PAGE 1 PAGE 1 MasterCAM的螺旋槽四轴数控加工 四轴联动加工目前在制造业的应用愈来愈普遍，本文以三维螺旋槽的四轴联动加工为例，以MasterCAM软件为平台，在螺旋槽的二维绽开图基础上，利用MasterCAM自带的置换轴法和刀具路径的旋转复制功能，将平凡的三轴二维形状铣削刀具路径转换成四轴的螺旋槽刀具路径，重点介绍了MasterCAM四轴数控加工的方法与技巧，期望能为读者供应参考借鉴作用。 0引言 MasterCAM是由美国CNCSoftware公司开发的CAD/CAM软件系统，有着非常丰富的二维几何设计、三维曲面造型设计、数控加工编程的能力。它的数控加工编程功能便捷，供应2～5轴铣削、车削中心、变锥度线轴加工编程功能。随着数控加工技术应用不断朝高速，高精密加工、多轴联动及工艺复合化加工的方向发展，多轴加工（指四轴和五轴）的使用越来趣广泛。 在生产实践中往往要在某旋转体上加工出沟槽外形，笔者依据多年来从事数控技术和CAD/CAM软件使用研究探索的经验，在四轴联动数字控制机床上加工时，利用MasterCAM自带的置换轴法功能，通过二维形状铣削功能中置换X轴或Y轴，可以简洁地将三轴问题转换成四轴刀具路径，从而简化了编程步骤，提高了加工效率。 1螺旋槽零件概述 如图1所示，为我校参与“湖北省机械创新设计大赛”某作品的关键零件（三维螺旋槽）的三维设计图。在直径为100mm，高度为200mm的圆柱(材质为LY12)圆周面上，有三条螺旋槽，互成120度，槽宽36mm，深15mm。明显，该零件的加工必需采用四轴联动的加工中心才能能实现。 图1螺旋槽三维图 2数控加工程序编制 2.1绘制螺旋槽的二维绽开匿 根据设计图纸，利用MasterCAM软件的二维几何图形设计工具，绘制螺旋槽的引导线-螺旋线)经过转换计算后绘制如图2所示的矩形，长为L=πXDXn=3.14159×100×2=628.3186(mm)，宽为H=TXn=100×2=200(mm)，式中D为螺旋线直径(mm)，n为螺旋线圈数，T为螺旋线用直线连接，并将所端点各延长30mm，以设置进退刀距离。 3)偏置直线mm的端铣刀，由于槽宽36mm，能够使用二维形状铣削加工方法，分两次铣出槽宽，将延长后的对角线采用单体偏置命令分别向上和向下偏置18mm，生成直线螺旋线二维绽开图及刀具路径 四轴联动加工目前在制造业的应用愈来愈普遍，本文以三维螺旋槽的四轴联动加工为例，以MasterCAM软件为平台，在螺旋槽的二维绽开图基础上，利用MasterCAM自带的置换轴法和刀具路径的旋转复制功能，将平凡的三轴二维形状铣削刀具路径转换成四轴的螺旋槽刀具路径，重点介绍了MasterCAM四轴数控加工的方法与技巧，期望能为读者供应参考借鉴作用。 0引言 MasterCAM是由美国CNCSoftware公司开发的CAD/CAM软件系统，有着非常丰富的二维几何设计、三维曲面造型设计、数控加工编程的能力。它的数控加工编程功能便捷，供应2～5轴铣削、车削中心、变锥度线轴加工编程功能。随着数控加工技术应用不断朝高速，高精密加工、多轴联动及工艺复合化加工的方向发展，多轴加工（指四轴和五轴）的使用越来趣广泛。 在生产实践中往往要在某旋转体上加工出沟槽外形，笔者依据多年来从事数控技术和CAD/CAM软件使用研究探索的经验，在四轴联动数字控制机床上加工时，利用MasterCAM自带的置换轴法功能，通过二维形状铣削功能中置换X轴或Y轴，可以简洁地将三轴问题转换成四轴刀具路径，从而简化了编程步骤，提高了加工效率。 1螺旋槽零件概述 如图1所示，为我校参与“湖北省机械创新设计大赛”某作品的关键零件（三维螺旋槽）的三维设计图。在直径为100mm，高度为200mm的圆柱(材质为LY12)圆周面上，有三条螺旋槽，互成120度，槽宽36mm，深15mm。