Mastercam曲面加工策略及应用经验

Mastercam曲面加工策略及应用经验分享By ssg模具数控加工刀具的选择和铣削曲面时要留意的问题1. 刀具的选择数控机床在加工模具时所采用的刀具多数与通用刀具相同。

经常也使用机夹不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀。

由于模具中有许多是由曲面构成的型腔，所以经常需要采用球头刀以及环形刀（即立铣刀刀尖呈圆弧倒角状）。

2．铣削曲面时应注意的问题(1) 粗铣粗铣时应根据被加工曲面给出的余量，用立铣刀按等高面一层一层地铣削，这种粗铣效率高。

粗铣后的曲面类似于山坡上的梯田。

台阶的高度视粗铣精度而定。

(2) 半精铣半精铣的目的是铣掉“梯田”的台阶，使被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铣刀一般为精加工工序留出0.5㎜左右的加工余量。

半精加工的行距和步距可比精加工大。

(3) 精加工最终加工出理论曲面。

用球头铣刀精加工曲面时，一般用行切法。

对于开敞性比较好的零件而言，行切的折返点应选在曲表的外面，即在编程时，应把曲面向外延伸一些。

对开敞性不好的零件表面，由于折返时，切削速度的变化，很容易在已加工表面上及阻挡面上，留下由停顿和振动产生的刀痕。

所以在加工和编程时，一是要在折返时降低进给速度，二是在编程时，被加工曲面折返点应稍离开阻挡面。

对曲面与阻挡面相贯线应单作一个清根程序另外加工，这样就会使被加工曲面与阻挡面光滑连接，而不致产生很大的刀痕。

(4) 球头铣刀在铣削曲面时，其刀尖处的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面铣削比较平缓的曲面时，球刀刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转速，另外还应避免用刀尖切削。

(5) 避免垂直下刀。

平底圆柱铣刀有两种，一种是端面有顶尖孔，其端刃不过中心。

另一种是端面无顶尖孔，端刃相连且过中心。

在铣削曲面时，有顶尖孔的端铣刀绝对不能像钻头似的向下垂直进刀，除非预先钻有工艺孔。

否则会把铣刀顶断。

如果用无顶尖孔的端刀时可以垂直向下进刀，但由于刀刃角度太小，轴向力很大，所以也应尽量避免。

最好的办法是向斜下方进刀，进到一定深度后再用侧刃横向切削。

在铣削凹槽面时，可以预钻出工艺孔以便下刀。

用球头铣刀垂直进刀的效果虽然比平底的端铣刀要好，但也因轴向力过大、影响切削效果的缘故，最好不使用这种下刀方式。

(6) 铣削曲面零件中，如果发现零件材料热处理不好、有裂纹、组织不均匀等现象时，应及时停止加工，以免浪费工时。

(7) 在铣削模具型腔比较复杂的曲面时，一般需要较长的周期，因此，在每次开机铣削前应对机床、夹具、刀具进行适当的检查，以免在中途发生故障，影响加工精度，甚至造成废品。

(8) 在模具型腔铣削时，应根据加工表面的粗糙度适当掌握修锉余量。

对于铣削比较困难的部位，如果加工表面粗糙度较差，应适当多留些修锉余量；而对于平面、直角沟槽等容易加工的部位，应尽量降低加工表面粗糙度值，减少修锉工作量，避免因大面积修锉而影响型腔曲面的精度。

Mastercam的编程路径第一,Mastercam9.1的二维铣削加工方式有四种:外型铣削、挖槽、钻孔、面铣等(见图1)。

Contour:二维外型铣削。

Drill:钻孔。

Pocket:二维挖槽。

Face:铣面。

这四个命令都不太复杂,但是在实际加工中却很管用。

只需要把各个命令的参数选项的意思弄清楚就很容易编写出合理的程序。

第二,Mastercam9.1的三维铣削,加工方式分为粗加工和精加工。

粗加工中共有八个刀具路径(见图2)。

精加工共有十个刀具路径(见图3)。

在粗加工刀路和精加工刀路中,有五个刀路是一样的名称,Parallel、Radial、Project、Flowline、Contour,但是在编程的路径并不是一样,这是很多初学者很容易混淆的地方。

