1 引言

　　在數(shù)控銑削加工中，空間曲面零件在整個(gè)數(shù)控加工行業(yè)中所占比例越來(lái)越大，曲面零件是一種很常見(jiàn)而又難以達(dá)到高加工精度的零件，特別是對(duì)于精度高、品種多且批量少的曲面零件加工就更加困難。手工編程需要根據(jù)每次走刀不同的加工路線，把零件的工藝過(guò)程編寫(xiě)成詳細(xì)的程序清單，因此，手工編程效率低且容易出差錯(cuò)，若采用自動(dòng)編程，則可以明顯提高編程效率和編程質(zhì)量，尤其是在復(fù)雜曲而零件的編程中，更能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

　　自動(dòng)編程就是基于計(jì)算機(jī)專(zhuān)用軟件編制數(shù)控加工程序的過(guò)程。常用的自動(dòng)編程軟件有NX、Pro/E、Master CAM、CAXA等。其中Master CAM具有強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)功能，集零件的二維圖形設(shè)計(jì)、三維曲面設(shè)計(jì)、刀具路徑模擬和加工實(shí)體模擬等多種功能于一身，并人機(jī)交互功能友好，是目前廣泛使用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造軟件。下面通過(guò)典型曲面零件一“鞋楦”形零件的教控編程來(lái)具體介紹Master CAM9.1在自動(dòng)編程中的應(yīng)用。

2 零件分析

　　2.1 難點(diǎn)分析

　　如圖1所示，零件由曲面輪廓與平面輪廓構(gòu)成，而且有空間曲線相交生成的多種復(fù)雜曲面，若采用手工編程則存在以下難點(diǎn)：

    圖1 鞋楦形輩件的二維平面圖

　　(1)零件編程前的圖形節(jié)點(diǎn)計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜繁瑣，工作重大且容易出錯(cuò)，難以保證手工程序的正確性。

　　(2)復(fù)雜曲面手工編程無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

　　因此，對(duì)該零件的編程采用基于Master CAM9.1的自動(dòng)編程。零件造型如圖2所示。

    圖2 零件實(shí)體造型

　　2.2 工藝分析

　　數(shù)控銑削加工的工藝參數(shù)及刀具路徑的設(shè)置直接影響后續(xù)加工的效率及質(zhì)量，合理的工藝參數(shù)應(yīng)考慮零件的兒何形狀、零件的剛度和變形、表面粗糙度以及加工精度等，針對(duì)“鞋楦”形零件的特點(diǎn)采用先平面銑削粗加工后等高銑削精加工的加工方法。刀具的參數(shù)設(shè)定主要包括切削速度，進(jìn)給量和切削深度機(jī)床轉(zhuǎn)速等。在保證零件表面粗糙度和加工精度情況下，應(yīng)盡量減少換刀次數(shù)和不必要的定位誤差。粗加工時(shí)進(jìn)給量和切削深度選較大值，在剛度允許的情況下，使切削深度盡可能接近零件的加工深度，以減少走刀次數(shù)，預(yù)留少許余量進(jìn)行精銑加工。等高銑削精加工時(shí)，進(jìn)給速度、進(jìn)給量和切削深度選較小值，切削速度選較大值。

3 確定毛坯及裝夾方式

　　根據(jù)零件圖選取毛坯為經(jīng)銑削過(guò)的200×80×110的長(zhǎng)方形料，材料為鋁合金。采用立式數(shù)控銑床加工，夾裝方式：選用工藝板，T型螺栓及壓板（工件預(yù)加工3-4個(gè)工藝螺孔），工件設(shè)定為X200×Y80×Z110。工件原點(diǎn)定為X100Y40Z110，如圖3所示。

    圖3 零件加工原點(diǎn)設(shè)定

4 合理選擇粗加工方式及參數(shù)確定

　　Master CAM共有7種粗加工方法，這些方法主要分為兩大類(lèi)：挖槽粗加工主要用于凹槽式曲面加工，其余6種粗加工能用于各種曲面加工。平行銑削粗加工是沿著特定的方向產(chǎn)生一系列平行的刀具路徑，通常用于加工具有單個(gè)凸體或凹體形狀的零件，對(duì)于“鞋楦”零件的凸體曲面外形適合選擇平行銑削方式進(jìn)行粗加工。選擇“刀具路徑”-“曲面加工”-“粗加工”-“平行銑削”進(jìn)行粗加工，平行銑削粗加工的刀具參數(shù)，曲面加工參數(shù)及切削方式選擇的具體設(shè)定如圖4、圖6所示。

