基于Mastercam旋钮凸模的数控加工

陈妙红

中山市技师学院，广东中山 528400

摘 要 Mastercam建模主要用于二维轮廓和三维曲面轮廓以及制定铣削加工方法。本文主要介绍旋钮凸模的建模和数控铣削。从绘制旋钮凸模的二维图形，到选用各种加工方法和刀具参数，选择和设置合理加工参数，尽量提高加工效率，保证零件的加工精度，实现高效优质的数控加工。

关键词 MasterCAM；旋钮；凸模；数控加工

中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）13-0071-02

Mastercam建模主要用于二维轮廓和三维曲面轮廓以及制定铣削加工方法。本文主要介绍MasterCAM软件在旋钮凸模的建模和数控铣削。

1 旋钮凸模的建模

旋钮凸模的建模是实现其数控铣削的基础，直接影响到数控加工的刀具路径的设定和参数的合理化。下面介绍其建模过程。

1.1 分析旋钮凸模的图纸

分析旋钮凸模，轮廓表面有球面、圆柱面以及圆弧曲面，轮廓结构复杂且高度落差较大，圆角过渡比较细小难加工。而作为凸模需要的表面粗糙度要求也相对较高，对数控加工要求较高。

1.2 建模分析

本文采用三维实体建模，把旋钮凸模拆解成半球体、中间旋钮、圆柱底盘以及它们之间的导圆角部分。分别生成3个实体，再对实体进行布尔运算和导圆角过渡处理。建模思路：如图2中的（a）挤出旋钮实体（b）旋转半球实体（c）布尔运算——交集（d）旋转底盘实体，布尔运算——结合（e）实体导圆角。

1）挤出实体：在构图面——前视图中绘制二维轮廓线（如图2），采用挤出实体建模，两端同时延伸，深度20，生成旋钮凸模主体部分如图1（a）。

2）旋转实体：在构图面——前视图中绘制圆弧轮廓线及轴线（如图3），采用旋转实体建模，旋转角度为360°，生成旋钮凸模球体部分如图1（b）。

3）实体布尔运算—交集：挤出实体和旋转半球体采用实体布尔运算——交集，分别选挤出实体为目标主体，旋转半球体作为工件主体，生成旋钮凸模的球面实体如图1（c）。

4）旋转实体：在构图面——前视图中绘制圆弧轮廓线及轴线（如图4），采用旋转实体建模，旋转角度为360°，生成旋钮凸模底盘部分。

5）实体布尔运算——结合：旋钮凸模的球面实体和旋转圆柱体采用实体布尔运算——结合，分别选圆柱体为目标主体，旋钮凸模的球面实体作为工件主体，生成旋钮凸模的球面实体如图1（d）。

6）实体导圆角：旋钮凸模的实体导圆角，接合处导圆角R2和实体表面导圆角R1。

2 旋钮凸模的数控铣削

完成旋钮凸模建模后，针对性其加工要求设定其数控铣削的加工工艺。下面谈谈旋钮凸模的数控铣削

方法。

2.1 数控加工的刀具路径确定

旋钮凸模上半球加工余量大，圆角小，对加工刀具及加工路径都有一定限制。旋钮凸模数控加工路径如下：外形铣削粗加工、挖槽粗加工、平等铣削精加工、等高外形精加工等。

2.2 工作设定

依照建模轮廓并考虑工件的装夹，现设定毛坯的大小为：50×50×27。并根据旋钮凸模数控加工的要求，上面结构形状比较复杂，加工方法比较繁多，确定对刀点在上表面。

2.3 外形铣削粗加工圆柱底盘

选用Φ12平刀，Z方向分层铣削（每一层铣1mm深），可以保证刀具的刚度、尺寸，更重要的是可以提高加工速度，节省加工时间。

2.4 挖槽粗加工旋钮凸模半球的刀具路径

旋钮凸模半球挖槽粗加工刀具路径，选用Φ12平刀，Z轴最大进给量1mm，采用平行环切切削的切削方式，由切削范围外下刀，预留加工余量为0.3mm。

2.5 等高线精加工旋钮凸模

选用Φ12平刀，Z轴最大进给量0.5mm，采用单向、顺铣的切削方式，预留加工余量为0.1mm。

2.6 平行銑削精加工实体曲面刀具路径

选用Φ6球刀，最大切削间距0.1mm，采用45°单向切削方式，整体误差为0.002。

综合所述，刀具路径的生成应注意以下几点：1）生成的刀具路径应满足零件的精度和表面粗糙度要求；2）尽量走简单的刀路，避免生成多余的刀具路径 ，减少空程刀具路径；3）合理设置公差以平衡加工精度，减少计算机对刀具路径的算术运算和逻辑运算处理时间；4）正确设置有关辅助功能，如切削液的启停、重要尺寸在加工中的检测等。

2.7 操作管理

实体切削验证，选择刀具路径→【执行后处理】，弹出“后处理程式”对话框→确定，弹出“输出部分的NCI档”对话框→选“是”， 弹出“请输入要写出的NCI档名”对话框，改文件名，保存。

程序代码的生成，选择【加工】→【G代码生成】，弹出“选择后置文件”对话框。选择代码存放位置，及文件名称，提示是否创建该文件，“是”，系统默认后置文件的文件类型TXT；再按加工的顺序选择刀具加工的路径，单击【确定】后就完成代码生成（如图6）。

2.8 数控加工

当所加工的程序生成并修改程序后，进行程序的传送，在电脑上打开该程序、打开软件→添加文件→找到已编好的程序导入→按“开始下载”→数控铣床接收后，在编辑方式程序输入O××××查找→所找程序就显示在数控铣床屏幕上。这样就能完成旋钮凸模的数控加工。

铣削加工旋钮凸模时采用Mastercam软件建模和模拟仿真后，能确保加工安全和缩短在机床上的调试时间，提高了工作效率，并保证了零件加工精度。

参考文献

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