控编程与操作这一门实习课。平时对于一些简单的图形轮廓，只需要采用手工编写程序即可。但是对于较复杂的轮廓，如模具中的曲面，就要借助软件自动生成程序来对其进行加工。下面我将简单阐述我在教学过程中指导学生如何通过MasterCAM软件对所设计的曲面零件进行加工。

教学对象：适用于初步接触《CAM》这门课程的学生，通过本次实训，让他们进一步了解本课程，激发他们的学习兴趣。

2 让学生了解数控加工的工艺过程

2.1 零件加工工艺分析

如图1所示为加工的零件图。要运用MasterCAM软件对零件进行数控加工程序的自动生成。首先要对零件进行加工工艺分析；确定合理的加工顺序；在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时，要尽量减少换刀次数，提高加工效率；并充分考虑零件的形状、尺寸和加工精度；以及零件刚度和变形等因素。做到先粗加工，后精加工；先加工主要表面，后加工次要表面；先加工基准面，后加工其他表面。该零件中需要铣削的内容有一个曲面和与之曲面相交的平面。

图1 加工零件图

2.2 讲解零件将如何建模

建立零件的几何模型是实现数控加工的基础。进行零件的建模时，无需画出整个零件的模型来，只需要画出其加工部分的轮廓曲面即可。加工尺寸、形位公差及配合公差也可以不标出。这样既节省建模时间，又能满足数控加工的需要。建模时，必须根据零件实际尺寸绘制图形，以保证计算生成的刀具路径坐标的正确性。利用Master CAM中图层的功能，还可将不同的加工工序分别绘制于不同的图层内；在确定刀具路径时，加以调用或隐藏，以选择加工需要的轮廓线。图2所示为上述零件建模后的加工轮廓，该零件的基本建模过程为：启动Master CAM软件→C绘图→U曲面，进入绘图状态后，采用扫描曲面、牵引曲面和曲面倒圆角的方法进行绘制。

2.3 教会学生如何生成刀具路径

（1）外轮廓铣削加工路径：①在进行加工路径定义之前，首先应对毛坯及对刀点进行确定。设定步骤为：回主动能表→T刀具路径→J工作设定→弹出对话框。在对话框中设定毛坯尺寸分别为：X=105mm，Y=60mm，Z=30mm；坐标原点设定为：X=0mm，Y=0mm，Z=30mm；并选中显示工件复选框。②当毛坯及对刀点确定后，就可以规划外轮廓的铣削刀具路径了。其过程大致为：在刀具路径中执行外轮廓铣削→确定外轮廓铣削的轮廓→设定刀具的相关参数→确定外形铣削参数→确定。

（2）曲面铣削加工路径：①曲面粗加工铣削路径的生成，其设定过程大致为：刀具路径→U曲面加工→R粗加工→P平行铣削加工→确定所要加工的曲面轮廓→设定刀具的相关参数→确定曲面铣削参数和平行铣削粗加工参数→确定；②曲面精加工铣削路径的生成，其设定过程大致为：刀具路径→U曲面加工→F精加工→P平行铣削加工→确定所要加工的曲面轮廓→设定刀具的相关参数→确定曲面铣削参数和平行铣削粗加工参数→确定。

2.4 教学生设置刀具路径生成过程中的具体参数

在上述铣削加工刀具路径生成的过程中，要对刀具、铣削类型以及切削方式等的参数进行合理的设置。

（1）刀具的选择及参数设置。在模具型腔数控铣削加工中，刀具的选择直接影响着模具零件的加工质量、加工效率以及加工成本，因此要正确选择好刀具。在模具铣削加工中，常用的刀具有平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。①在铣削外轮廓时，由于加工余量较大，所以首先选用刀头直径为Φ22mm的平头立铣刀，保证刀具的强度；并采用外形铣削的铣削类型和Z轴分层铣削的切削方式。主轴转速为3600r/min，刀具进给速度为1000mm/min，走刀都为逆圆铣削。②在进行曲面粗加工时，首先选用直径为Φ14mm的球头刀，采用曲面加工的铣削类型，平行铣削粗加工的切削方式。主轴转速为2000r/min，刀具进给速度为800mm/min，并预留加工余量为0.5mm。③在进行曲面精加工时，应选用直径为Φ8mm的球头刀，采用曲面加工的铣削类型，平行铣削精加工的切削方式。主轴转速为3600r/min，刀具进给速度为800mm/min，将进给的步距修改成0.5mm。

（2）走刀方式和切削方式的确定：①走刀方式。在模具加工中，常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式。其刀具路径由一组封闭的环形曲线或完整的曲面组成。加工过程中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是外形加工常用的一种走刀方式。②铣削方式。铣削方式的选择直接影响到加工表面质量、刀具耐用度和加工过程的平稳性。一般来说，粗加工过程中余量较大，应选用逆铣加工方式，以减小机床的震动;精加工时，为达到精度和表面粗糙度的要求，应选择顺铣加工方式。在曲面铣削加工时，应根据所加工材料的不同，选用不同的铣削方式，如平行铣削、等高外形、挖槽粗加工、投影加工等铣削方式。

2.5 让学生学会如何进行刀具路径模拟

在Master CAM数控加工编程中，可以通过二维视图，经过参数设置，生成刀具路径。通过刀具路径，我们可以预先知道数控铣削加工是否合理。这就利用了CAM软件的优越性通过实体验证功能可以观察切削加工的过程，检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求。这就提高了在实际加工中的安全性和可靠性。

2.6 程序的后置处理

通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求后，就可以使用Master CAM的后置处理程序来生成NCI文件或NC数控代码，Master CAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。对于不同的数控设备，其数控系统可能不尽相同，选用的后置处理程序也就有所不同。对于具体的数控设备，应选用对应的后置处理程序。后置处理生成的NC数控代码应做适当修改。如能符合所用数控设备的要求，就可以输出到数控设备，进行数控加工使用。

3 结语

现今的模具的数控加工程序很难用人工编程来实现,只能采用软件自动编程的功能来实现。利用Master CAM系统提供的零件加工模拟功能,能够观察切削加工的过程,可用来检测工艺参数的设置是否合理,零件在数控实际加工中是否存在干涉,设备的运行动作是否正确,实际零件是否符合设计要求。同时在模拟加工中,系统会给出有关加工过程的报告。这样可以在实际生产中省去试切的过程,缩短生产周期,可降低材料消耗从而降低产品成本,提高生产效率,从而取得良好的经济效益,大大降低了生产者的劳动强度。MasterCAM在这些方面具有许多普通铣削做不到的功能。而如果学生如果掌握了自动编程的技术那么在数控行业无论是数控车还是数控铣床，加工中心等方面都能够有所作为，这样大大促进了学生未来的就业，在以后的教学中，笔者会通过多种途径传授数控编程知识，并更加注重学生能力的培养，摸索出一套适合学生能力发展的教学经验。