基于MasterCAM加工三角开关凸模的刀路分析(上)

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　　MasterCAM是一种应用广泛的CAD/CAM软件，由美国CNC Software公司开发，该软件操作简便实用。

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　　MasterCAM8.0提供了多种粗加工技术和丰富的曲面精加工功能。精加工走刀形式直接影响加工出来的表面质量，要达到图纸要求的尺寸精度和表面精度，需在编制刀具路径时针对曲面特点合理选择走刀方式。对于同一个零件，可能在不同的部位需要不同的走刀方式，对于零件两个面之间的衔接部分，还需要用专门的清根刀路。此外，还要合理选择刀具，优化走刀路径，减少提刀、空刀及不必要的重覆路径，在改善加工质量的同时使加工效率有所提高。

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　　一、曲面特点及技术要求

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　　(一)曲面特点：三角开关是一个比较典型的零件，曲面的外形尺寸50x60x15.6mm。图形的上部分曲面比较平坦，在MasterCAM中称之为浅平面，这种曲面适合选择平行刀路。下部分曲面陡峭，在MasterCAM中称之为陡斜面，这种曲面适合选择等高刀路。曲面与曲面之间是R2mm的圆角过渡。此处圆角半径为R0.4mm，高度是1.15mm。

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　　(二)加工三角开关凸模的技术要求：

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　　1、所有表面粗糙度要求Ra3.2；

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　　2、工件表面无缺陷，圆角部位无残料；

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　　3、曲面与分模面之间要求清根。

　　二、加工三角开关凸模工艺分析

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　　1、材料：45#钢，这种钢具有较高的强度和较好的切削加工性，经调质以后可获得良好的综合力学性能，是塑料模具中应用最广泛的钢种之一。毛坯尺寸：70x80x30mm。

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　　2、刀具材料：根据加工材料，选择YT15的硬质合金刀具。

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　　3、设备：加工中心，型号：VMC800

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　　4、工艺分析及刀具选择：

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　　三角开关凸模加工整体思路是先粗加工、再半精加工、精加工，最后清角加工，具体分析如下：

　　(1)粗加工粗加工是为提高生产效率，迅速去除多余材料，曲面与分模面一起开粗，刀具要求有足够的强度，因此尽量选择一把比较大的刀具，根据工件材料、曲面外形尺寸50x60x15.6mm及毛坯尺寸选择圆角半径R1mm直径10mm的圆鼻刀。

　　(2)半精加工由于粗加工刀间距和切削深度较大，残料过多，半精加工是为了去除过多的残料，使精加工余量均匀，刀具选择应考虑承受粗加工所留残料而不至断刀，且不会留下过多的残料而给精加工造成困难。分模面是平面，用平刀加工较好而曲面用球刀加工，故曲面与分模面分开做半精加工及精加工。曲面半精加工，选择6mm球刀，分模面上残料较少且余量均匀，可不必做半精加工。

　　(3)精加工精加工需达到要求的尺寸精度和表面精度，同时兼顾效率，选择刀具时要考虑刀具强度及是否会留有残料或过切，曲面上有R2mm的圆角多处，故选择3mm球刀精加工曲面，分模面精加工选用4mm平刀。

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　　(4)清角加工清角加工是为了去除在较小圆角或直角的地方，由于精加工刀具进不去而留下的残料，刀具选择应考虑加工效率、刀具强度及能否去除残料。R0.4mm圆角处选择圆角半径R0.3mm直径4mm的圆鼻刀加工，曲面与分模面清角选择4mm平刀加工。

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　　三、加工难点分析

　　基于以上工艺分析、曲面特点及技术要求，加工三角开关凸模难点有两个：一是浅平面与陡斜面问题，二是清角问题。

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　　1、浅平面与陡斜面问题

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　　精加工要保证整个曲面的加工精度，解决浅平面与陡斜面问题，且精加工用时最长，在解决加工质量问题的同时还要兼顾效率。因此，合理选择精加工方法至关重要。

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　　MasterCAM8.0提供了十种曲面精加工方法，针对这一问题，编制刀具路径时大多采用以下几种方法：

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　　(1)平行铣削+陡斜面加工平行铣削加工采用X、Y方向的最大间距来控制刀具路径的细密程度，由于陡斜面的坡度很陡，同样的切削间距，在陡斜面上形成的刀痕要比在平面或平坦的曲面上大得多，使陡斜面的加工质量较差。因此，多会在平行铣削加工之后添加陡斜面加工刀路，如果陡斜面刀路的切削方式选择双向切削，则在刀具沿Z轴上升时由于刀具受力不均，导致加工质量下降，若选择单向切削，则刀具路径中提刀路径过多，严重影响加工效率。