四轴加工.doc

MasterCAM在四轴、五轴加工中的应用技巧一、四轴加工的应用卫生巾切刀成型辊的数控加工主要是通过用平铣刀和锥度成型刀在XK-715M机床（带旋转轴的三坐标数控机床）上实现的。旋转轴上夹持的切刀成型辊相当于第四轴A轴，刀具在圆柱体上走空间曲线，就得到刀刃的型面。 那么，如何建出这条卷在圆柱体上的空间曲线呢？ 首先，在MasterCAM8.0中，根据切刀理论刃口展开图画出不同刀具的中心轨迹展开图，这是二维曲线。 然后，利用主菜单的转换卷筒串连，用串连的方式选取刀具轨迹曲线然后设定卷筒直径、旋转轴X及曲线放置在圆柱体上的位置确认后再作出与卷筒直径同样大小的圆柱曲面，作为4轴曲线加工的导动曲面，将空间曲线以投影方式投到圆柱面上进行加工。 虽然同样是FANUC系统，但XK-715M机床和加工中心控制器的所使用的格式稍有区别，所以在用MasterCAM后处理产生NC程序之前需修改后置处理文件MPFAN.PST。 方法如下：进入文件编辑*.PST找到系统默认的MPFAN.PST文件，先作备份，如另存为MPFAN-1.PST文件，然后打开，找到下面清单中的变量rot_ccw_pos : 1，将其改为rot_ccw_pos : 0，并存盘。# Rotary Axis Settings# -vmc : 1 #0 = Horizontal Machine, 1 = Vertical Millrot_on_x: 1 #Default Rotary Axis Orientation, See ques. 164. #0 = Off, 1 = About X, 2 = About Y, 3 = About Zrot_ccw_pos : 1 #Axis signed dir, 0 = CW positive, 1 = CCW positive之后，进入“NC管理”菜单更改后置处理文件选中MPFAN-1.PST文件，再对NCI文件进行后置处理，产生符合XK-715M机床的NC格式。 二、 五轴加工的应用 以在FIDIA系统的T20上加工双角度叉耳内外形为例，说明用MasterCAM8.0实现T20上带固定角度的五轴加工。 T20的A、B角的是这样定义的：A角绕X轴旋转，B角绕Y轴旋转，B角是主动角，A角附加在B角上。T20的工作台不旋转，刀头可以作A、B角旋转。在MasterCAM建模时，首先要确定零件实际装夹位置（不超过A、B角定义的范围），构图面选择要与零件实际装夹面一致。 加工叉耳内外形时，实际上是T20的刀头旋转固定双角度A、B角，然后走类似三轴的刀具路径，但这种路径相对装夹面来说却是三维空间线。 分析最终产生的T20固定角度五轴加工NC程序，首先要加入刀头的A、B角信息，然后再走出三维空间线。 1在MasterCAM 8.0中获得A、B角信息 按照上述装夹方式建出叉耳型面后，先作出待挖槽曲面的法失，然后在Front构图面（前视图）分析该法矢的信息，其中的角度信息就是我们要求的B角值；再在3D构图面状态，求出该法矢与Y轴的夹角，就得到A角的值。 2在MasterCAM 8.0中得到实际可用的刀具路径和NC程序 先把待挖槽曲面定义成新的构图面，如Number 13，存储后将刀具平面也选为13，然后象作三轴加工一样作出刀具路径。所得到的刀具路径不能直接进行后置处理，因为它带双角度，不能或不一定能后置处理成适合T20 FIDIA控制器的程序格式。所以只有把该刀具路径经模拟后存成几何图素，然后在Top构图面和Top刀具面的状态下，选择该几何图素，作“Contour”加工。加工参数“计算机补偿”和“控制器补偿”均选“OFF”，“刀尖补偿”选择与上次刀具路径一致。如此得到的新刀具路径就相当于帮系统把双角度刀具路径转化成原始构图面（T面）中的刀具路径，将其进行通用后置处理后就得到T20刀头旋转固定A、B角后应走的NC程序。MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用一、开发FIDIA T205轴后置处理程序 笔者利用MasterCAM V9提供的一个通用5轴后处理程序模板，即MPGEN5X_FANUC.PST，首先在充分了解模板的结构和内容的基础上，修改该程序模板的某些设置，即可得到适应FIDIA T20系统的5轴后置处理程序。 1. FIDIA T20的配置 主轴头双摆动，B为主动旋转轴，A为从动旋转轴，B轴在XZ平面内摆动，A轴在YZ平面内摆动，B轴的范围是360，A轴的范围104 2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如图1所示。