MasterCAM在数控铣编程中及应用

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1、MasterCAM 在数控铣编程中的应用机械系 袁凤艳摘要： 随着MasterCAM软件的广泛推广应用，虽然软件入门比较容易，但要把加工程序编好却不是一件容易的事情。在数控铣编程时对于走刀路线和加工方式的选择时，会发现下刀点和进退刀量在编程时变的尤为重要。外形需要挖槽的时候，我们可以指定从毛坯外部下刀。但如果要在封闭的区域进行挖槽加工，下刀就需特别注意。在使用MasterCAM 挖槽加工方式编程时，如何使加工效率最高，路径近可能优化，不扎刀。合理的选择下刀点和工艺，能很好的解决挖槽加工扎刀的问题。本人结合自己的生产经验，本文通过MasterCAM 软件的应用解决编程时下刀位置和最大进退刀量。关

2、键词：MasterCAM、下刀位置、最大进退刀量 、切入切出一、铣削加工工艺合理地选择进给路线不但可以提高切削效率，还可以提高零件的表面精度，在确定进给路线时，首先应遵循数控工艺所要求的原则。对于数控铣床，还应重点考虑几个方面：（1）能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求；（2）使走刀路线最短，既可简化程序段，又可减少刀具空行程时间，提高加工效率；（3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。 1铣削平面类零件的进给路线 铣削平面类零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心设计。(1) 外轮廓铣削铣削外表面轮廓时，铣刀的

3、切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以避免加工表面产生划痕，保证零件轮廓光滑。 对于有交点的外形，如图1（a）所示，路线切入和切出；对于无交点的外形，如图1(b)所示，路线切入和切出。 （a） （b）图 1 外轮廓刀具切入和切出时的外延(2) 内轮廓铣削铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入切出，如图 2（a）所示。若内轮廓曲线不允许外延，则刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。当内部几何元素相切无交点时，为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口，刀具切入切出点应远离拐角，如图

4、 2（b）所示。(a) (b)图2 内轮廓加工刀具的切入和切出（3）全圆铣削圆弧插补方式铣削外整圆时的走刀路线。当整圆加工完毕时，不要在切点处2退刀，如图3所示（a） 。而应让刀具沿切线方向多运动一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰，造成工件报废，如图3所示（b） 。铣削内圆弧时也要遵循从切向切入的原则，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线，这样可以提高内孔表面的加工精度和加工质量，如图4所示。 图3 外全圆铣削刀具的切入和切出 原 点 刀 具 运 动 轨 迹取 消 刀 具 补 偿 点圆 弧 切 入 点 原 点 切 入 点切 出 点刀 具 运 动 轨 迹(a)铣 削 外 圆 加 工 路

5、径 b铣 削 内 圆 加 工 路 径图4 内全圆铣削刀具的切入和切出2顺铣和逆铣加工方式的确定在铣削加工中，若铣刀的走刀方向与在切削点的切削速度方向相反，称为逆铣，其铣削厚度是由零开始增大，如图5a）所示；反之则称为顺铣，其铣削厚度由最大减到零，如图5b）所示。由于采用顺铣方式时，零件的表面精度和加工精度较高，并且可以减少机床的“颤振” ，所以在铣削加工零件轮廓时应尽量采用顺铣加工方式。若要铣削如图6所示内沟槽的两侧面，就应来回走刀两次，保证两侧面都是顺铣加工方式，以使两侧面具有相同的表面加工精度。 (a)(b)VfVf逆 铣 顺 铣图 5 顺铣和逆铣 图 6 铣削内沟槽的侧面3刀具和切削用量

