论文部分内容阅读
一、引言
MasterCAM是美国CNC Software公司基于PC平台的CAD/CAM软件。一方面，其强大的粗、精加工功能和良好的性价比，使之广泛应用于机械、电子和航空等工业领域；另一方面，其提供的多种加工模块，可对各类零件进行编程加工，而且配备igs、step等通用标准图形转换接口，支持第三方软件的文件导入。
本文此次所用到的机床设备为卧式加工中心，其在3轴联动的基础上添加一个回转工作台，其旋转轴为 B轴，待加工的部分为空心半圆柱体内表面上的“8”字凹槽，如图1所示。
二、技术分析及注意事项
1.槽的结构分析
槽的结构在空间上呈立体，而不是平面；依靠普通的三轴联动机床无法完成加工，根据槽的展开图可以确定槽与空心半圆柱体内表面垂直，方向为径向，故在切削时，刀具的轴线始终与加工面垂直；另外，走刀路径为槽的中心线（“8”字的3D曲线）。
2.坐标系的确定
由于机床设备为卧式加工中心，其机床的坐标系是唯一的，但工件坐标系需根据实际加工情况确定，考虑到圆弧的粗糙度和光洁度，刀具切削圆弧的完整性，确定工件坐标系原点（0，0，0）及进给下刀位置，分别如图2a和图2b所示。
3.刀具选择
槽的深度为4mm，深度2mm，无公差要求及表面粗糙度为Ra3.2，可选择常规的Φ4mm的直柄立铣刀。
4.模型的建立
利用SolidWorks来完成三维模型的建立，为了使所建立的模型导入MasterCAM后，其所在的坐标系与实际加工中相符合，需合理布局建模草图所在的位置。
三、仿真及后处理
MasterCAM的铣削模块提供了多种数控加工系统，其中包括FADAL、HASS和FANUC等，并涵盖了3轴、4轴、5轴、立式和卧式。仿真提取的G代码，需进行相应的后处理，才能用于加工中心。
（1）将模型另存为*.igs，完成图形之间的转换并导入到MasterCAM中，校对其所在的坐标系是否符合实际加工。
（2）机床定义为4—AXISHMC，单位为公制，如图3所示。
（3）刀具路径为选择“曲线5轴”，设定输出格式为“4轴”，旋转轴为“Y轴”，走刀路径为“3D曲线”，刀具轴控制选择空心半圆柱体内表面，关闭刀具的半径补偿，具体如图4进行设置。
（4）仿真的走刀路径如图5所示，通过仿真模拟动画仔细观察刀具的走刀路径，观察是否有撞刀等现象，并及时修改参数来优化刀具路径。
（5）提取G代码，并分析其正确性。绘制凹槽中心线的坐标图和B轴摆动的角度值，来核对G代码，图6a和图6b所示。
方法一：选取关键点验证。
以X0， Y0， B-90进行定位，加工切削到 A点时，其理论编程代码值应为 Y-50.0， B-76.745；取与 Y-50.0相近点的程序段N204与理论值相比较；再次取 B点程序段N296与理论值相比较，如图7a和图7b所示。
方法二：根据程序中 Y点的坐标值，用绘图的方法计算 B轴的角度值并核对其是否正确。任意选取程序段，如图8所示。
（6）当 B轴旋转时，刀具相对于空心半圆柱体内表面的速度为 V1；当 Y轴上下移动时，产生的速度为 V2，其合速度为 V合，故在程序代码中频繁地出现 Y坐标和 B角度值。刀具在圆角处的走刀程序，并非是G代码中常用的G02和G03圆弧插补命令，而是通过控制 B轴的旋转速度和 Y轴上下运动的进给速度，来完成圆弧的加工，如图9所示。
（7）实物加工，由于机床数控系统的不同，需将所得的程序进行相应的后处理。在实际加工中，空心半圆柱体端面搭压板。用百分表校正，使其轴线与回转工作台的中心在槽深度不一的问题。通过此次实例编程，希望能为读者更好同一直线上。加工所得零件，如图10所示。地应用MasterCAM软件编程提供参考借鉴。
四、手工编程
以往加工多采用手工编程，类似的“8”字槽程序如图11所示。
从该程序可以判断，为四分之的“8”字槽的加工程序，且走刀的方式为：圆弧（ B轴不旋转）→直线段（ B轴旋转）→圆弧（ B轴不旋转）→直线段（ B轴旋转）。因此， B轴的时停时转使得槽的深度不一，而且在圆弧过渡处有明显的刀痕。但是，相比于软件以一定的步长编程，手工编写直线段凹槽程序可以明显缩减程序段，减少控制点的校对次数和输入所带来的麻烦。
五、结语
本文通过SolidWorks建模，并利用MasterCAM软件中的多轴联动模块，对空心半圆柱体内表面的的“8”字凹槽加工编程，完成了手动编程难以达到的任务，解决了以往加工槽深度不一的问题。通过此次实例编程，希望能为读者更好地应用MasterCAM软件编程提供参考借鉴。
