1 引言

　　在數控銑削加工中，空間曲面零件在整個數控加工行業中所占比例越來越大，曲面零件是一種很常見而又難以達到高加工精度的零件，特別是對于精度高、品種多且批量少的曲面零件加工就更加困難。手工編程需要根據每次走刀不同的加工路線，把零件的工藝過程編寫成詳細的程序清單，因此，手工編程效率低且容易出差錯，若采用自動編程，則可以明顯提高編程效率和編程質量，尤其是在復雜曲而零件的編程中，更能發揮其優勢。

　　自動編程就是基于計算機專用軟件編制數控加工程序的過程。常用的自動編程軟件有NX、Pro/E、Master CAM、CAXA等。其中Master CAM具有強大的計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)功能，集零件的二維圖形設計、三維曲面設計、刀具路徑模擬和加工實體模擬等多種功能于一身，并人機交互功能友好，是目前廣泛使用的計算機輔助設計和計算機輔助制造軟件。下面通過典型曲面零件一“鞋楦”形零件的教控編程來具體介紹Master CAM9.1在自動編程中的應用。

2 零件分析

　　2.1 難點分析

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

    圖1 鞋楦形輩件的二維平面圖

　　(1)零件編程前的圖形節點計算相當復雜繁瑣，工作重大且容易出錯，難以保證手工程序的正確性。

　　(2)復雜曲面手工編程無法實現。

　　因此，對該零件的編程采用基于Master CAM9.1的自動編程。零件造型如圖2所示。

    圖2 零件實體造型

　　2.2 工藝分析

　　數控銑削加工的工藝參數及刀具路徑的設置直接影響后續加工的效率及質量，合理的工藝參數應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“鞋楦”形零件的特點采用先平面銑削粗加工后等高銑削精加工的加工方法。刀具的參數設定主要包括切削速度，進給量和切削深度機床轉速等。在保證零件表面粗糙度和加工精度情況下，應盡量減少換刀次數和不必要的定位誤差。粗加工時進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，預留少許余量進行精銑加工。等高銑削精加工時，進給速度、進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

　　根據零件圖選取毛坯為經銑削過的200×80×110的長方形料，材料為鋁合金。采用立式數控銑床加工，夾裝方式：選用工藝板，T型螺栓及壓板（工件預加工3-4個工藝螺孔），工件設定為X200×Y80×Z110。工件原點定為X100Y40Z110，如圖3所示。

    圖3 零件加工原點設定

4 合理選擇粗加工方式及參數確定

　　Master CAM共有7種粗加工方法，這些方法主要分為兩大類：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生一系列平行的刀具路徑，通常用于加工具有單個凸體或凹體形狀的零件，對于“鞋楦”零件的凸體曲面外形適合選擇平行銑削方式進行粗加工。選擇“刀具路徑”-“曲面加工”-“粗加工”-“平行銑削”進行粗加工，平行銑削粗加工的刀具參數，曲面加工參數及切削方式選擇的具體設定如圖4、圖6所示。

    圖4 軍件加工刀具參數設定

    圖5 粗加工曲面加工參數設定

    圖6 平面銑削粗加工參數設定

5 確定精加工方式及相應參數

　　經過粗銑加工后，“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，它的特點是產生的加工路徑在輪廓的等高線上，這種刀路由于類似于地圖山峰的等高標線而得名。對于粗加工后的毛坯形狀和大小與成型零件較接近時，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-執行，對“鞋楦”形零件進行精加工。刀具參數、曲面加工參數及等高外形精加工的具體設定遵循進給速度、進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及走刀路徑、加工過程有無干涉等參數設置的準確無誤，需進行實體驗證（或刀具軌跡驗證），具體步驟為：在菜單區依次單擊“刀具路徑”-“操作管理”進入操作管理對話框，選取“全選”按鈕，單擊“實體驗證”按鈕，進行實體加工模擬，如果顯示刀具路徑不夠理想，則返回精加工模塊對叁數進行重新設置，直至生成的刀具路徑模擬結果符合加工實際要求。圖7分別為等高外形精加工時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編程

　　編輯產生刀具路徑后，生成的文什是NCI文件，而NCI文件不能直接傳輸給機床進行實行DNC加工（電腦和機床聯機進行適時程序傳輸加工），將NCI文件轉換為相應的NC程序，使不同的數控機床能夠識別，這種將刀具路徑的NCI文件轉換為數控機床能夠接受的NC程序在文件叫后置處理。由于數控機床型號繁多，所帶的控制器不同，對通用的C代碼和M代碼的定義也不同，因此Master CAM軟件生成的NC程序還需通過修改才能被不同的機床識別。除人工對NC程序進行修改，還可以對后置處理程序進行開發，讓它生成各類機床及控制器所能識別的NC代碼，從而Master CAM中CAM模塊的最佳效果。

　　具體操作過程為：在菜單區依次單擊“刀具路徑”-“操作管理”，進入操作管理對話框，選取“全選”按鈕，單擊“后處理”按鈕，系統彈出后處理管理對話框，選擇FANUC數控系統，選取“Save NC file”和“Edit”選項，然后保存NC程式文件，用戶隨時可以打開NC程式文件編輯器，對其進行檢查和編輯。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 結束語

　　本文根據實際的加工經驗，通過對“鞋楦”形零件的自動編程，闡述了曲面零件自動編程的一般步驟。從中可以看到使用Master CAM能自動生成數控加工NC代碼，特別對復雜零件的數控程序編制，可大大提高程序的正確性和安全性，提高了工作效率，縮短了生產周期，從而取得良好的經濟效益。