6、的选择（1）刀具的选择刀具的选择与加工的材料、尺寸大小、形状以及加工效率有关，一般原则是： 尽可能选择大刀，因为大刀刚性刀，不易断，加工质量有保证，效率也高。 加工深度越深，刀越大，深度大于 50mm，刀具要大于直径 1/2；深度大于 30mm，刀具要大于直径 1/4。 开粗时用平刀，不允许用球刀，光曲面则尽量用球刀，用平刀光曲面效果不好。 光平面时用平刀或圆鼻刀效率高，光斜度面用球刀。（2）切削用量的选择一外形加工铣削的切削用量与刀具的材料、类型、直径、加工方式、工件的材料等很多因素有关4MasterCAM 各种加工方式的特点及注意事项加工方式 特点 注意问题外形铣 1可加工以在料外边进刀。

7、 1挖槽则只能在料上面进刀。 1每一层都要走一次光刀。挖槽 2一般是螺旋下刀或斜下刀，不允许直接下刀，常用来回或 zigzag 走刀。2螺旋或斜线的深度等于每次槽深度下刀量。1所用加工刀具同挖槽一样。 1工件大一些，公差可以大一点，小工件，公差可以取小点。曲面加工之开粗 2用平刀或圆鼻刀，不能用球刀。 2平面进刀量同挖槽一样，常用公差=0.050.2。1一般都用平行式。 1加工余量不能用负。曲面精加工 2用刀具为球刀，平刀很少用，如用平刀。2解决办法是将刀的直径设小点，设小加工负余量的二倍。1直纹加工是一种不用作面的加工面的方法 1进刀量范围 0.10.5，。五直纹加工2可以用球刀或平刀,而平

8、刀也可以设负加工余量。 扫描加工 1可以做 2D 和 3D 扫描加工，特别是2D 扫描加工是一种简单实用的方法。 1进刀量范围 0.10.5 mm 。曲面加工的环状加工 1进刀量是以角度计算。1.角度的大小要换算成平面进刀量0.10.5mm。 陡斜面加工 1进刀量是指垂直方向的进刀量,而不是沿斜面的进刀量。 1进刀量随斜面进刀量 0.10.5mm二、MasterCAM 数控铣削编程工艺实例1 图样分析根据零图分析结构件、精度要求。外形尺寸为：80mm55mm18mm。所有长度尺寸均为正态公差，公差值为 0.04，外圆 25mm 和 10mm，16mm 为偏态公差，且公差不同。最小内圆半径为 R

9、4mm。最小孔为 10mm。台阶高度分别为 10 mm、5 mm、3 mm。梅花槽最窄 14 mm。2 工件的装夹根据图样分析，本零件可用垫铁和虎钳装夹，注意钻孔的位置。根据图样分析，先加工下底面（外形高到 10.5 mm 高） ，以保证加工上面有足够的装夹高度。3刀具及切削用量的选择刀具 加工深度 进给率(f) 下刀速度(f) 提刀速度(f) 转速(s)（h）16mm 机夹刀 1mm 1000 500 5000 300012mm 合金刀 1mm 900 500 5000 30006mm 合金刀 0.5mm 900 500 5000 40008mm 钻头 80 400 5000 700R6mm

10、 合金球刀 0.2mm 500 300 5000 4000图 7 零件图4简明加工工艺。（1）下面的加工序号 步骤 加工面 主要参数 刀具 面铣 16 mm 机夹刀 外形铣 粗铣 8055mm 13mm 深，XY 方向留 02 的精加工余量 16 mm 机夹刀 钻孔 钻孔 10 mm 21mm 深，加刀尖补偿 8 mm 钻头 外形铣 扩孔 16 mm 5mm 深，留 02 的精加工余量 12 mm 机夹刀 精铣外形 精铣 8055mm 12 mm 合金刀 精铣外形 精铣 16 mm 沉孔 5mm 深 12 mm 合金刀（2）上面的加工序号 步骤 加工面 主要参数 刀具 面铣 16 mm 机夹刀