明显，该零件的加工必需采用四轴联动的加工中心才能能实现。 图1螺旋槽三维图 2数控加工程序编制 2.1绘制螺旋槽的二维绽开匿 根据设计图纸，利用MasterCAM软件的二维几何图形设计工具，绘制螺旋槽的引导线-螺旋线)经过转换计算后绘制如图2所示的矩形，长为L=πXDXn=3.14159×100×2=628.3186(mm)，宽为H=TXn=100×2=200(mm)，式中D为螺旋线直径(mm)，n为螺旋线圈数，T为螺旋线用直线连接，并将所端点各延长30mm，以设置进退刀距离。 3)偏置直线mm的端铣刀，由于槽宽36mm，能够使用二维形状铣削加工方法，分两次铣出槽宽，将延长后的对角线采用单体偏置命令分别向上和向下偏置18mm，生成直线螺旋线二维绽开图及刀具路径 四轴联动加工目前在制造业的应用愈来愈普遍，本文以三维螺旋槽的四轴联动加工为例，以MasterCAM软件为平台，在螺旋槽的二维绽开图基础上，利用MasterCAM自带的置换轴法和刀具路径的旋转复制功能，将平凡的三轴二维形状铣削刀具路径转换成四轴的螺旋槽刀具路径，重点介绍了MasterCAM四轴数控加工的方法与技巧，期望能为读者供应参考借鉴作用。 2.2生成刀具路径 1)生成二维形状铣削刀具路径，利用MasterCAM二维形状铣削功能，选择刀具路径-形状铣削，选择直线进行串连，串连时留意两直线串连方向应相反，选用直径为20mm的端铣刀，设置刀具进给率为100mm/min，下刀速率为60mm/min，主轴转速为2000r/min，分三层铣削，每次切深5mm。 2)置换轴法生成单条螺旋线刀具路径，在刀具参数的选择菜单中．设定旋转轴功能有效，弹出图3界面，在轴型式选项中，选择“轴之取代”，取代方式是旋转A轴取代原有的X轴，同时设定旋转轴直径100，生成出单个螺旋槽的四轴切削加工程序，刀具路径如图2所示。 图3旋转轴的设定界面 3)应用旋转复制方法生成其他两条螺旋槽的刀具路径，选择刀具路径-下一页-路径转换，设置旋转角度为120，以原点为中心，对单个螺旋槽的四轴切削加工程序进行旋转复制，生成其他两条螺旋槽的刀具路径，参数设置如图4所示。 图4旋转刀具路径的设定界面 4)仿真实体验证，设定工件的型式“圆柱体”、“圆柱之轴向”即A轴的轴向选择x轴，“圆柱的直径”即工件圆柱的直径设定为100mm。设定第一点为0、第一二点200后单击“确定”按钮。仿线为后处理后生成的程序。 图5仿线)后处理生成实际应用的数控程序，目前由于多轴加工的数控机床型号繁多，所配置的掌握系统不同，MasterCAM系统默认的后处理文件MPFAN.PST所生成的程序并不是全部机床都能识别的，必需对MPFAN.PST做修改。参考相关文献及机床说明书，通过对MPFAN.PST进行了必要的修改后，生成了螺旋槽的数控加工程序，如图6所示。 3数控实际加工 螺旋槽零件是在学校数控实训创新基地的一台配有FANUC18M高速四轴立式加工中心(台湾高峰850A)加工的，A轴为伺服驱动分度回转轴，毛坯为直径100mm的棒料，采用夹顶方式平行安装于X轴。加工时X轴方向按工件直径方向分度，X轴与A轴联动，z轴为加工深度，分三层铣削，每次切深5mm。零件总加工时间约为45～60min。 4结束语 和三轴数控加工相比，多轴加工可以在一定程度上完成更复杂型面工件的加工，本文以螺旋槽的数控加工编程为例，利用MasterCAM自带的置换轴法和刀具路径的旋转复制，将平凡的三轴二维形状铣削刀具路径转换成四轴的螺旋槽刀具路径，期望能为读者更好地应用MasterCAM件的数控加工编程功能供应参考借鉴作用。
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