探究MasterCAM动态加工技术在数控铣削中的应用

李镇山

摘 要： MasterCAM动态铣削可最大限度的提高金属去除率、縮短开粗加工时间、降低刀具损耗和机床负荷，因而将这项技术合理的应用到数控加工中可取得更好的效益。

关键词：数控铣削技术;MasterCAM动态铣削;切削参数

在数控铣削加工中，为减少机床负荷获得好的加工质量，通常会采用小的切削深度、大的切削宽度进行铣削加工，此方法虽然可降低铣刀切削抗力，但刀具的大部分侧刃没有参与切削，仅端部产生了切削损耗，增加了刀具使用的成本，并且在需要较深的切削时必须采用分层加工方式完成，极大的降低了加工效率。

1. MasterCAM动态加工技术

MasterCAM动态加工技术（Dynamic Motion）是CNC Software公司自主研发的最新专利技术，其动态铣削刀路是以大切深、小步进及稳定的金属去除率的方式进行，在整个加工过程中可充分利用铣刀切削刃的长度，成倍缩短开粗加工时间，同时刀具的接触范围始终处于最佳切削状态，保证了刀具负荷恒定，有效的降低了刀具磨损，延长了刀具使用寿命，并且在加工过程中减少了连续定位及空走刀，消除了刀具突然转向而导致的刀具振动，其流畅的刀路不仅有效的减少了机床磨损，而且还可获得最佳的表面加工质量。

2. MasterCAM动态铣削加工

2.1 空间线框建模

动态铣削是通过使用一个或多个串联轮廓驱动来产生刀具路径的。驱动轮廓通常包含一个最大的外形轮廓作为加工范围，其余的串联轮廓被识别为几何避让范围（即“岛屿”轮廓），并且可以通过动态铣削的“使用岛屿深度”选项自动识别“岛屿”高度，进而在产生“岛屿”轮廓动态刀具路径的同时也会自动产生“岛屿”顶面的动态刀具路径。故在空间线框建模中必须根据实际要加工的深度构建出加工范围线框如图1所示。

2.2动态粗铣外轮廓

外轮廓驱动线框中“加工范围”一般指最大的外形轮廓，故串联图中V线为“加工范围”;在“加工区域策略”中有“封闭”和“开放”两个选项，如果允许刀具在“加工范围”上产生刀路，就选择“开放”，如果只需在“加工范围”内部产生刀路，就选择“封闭”，本例中选择“开放”。“避让范围”就是“岛屿”轮廓，串联V1-V6线为“避让范围”。加工轮廓和加工区域策略是否准确的设置直接决定了刀具路径生成的是否正确。

2.3设置切削参数

动态铣削加工“步进量”是控制相邻刀轨迹间的切削宽度，参数与刀具直径和切削深度有关，因切削深度可以达到刀具直径的2-3倍，故动态铣削“步进量”一般控制在刀具直径的30%以下。“切削方向”设定为优先选用顺铣，顺铣过程中切削深度从最大开始逐渐降低至零，避免在已加工表面产生冷硬层，防止了切削刃在吃刀前的磨损，从而使工件表面粗糙度减少，铣刀的耐用度提高。“微量提刀”是刀具在完成切削后退出切削位置并移动到下一个切削位置的刀路，提刀距离是刀具离开加工表面的微小高度，通过刀具的微量提刀可更好排屑，又可释放刀具底部热量，减少热量的积累。提刀速率从退出切削到下一个切削位置的速度，适当加大提刀速率可以有效的提高加工效率。

高速动态铣削时，系统默认不启用深度分层，如果加工深度超过刀具直径的4倍，可启用深度分层铣削。此处需要注意是由于驱动轮廓是具有深度的空间线框，所以一定要启用“使用岛屿深度”，只有启用该选项，系统才会自动识别“岛屿”高度，进而自动产生“岛屿”顶面的动态刀具路径，实现一次性生成不同深度的“岛屿”顶面和“岛屿”轮廓的动态刀路，同时还可以通过设置“岛屿上方预留量”实现顶面的精加工。“共同参数”中的“深度”采用增量坐标，其数值设置为0。其它“共同参数”选项可根据实际情况进行调整。启用圆弧公差过滤亦即优化刀具路径，在合理的参数设置下，即可过滤简化程序又可使刀路更加光顺，真正能发挥出高速动态铣削的优势。总公差的设置与加工精度要求有关，一般将“圆弧过滤/公差”参数中的总公差设置为加工余量的20%～30%。选定“线/圆弧过滤设置”和“平滑设置”两个选项，设置切削公差为35%，设置线/圆弧公差为35%，平滑公差为30%。

2.4动态粗铣内轮廓

在刀路操作管理器中，复制已生成的动态粗铣外轮廓刀路，更改“串联选项”，选T线为“加工范围”;在“加工区域策略”选项中，选择“封闭”，选T1-T2线为“避让范围”，其它切削参数均保持不变。实体仿真加工验证结果如图2所示。

MasterCAM动态铣削是一种全新的、革命性的铣削加工技术，它可以充分地发挥铣刀切削性能，有效的提高开粗的效率，在保证了加工质量的同时延长了刀具使用寿命，实现了高速铣削加工，在生产中可有效的节省加工时间，降低加工成本，提高机床的使用效率。

参考文献：

[1] 练军锋. MasterCAM数控造型与编程[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2016.

[2] 王沿斌.一种基于MasterCAM编程的侧刃铣削方法[J].模具制造，2015，09：74～76.