MasterCAM是美国CNC Software公司基于PC平台的CAD/CAM软件。一方面，其强大的粗、精加工功能和良好的性价比，使之广泛应用于机械、电子和航空等工业领域；另一方面，其提供的多种加工模块，可对各类零件进行编程加工，而且配备igs、step等通用标准图形转换接口，支持第三方软件的文件导入。
本文此次所用到的机床设备为卧式加工中心，其在3轴联动的基础上添加一个回转工作台，其旋转轴为 B轴，待加工的部分为空心半圆柱体内表面上的“8”字凹槽，如图1所示。
二、技术分析及注意事项
1.槽的结构分析
槽的结构在空间上呈立体，而不是平面；依靠普通的三轴联动机床无法完成加工，根据槽的展开图可以确定槽与空心半圆柱体内表面垂直，方向为径向，故在切削时，刀具的轴线始终与加工面垂直；另外，走刀路径为槽的中心线（“8”字的3D曲线）。
2.坐标系的确定
由于机床设备为卧式加工中心，其机床的坐标系是唯一的，但工件坐标系需根据实际加工情况确定，考虑到圆弧的粗糙度和光洁度，刀具切削圆弧的完整性，确定工件坐标系原点（0，0，0）及进给下刀位置，分别如图2a和图2b所示。
3.刀具选择
槽的深度为4mm，深度2mm，无公差要求及表面粗糙度为Ra3.2，可选择常规的Φ4mm的直柄立铣刀。
4.模型的建立
利用SolidWorks来完成三维模型的建立，为了使所建立的模型导入MasterCAM后，其所在的坐标系与实际加工中相符合，需合理布局建模草图所在的位置。
三、仿真及后处理
MasterCAM的铣削模块提供了多种数控加工系统，其中包括FADAL、HASS和FANUC等，并涵盖了3轴、4轴、5轴、立式和卧式。仿真提取的G代码，需进行相应的后处理，才能用于加工中心。
（1）将模型另存为*.igs，完成图形之间的转换并导入到MasterCAM中，校对其所在的坐标系是否符合实际加工。
（2）机床定义为4—AXISHMC，单位为公制，如图3所示。
（3）刀具路径为选择“曲线5轴”，设定输出格式为“4轴”，旋转轴为“Y轴”，走刀路径为“3D曲线”，刀具轴控制选择空心半圆柱体内表面，关闭刀具的半径补偿，具体如图4进行设置。
（4）仿真的走刀路径如图5所示，通过仿真模拟动画仔细观察刀具的走刀路径，观察是否有撞刀等现象，并及时修改参数来优化刀具路径。
（5）提取G代码，并分析其正确性。绘制凹槽中心线的坐标图和B轴摆动的角度值，来核对G代码，图6a和图6b所示。
方法一：选取关键点验证。
以X0， Y0， B-90进行定位，加工切削到 A点时，其理论编程代码值应为 Y-50.0， B-76.745；取与 Y-50.0相近点的程序段N204与理论值相比较；再次取 B点程序段N296与理论值相比较，如图7a和图7b所示。
方法二：根据程序中 Y点的坐标值，用绘图的方法计算 B轴的角度值并核对其是否正确。任意选取程序段，如图8所示。
（6）当 B轴旋转时，刀具相对于空心半圆柱体内表面的速度为 V1；当 Y轴上下移动时，产生的速度为 V2，其合速度为 V合，故在程序代码中频繁地出现 Y坐标和 B角度值。刀具在圆角处的走刀程序，并非是G代码中常用的G02和G03圆弧插补命令，而是通过控制 B轴的旋转速度和 Y轴上下运动的进给速度，来完成圆弧的加工，如图9所示。
（7）实物加工，由于机床数控系统的不同，需将所得的程序进行相应的后处理。在实际加工中，空心半圆柱体端面搭压板。用百分表校正，使其轴线与回转工作台的中心在槽深度不一的问题。通过此次实例编程，希望能为读者更好同一直线上。加工所得零件，如图10所示。地应用MasterCAM软件编程提供参考借鉴。
四、手工编程
以往加工多采用手工编程，类似的“8”字槽程序如图11所示。
从该程序可以判断，为四分之的“8”字槽的加工程序，且走刀的方式为：圆弧（ B轴不旋转）→直线段（ B轴旋转）→圆弧（ B轴不旋转）→直线段（ B轴旋转）。因此， B轴的时停时转使得槽的深度不一，而且在圆弧过渡处有明显的刀痕。但是，相比于软件以一定的步长编程，手工编写直线段凹槽程序可以明显缩减程序段，减少控制点的校对次数和输入所带来的麻烦。
五、结语
本文通过SolidWorks建模，并利用MasterCAM软件中的多轴联动模块，对空心半圆柱体内表面的的“8”字凹槽加工编程，完成了手动编程难以达到的任务，解决了以往加工槽深度不一的问题。通过此次实例编程，希望能为读者更好地应用MasterCAM软件编程提供参考借鉴。