Parallel(平行铣削):主要是对斜率比较小的平面进行加工,一般45度平行铣削加工出来的效果最佳。

Radial(径向铣削):这个刀具的路径通过制定的原点成360度辐射状生成刀具路径,这个路径最适合加工球面或类球面。

Project(投影加工):将已经生成的2D刀具路径投影到曲面上。

Flowline(流线加工):对于一些曲面,我们可以通过这个命令让刀具沿着曲面的横向或纵向生成贴合曲面的刀具路径。

在曲面粗加工中,使用最多的命令要属Pocket。

因为一般切削类的曲面零件,在选择曲面和外围边界后,留上一定的余量就开始挖槽,而Pocket命令中有九个刀具路径选择,适合很多形状零件的加工,所以Pocket这个命令成为使用频率最高的命令。

在曲面精加工中,Contour、Shallow、Leftover、Scallop这四个命令的使用频率也是比较高的。

Contour(等高外形):对于比较陡的侧面是不二的首选命令。

Shallow(浅平面加工):对于斜率比较小曲面,这个刀具路径能够达到很好的加工效果,主要用来加工零件的上表面和底平面。

Leftover(交线清角):自动计算两个曲面交汇的地方,并用刀具沿交线的位置铣掉多余的材料。

Scallop(3D环绕):当曲面是无规则的,而用其他命令都不太适合的时候,就可以用这个刀具路径。

但是这个刀具计算起来很复杂,而且生成的程序数据量很大。

不到万不得以的时候最好少用。

第三,Mastercam9.1的多轴铣削有5个五轴加工路径和一个四轴加工路径(见图4)。

五轴铣床的价格很昂贵,在一般的企业中很少见。

而四轴铣床在一般的企业中很常见,但是四轴编程的刀路就一个,而且程序中的参数也不是很复杂。

其实对于数控机床的编程而言,难处不在自动编程的过程中,而是在编程之前对曲面和边界轮廓的处理过程中。

对于曲面和边界轮廓的处理,并不是一天就能学会,而是日积月累的结果。

UG CAM常见问题UG CAM常见问题本问答题作为本书最后的复习，主要针对UG CAM中的一些基本概念和基础知识进行一下系统的总结，读者也可以先不看答案，自己回答这些问题，作为学习本课程后的一个自我检查。

1：什么是操作？答：操作中包含了生成一个刀轨所需的全部信息。

2：创建操作的目的是什么？答：创建操作的目的是存贮CAM的信息和生成刀轨。

3：操作信息存贮在哪里？答：操作信息存贮在部件文件（.prt）中。

4：一个操作可以生成多少个刀轨？答：只有一个。

5：当加工零件上的平面时，选择何种操作类型？答：当加工几何体上的平面时，选择操作类型的原则是使用平面铣。

6：当粗加工曲面类的零件时，选择何种操作类型？答：当粗加工曲面类的几何体时，选择型腔铣操作。

7：当精加工曲面类的零件时，选择何种操作类型?答：当精加工曲面类的零件时，选择固定轴曲面轮廓铣操作。

8：在加工装配件中是否包含实际的几何体？答：一般情况下，加工装配件中没有实际的几何体，但是有时也可以包含毛坯几何体。

9：创建和使用加工装配件的目的是什么？答：创建和使用加工装配件，可以使不同的部门共同使用各个部件文件，这些部件文件是写保护的。

这样可以保护部件文件的数据，避免不必要的重复建模，节省磁盘空间和内存。

10：在加工装配件时使用的是什么方法?答：使用的是主模型方法。

11：在打开一个部件文件，创建操作时，是否每次都需要选择加工环境?答：如果打开的这个部件文件中没有任何加工的信息，或是第一次进入加工应用，则需要选择加工环境，当一个部件文件中已经存在操作或加工信息时，就不需要再选择加工环境。