图1 二、5轴钻孔的应用 我们在实际加工中，往往需要钻曲面上的5轴法向孔或者石油钻头上的5轴切削齿孔，这些孔均要在T20上进行。以前的做法是在MasterCAM中先作出这些5轴孔的轴线，然后一根一根分析计算出每根线的B、A角度，最后手工在NC文件中输入B、A角度值。这种方法效率不高，而且容易出错。借助MasterCAM V9中Drill5ax的5轴钻孔功能，得到5轴钻孔刀具路径，然后用修改后的5轴后置处理程序进行POST，即可自动获得钻法线孔的NC文件。这样不仅提高了编程效率，同时又减少了出错机率。以图2钻曲面法向孔为例，说明MasterCAM V9中Drill5ax5轴钻孔功能的应用。图2 (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线； (2)生成法向孔加工刀具路径：选择ToolpathsMultiaxisDrill5ax，出现图3所示对话框，点击“Points/Lines”选项，用Endpoints方式选择每个法向孔轴线的下端点，相当于控制了刀具轴线的方向； (3)选完要加工的点后，出现5轴钻孔对话框，参数设置如图4所示； (4)用修改后的MPGEN5X_FANUC.PST后置处理程序后处理（Post）后得到的NC文件如图5所示。图3图4 图5 三、5轴加工拔模角面的应用 比如，实际中要在如图6所示的模具上加工扭转槽F，其底部带R3倒圆，槽的两个侧壁是空间扭转直纹面。加工方法是先在三轴上粗铣该槽，留精加工余量，然后在5轴铣床上用5轴联动方式精加工槽各面到位。考虑到槽宽及底部的R3倒圆，选用8(R3)铣刀加工。图6 (1)选择ToolpathsMultiaxisSwarf5ax，出现图7所示对话框，点击“Chains”选项，按图8先选H再选G来确定刀具轴线的控制方向，然后点击“Surfaces”按钮，选择A、B、C、D面作为控制刀尖的曲面； (2)填写完成图7对话框后，进入Swarf5ax加工对话框图9，选择刀具； (3)点击图9中的“Multiaxis parameters”进入图10参数设置对话框，按图设置，注意刀具偏置的方向，它与你之前选择的Chains的方向有关； (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示； (5)用修改后的MPGEN5X_FANUC.PST后置处理程序Post后得到的NC文件如图12所示。图7图8图9图10图11图12四、4轴加工的应用 在实际中往往要在某旋转体上加工沟槽形状，利用MasterCAM V9自带的回转功能，通过Contour中置换X或Y轴的功能，可以简单地将三轴问题转换成4轴刀具路径。 假设有如图13所示的某轨迹CAD二维展开图，我们进行如下的步骤： (1)生成刀具路径：选择ToolpathsContourChain，选择图13所示的图素，串连方向如该图所示；图13 (2)之后进入图14所示的对话框，注意将Ratory Axis选中，进入图15所示的对话框，设置置换Y轴的参数，Ratory diameter设置成展开图的理论直径，置换轴的依据是想要刀具轴线与什么轴平行，就置换那个轴；图14图15 (3)置换Y轴的参数设置好后，进入图16所示的Contour parameters对话框，注意设置刀具的加工深度，把它设置成相对Ratory diameter理论旋转直径的数值；图16 (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；图17图18 (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。图19五、结束语 MasterCAM V9中关于4轴、5轴加工方面的内容还很丰富，值得去深入研究的东西还有很多，而且还应该在实践中不断积累经验，使编制的程序更加优化，不断提高编程效率、加工效率和加工质量。MasterCAM在叶片零件四联动数控加工应用一、引言 数控加工是一种可编程的柔性加工方法。数控机床正向着高速、高精、高柔性、复合化的方向发展，其费用相对较高，故适用于精度高，形状复杂的零件的加工，而叶片零件公差带小，其型面多为复杂的空间曲面，需要制造专用的工装夹具，成批量生产要求精确复制，一直是数控加工的应用对象。二、 四联动NC机床 四轴联动加工技术主要应用于加工具有较为复杂曲面的工件，与三轴联动加工相比，四轴联动加工可以加工出更高质量、更复杂的曲面，主要适用于飞机、模具、汽车等行业的特殊加工，目前已经普及国产四坐标机床。