    圖4 軍件加工刀具參數(shù)設(shè)定

    圖5 粗加工曲面加工參數(shù)設(shè)定

    圖6 平面銑削粗加工參數(shù)設(shè)定

5 確定精加工方式及相應(yīng)參數(shù)

　　經(jīng)過(guò)粗銑加工后，“鞋楦”形零件已具備基本外形。等高外形銑削精加工是沿著曲面外形生成精加工刀具路徑的加工方法，它的特點(diǎn)是產(chǎn)生的加工路徑在輪廓的等高線上，這種刀路由于類(lèi)似于地圖山峰的等高標(biāo)線而得名。對(duì)于粗加工后的毛坯形狀和大小與成型零件較接近時(shí)，這種加工方法是最理想的。選擇“刀具路徑”-“曲面加工”-“精加工”-“等高外形”，顯示選擇加工曲面菜單，選“曲面”-選中所有曲面-執(zhí)行，對(duì)“鞋楦”形零件進(jìn)行精加工。刀具參數(shù)、曲面加工參數(shù)及等高外形精加工的具體設(shè)定遵循進(jìn)給速度、進(jìn)給量和切削深度選較小值，切削速度選較大值的原則，不在贅述。

　　為了保證精加工刀具幾何參數(shù)及走刀路徑、加工過(guò)程有無(wú)干涉等參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確無(wú)誤，需進(jìn)行實(shí)體驗(yàn)證（或刀具軌跡驗(yàn)證），具體步驟為：在菜單區(qū)依次單擊“刀具路徑”-“操作管理”進(jìn)入操作管理對(duì)話框，選取“全選”按鈕，單擊“實(shí)體驗(yàn)證”按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，如果顯示刀具路徑不夠理想，則返回精加工模塊對(duì)叁數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，直至生成的刀具路徑模擬結(jié)果符合加工實(shí)際要求。圖7分別為等高外形精加工時(shí)的刀具路徑及仿真模擬加工。

    圖7 等高外形精加工仿真

6 后量處理完成零件的自動(dòng)編程

　　編輯產(chǎn)生刀具路徑后，生成的文什是NCI文件，而NCI文件不能直接傳輸給機(jī)床進(jìn)行實(shí)行DNC加工（電腦和機(jī)床聯(lián)機(jī)進(jìn)行適時(shí)程序傳輸加工），將NCI文件轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的NC程序，使不同的數(shù)控機(jī)床能夠識(shí)別，這種將刀具路徑的NCI文件轉(zhuǎn)換為數(shù)控機(jī)床能夠接受的NC程序在文件叫后置處理。由于數(shù)控機(jī)床型號(hào)繁多，所帶的控制器不同，對(duì)通用的C代碼和M代碼的定義也不同，因此Master CAM軟件生成的NC程序還需通過(guò)修改才能被不同的機(jī)床識(shí)別。除人工對(duì)NC程序進(jìn)行修改，還可以對(duì)后置處理程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)，讓它生成各類(lèi)機(jī)床及控制器所能識(shí)別的NC代碼，從而Master CAM中CAM模塊的最佳效果。

　　具體操作過(guò)程為：在菜單區(qū)依次單擊“刀具路徑”-“操作管理”，進(jìn)入操作管理對(duì)話框，選取“全選”按鈕，單擊“后處理”按鈕，系統(tǒng)彈出后處理管理對(duì)話框，選擇FANUC數(shù)控系統(tǒng)，選取“Save NC file”和“Edit”選項(xiàng)，然后保存NC程式文件，用戶(hù)隨時(shí)可以打開(kāi)NC程式文件編輯器，對(duì)其進(jìn)行檢查和編輯。加工“鞋楦”零件的NC代碼（部分）如圖8所示。

    圖8 加工“鞋楦”零件的NC代碼

7 結(jié)束語(yǔ)

　　本文根據(jù)實(shí)際的加工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)“鞋楦”形零件的自動(dòng)編程，闡述了曲面零件自動(dòng)編程的一般步驟。從中可以看到使用Master CAM能自動(dòng)生成數(shù)控加工NC代碼，特別對(duì)復(fù)雜零件的數(shù)控程序編制，可大大提高程序的正確性和安全性，提高了工作效率，縮短了生產(chǎn)周期，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。