11、 挖槽 加工三凸台 3mm 深 16 mm 机夹刀 外形铣 粗铣 7650mm 外形 6mm 深 16 mm 机夹刀 精铣外形 7650mm 外形 6mm 深 8 mm 合金刀 精铣外形 三凸台 3mm 深 8 mm 合金刀 挖槽 梅花槽 3mm 深 8 mm 合金刀 挖槽 20 孔 2mm 深 8 mm 合金刀 精铣 20 孔和 2-10 通孔 8 mm 合金刀 精铣 梅花槽和 2-10 通孔 8 mm 合金刀 挖槽 球面 8 mm 合金刀（11） 粗铣 2D 扫描加工球面 6 的球刀5MasterCAM 编程应用（1）下刀点的选择下刀点位置的选择，在 MasterCAM 编程中尤为重要，如

12、选择不合理可能会造成扎刀，过切、甚至在工件表面留下痕迹。在 MasterCAM 软件中，可以反复地通过刀具路径模拟，最终保证下刀点位置是否在工件毛坯外下刀。例如：在挖槽加工两侧的 108 的槽时，由于挖槽加工，如果在粗加工时，不精修则不能设定进退刀向量，只有通过设定下刀点来保证在正常的下刀位置。在本例中需先绘距离 8mm 的辅助线，如图 8，采用挖槽加工，选择点 A，串联外形，设定加工参数后，下刀点如图 8 所示。图 8 错误的下刀点具体方法如下：方法一：在串联挖槽外形时，系统提示串联第二个外形时，选择更改模式单点选择图 8中点 A 的位置执行设置加工参数。这样就将下刀点设置在 A 点位置了。

13、方法二：对已有的刀具路径进行修改，在刀具路径操作管理里选择挖槽加工下拉菜单里面，选择图形，系统弹出，如图 9 所示的串联管理员，单击右键，选取更改起始点。在功能菜单里，单击后退一步执行，同时看图的串联位置的移动。最后重新计算，就更该了下刀点位置，如图10 所示。图 9 串联管理员 图 10 下刀位置（2）补正方向的选择在外形铣的时候，要注意外形串联的方向，左补正时，由于铣刀的走刀方向与在切削点的切削速度方向相反，相当于，逆铣。因此，左补正用于粗加工。相反左补正为顺铣，用于精加工。（3）进退刀向量的确定在 MasterCAM 软件中，进退刀向量的设定，是保证刀具在下刀时，不扎刀。但又不能设得太大

14、，以影响加工效率。例如：钻 10 孔后，扩孔 20 时。用 8 的平刀，用外形铣，在孔中心下刀再切进以免直接插下去。如图 11 所示为错误的下刀位置，图 12 的下刀位置就可以了。 图 11 错误的下刀位置 图 12 正确的下刀位置确定下刀点后需设置正确的进退刀向量，参数设定如图 13。图 13 进退刀向量的设定 切65843217图 14 进退刀方向进退刀分相切和垂直退刀两种情况，如图 14 所示。沿圆弧的切线方向进、退刀为相切，123 方向切进为相切进刀；456 方向退出为相切退刀。沿圆弧的法线方向进、退刀为垂直进、退刀，723 方向切进为垂直进刀；458 方向为垂直退刀。长度：为图 14

15、 中直线进退刀的长度，圆弧：为图 14 中圆弧进退刀的半径。进退刀向量的的最大值：L+R（D-d）/2-a。L：直线进退刀的长度R：圆弧进退刀的半径D：扩孔的直径d:刀具的直径a：加工余量在本例中精加工时。如果 L 取 0，则 R（20-8）/2-0=6mm。三、结束语通过本人在实际加工中的检验，采用软件编程，速度快，精度高，效果非常好，在编程的过程中，能不断的模拟刀具路径，能很好的进行工艺处理。具有一定的应用价值。参考文献：MasterCAM V8.1 高手指路 简琦昭 柳迎春 编著 清华大学出版社 2002 年 3 月MasterCAM 9.0 系统学习与实训 吴长德编著 机械工业出版社 2005 年 1 月三维 CAD/CAMMasterCAM 实用 张导成主编，机械工业出版社 MasterCAM 设计和制造范例解析 孙祖和 编著 机械工业出版社 2003 年 6 月Mas