0 引言

　　MasterCAM是由美國CNC Software公司開發(fā)的CAD/CAM軟件系統(tǒng)，具有豐富的二維幾何設(shè)計、三維曲面造型設(shè)計、數(shù)控加工編程的能力。它的數(shù)控加工編程功能便捷，提供2～5軸銑削、車削中心、變錐度線切割4軸加工編程功能。隨著數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用不斷朝高速，高精密加工、多軸聯(lián)動及工藝復(fù)合化加工的方向發(fā)展，多軸加工（指四軸和五軸）的使用越來趣廣泛。

　　在生產(chǎn)實(shí)踐中往往要在某旋轉(zhuǎn)體上加工出溝槽形狀，筆者根據(jù)多年來從事數(shù)控技術(shù)和CAD/CAM軟件使用研究探索的經(jīng)驗(yàn)，在四軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床上加工時，利用MasterCAM自帶的置換軸法功能，通過二維外形銑削功能中置換X軸或Y軸，可以簡單地將三軸問題轉(zhuǎn)換成四軸刀具路徑，從而簡化了編程步驟，提高了加工效率。

1 螺旋槽零件概述

　　如圖1所示，為我校參加“湖北省機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽”某作品的關(guān)鍵零件（三維螺旋槽）的三維設(shè)計圖。在直徑為100mm，高度為200mm的圓柱(材質(zhì)為LY12)圓周面上，有三條螺旋槽，互成120度，槽寬36mm，深15mm。顯然，該零件的加工必須采用四軸聯(lián)動的加工中心才能能實(shí)現(xiàn)。

2 數(shù)控加工程序編制

　　2.1 繪制螺旋槽的二維展開匿

　　按照設(shè)計圖紙，利用MasterCAM軟件的二維幾何圖形設(shè)計工具，繪制螺旋槽的引導(dǎo)線-螺旋線的二維展開圖：

　　1)經(jīng)過轉(zhuǎn)換計算后繪制如圖2所示的矩形，長為L=πXDXn=3.14159×100×2=628.3186(mm)，寬為H=TXn=100×2=200(mm)，式中D為螺旋線直徑(mm)，n為螺旋線圈數(shù)，T為螺旋線螺距(mm)。

　　2)繪制對角線，將上述矩形兩端點(diǎn)P1和P2用直線連接，并將所端點(diǎn)各延長30mm，以設(shè)置進(jìn)退刀距離。

　　3)偏置直線P1P2，加工時采用直徑為20mm的端銑刀，由于槽寬36mm，可以采用二維外形銑削加工方法，分兩次銑出槽寬，將延長后的對角線采用單體偏置命令分別向上和向下偏置18mm，生成直線P3P4和P5P6即可，如圖2所示。

　　2.2 生成刀具路徑

　　1)生成二維外形銑削刀具路徑，利用MasterCAM二維外形銑削功能，選擇刀具路徑-外形銑削，選擇直線P3P4和P5P6進(jìn)行串連，串連時注意兩直線串連方向應(yīng)相反，選用直徑為20mm的端銑刀，設(shè)置刀具進(jìn)給率為100mm/min，下刀速率為60mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，分三層銑削，每次切深5mm。

　　2)置換軸法生成單條螺旋線刀具路徑，在刀具參數(shù)的選擇菜單中．設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸功能有效，彈出圖3界面，在軸型式選項(xiàng)中，選擇軸之取代，取代方式是旋轉(zhuǎn)A軸取代原有的X軸，同時設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸直徑100，生成出單個螺旋槽的四軸切削加工程序。

　　3)應(yīng)用旋轉(zhuǎn)復(fù)制方法生成其他兩條螺旋槽的刀具路徑，選擇刀具路徑-下一頁-路徑轉(zhuǎn)換，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為120，以原點(diǎn)為中心，對單個螺旋槽的四軸切削加工程序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)復(fù)制，生成其他兩條螺旋槽的刀具路徑，參數(shù)設(shè)置如圖4所示。

　　4)仿真實(shí)體驗(yàn)證，設(shè)定工件的型式圓柱體圓柱之軸向”即A軸的軸向選擇x軸，圓柱的直徑即工件圓柱的直徑設(shè)定為100mm。設(shè)定第一點(diǎn)為0、第一二點(diǎn)200后單擊“確定”按鈕。仿真加工后的效果圖如圖5所示，圖6為后處理后生成的程序。

　　5)后處理生成實(shí)際應(yīng)用的數(shù)控程序，目前由于多軸加工的數(shù)控機(jī)床型號繁多，所配置的控制系統(tǒng)不同，MasterCAM系統(tǒng)默認(rèn)的后處理文件MPFAN.PST所生成的程序并不是所有機(jī)床都能識別的，必須對MPFAN.PST進(jìn)行修改。參考相關(guān)文獻(xiàn)及機(jī)床說明書，通過對MPFAN.PST進(jìn)行了必要的修改后，生成了螺旋槽的數(shù)控加工程序，如圖6所示。

3 數(shù)控實(shí)際加工

　　螺旋槽零件是在學(xué)校數(shù)控實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新基地的一臺配有FANUC 18M高速四軸立式加工中心(臺灣高峰850A)加工的，A軸為伺服驅(qū)動分度回轉(zhuǎn)軸，毛坯為直徑100mm的棒料，采用夾頂方式平行安裝于X軸。加工時X軸方向按工件直徑方向分度，X軸與A軸聯(lián)動，z軸為加工深度，分三層銑削，每次切深5mm。零件總加工時間約為45～60min。

4 結(jié)束語

　　和三軸數(shù)控加工相比，多軸加工能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜型面工件的加工，本文以螺旋槽的數(shù)控加工編程為例，利用MasterCAM自帶的置換軸法和刀具路徑的旋轉(zhuǎn)復(fù)制，將普通的三軸二維外形銑削刀具路徑轉(zhuǎn)換成四軸的螺旋槽刀具路徑，希望能為讀者更好地應(yīng)用MasterCAM件的數(shù)控加工編程功能提供參考借鑒作用。