12：进入加工应用模块后，UG界面中有那些对话框是加工应用所特有的？答：进入加工应用模块后，创建对话框，操作导航工具是加工应用特有的也是常用的对话框。

13：创建对话框可以创建哪些加工对象?答：创建对话框可以创建操作、刀具、几何体、方法和程序。

14：操作导航工具有哪几种视图显示方式?答：操作导航工具有四个视图：程序顺序、刀具、几何体和加工方法。

?15：刀轨输出是按照哪个视图的顺序?答：刀轨按照程序顺序视图中的顺序输出。

16：为什么要在创建操作前先要创建程序、刀具、几何体和方法等父节点组？答：在创建操作前先创建程序、刀具、几何体和方法等父节点组的好处一是可以减小部件文件的大小，二是在只需要选择对应的父节点组即可快速容易地创建多个操作。

三是操作与它的父节点组之间具有相关性，操作继承了父节点组的信息，修改父节点组后，只需重新生成刀轨即可。

17：操作中使用的刀具可以用什么方法得到?答：有两种方法可以得到所需的刀具：创建刀具和从刀具库中调入（Retrieve）刀具。

18：创建了一把刀具后，它能否作为父节点组呢?答：可以。

因为刀具可以包含操作，如果把一个操作从一把刀具下移动到另一把刀具下，这个操作将继承新的刀具的设置。

19：创建方法对话框有哪些作用?答：创建方法对话框可以设置粗加工或精加工选项（如，零件余量、内公差和外公差），可以设置显示选项，可以计算进给速度和主轴转速。

20：创建程序对话框有哪些作用?答：用来对操作分类和排序，决定刀轨输出时的顺序，在大多数情况下，不需要创建新的程序父节点组，而是利用UG缺省的程序父节点组。

21：操作从它的程序父节点组中继承了什么信息?答：没有继承任何信息。

把操作从一个父节点组下移动到另一个父节点组下后，没有改变该操作的任何设置。

22：既然程序父节点组不会向操作中传递任何信息，那么为什么还要创建程序父节点组呢？答：虽然程序父节点组不会向操作中传递任何信息，但是它的存在是十分必要的，因为在操作导航工具的程序顺序视图中刀轨的排列顺序决定了它们的输出顺序。

23：在加工应用模块中，工作坐标系（WCS）有什么特殊的作用?答：在加工应用模块中，所有输入的坐标值（如，FROM点）、矢量（如I，J，K）以及安全平面的位置（如ZC=30）等均相对于WCS。

24：什么是加工坐标系（MCS）?答：加工坐标系决定了刀轨的零点，刀轨中的坐标值均相对于加工坐标系。

另外在没有定义刀轴方向时，缺省的刀轴方向为MCS的+ZM。

25；用哪个对话框创建MCS?答：MCS是在创建几何体对话框中创建的，在操作导航工具的几何体视图中是一个加工坐标系父节点组。

26；在UG CAM中可以创建几个MCS?答：在UG CAM中，MCS的数量不限，可以根据实际需要创建多个MCS。

27：如果创建了多个MCS的父节点组，每个MCS下可以列出那些操作？答：凡是使用这个加工坐标系的操作都应列在这个MCS父节点组下。

28：平面铣使用何种类型的几何体？答：平面铣使用边界几何体。

29：应该为平面铣操作创建何种类型的几何体父节点组?答：Mill_Bnd。

?30：请列举出UG CAM中常用的几种切削方法。

答：UG CAM中常用的切削方法包括：Zig，Zig-Zag, Zig with Contour, Follow Part, Follow Periphery, Profile, Standard Drive等.31：在每种操作类型中，有哪些共同的设置?试举出三个参数。