如下左图所示四坐标立式NC机床是在三个线性平动轴的基础上增加一旋转轴。其运动链为：三、叶片的结构特点 从叶片的结构来看，其叶身型面部分为复杂的空间曲面，各部分的曲率、扭转变化较大，是典型的薄壁件。由于其为动力等装置的重要部件，工作条件较为恶劣，对零件本身的精度和质量提出的很高的要求。型面的加工质量直接影响其工作性能，从而可能影响整机的性能。叶片的材料要求有很高的质量强度比，加工中难切削，切削抗力大，引起的变形也大。由于其截面形状，在叶盆和叶背方向上抵抗变形的能力也不同，进排边缘处又较薄，加工中的形变很复杂。对数控加工提出了很高的要求。在实际加工中，多采用以下的加工流程：四、叶片的CAD建模 Mastercam是美国CNC Software公司开发的一套CAD/CAM 软件，最早的版本为V3.0，可用于DOS。由于其诞生较早，兼具CAD软件和CAM软件的重要功能，发展至今无疑是CAD/CAM软件中的一枝奇葩，有很高的市场占有率。软件的CAD功能可以绘制2D和3D图形，构建自由曲面的功能更是远远胜于同类的CAD软件；软件的CAM功能方便直观，可以直接在点、线、曲面、实体上产生刀轨，其后置处理文件是一种用户回答式的自由修改文件，默认的后置处理文件Mpfan.pst与FANUC控制系统的NC机床无缝集成。 1、构建截面线 按设计给定数据绘制出各个平面上的截面线，叶盆和叶背上的型线均为自由曲线，进排气边缘为一段圆弧，将各曲线光滑过渡，并保证各段曲线的连续。根据给定的扭转角将各个平面上的曲线通过XformRotate命令进行旋转，得到一组空间曲线，如下图所示。 2、构建曲面 将所得到的截面线通过Create(创建)Surface(曲面)Loft（举升）操作，可以得到叶片的叶身型面，截面的数量将影响曲面的光顺性，调整各数据点的对齐方式，和曲面公差，得到如下图所示的三阶NUBS曲面。五、叶片的CAM加工 叶片型面加工可在三坐标、四坐标、五坐标数控机床上加工完成，所采用的刀具有球头刀、平底刀、牛鼻刀、环形刀、鼓形刀、锥形刀等，可根据曲面陡峭程度、机床主轴自由度、加工要求选择适合的刀具。 1、四坐标数控机床型面加工的优势 在以往的型面加工中多采用三坐标加工，其特征是加工轴线始终不变。 即平行于Z坐标轴。三坐标曲面加工是通过逐行走刀来完成加工的。刀具沿各切削行的运动，近似地包络加工曲面，行距是影响加工质量和效率的主要因素。 过大的行距将使表面残余过大，后续工序的工作量变大，过小的行距会使加工程序和时间的成倍增加。其中走刀方式和零件相对刀具的姿态是影响行距的重要因素。 以下是三坐标常用的几种走刀方式，如下图所示：图一是沿截面方向走刀，这种走刀方式可以获得较好的轮廓度，行距受到的影响也小，但是刀具切削点是不断地剧烈变化的，加工余量相对也处下不断的变化，对刀具和机床都产生不利影响。 图二是沿切削方向走刀的，有较高的效率，在实际中应用较多。但是随着曲面切削点的法矢和刀具轴线（Z坐标轴）的夹角增大，表面残余增大，曲面的陡峭程度和其在夹具上的安装方位对行距很敏感。 图三是环切方式，是前两种方式的综合，主要应用于边界受限的型面加工，从内到外环切时，刀具切削部位的四周可以受到毛坯的刚性支持，有利减少变形。 四轴联动加工则可解决上述问题，有效地控制刀具和曲面切削点法矢的夹角，从而使切削余量相对均匀，在型面扭转较大的叶片加工中有明显的优势；同时一次完成了叶盆、叶背、进排气边缘的加工，具有较高的加工精度。 2、叶片的型面加工 叶片的型面为自由曲面，毛坯为模锻件，需要进行半精加工和精加工。在半精加工中可以根据被加工的面生成偏置面。利用Mastercam中Toolpaths(刀具路径)Multiaxis（多轴加工）Msurf5ax（五轴曲面加工）,选用曲面驱动，Cut Pattern(切削模式)、Tool Axis Control(刀轴控制)、Cut Surfaces（切削曲面）都选择被加工曲面。 选用直径为12的球刀加工，半精加工步距取1mm，精加工步距取0.3mm，余量为0.2mm，螺旋式走刀。精加工的刀轨路径如下图： 3、加工仿真 为了检验刀轨的正确性，防止加工中过切现象，Mastercam提供了强大仿真校验功能。先通过Jobstup(毛坯设置)设置毛坯尺寸，利用Verify(校验)功能仿真切削，如下图： 4、后置处理 Mastercam系统分为主处理程序和后置处理程序两大部分。主处理程序针对加工对象，加工系统建立3D模型，计算刀具轨迹，生成NCI文件（刀具路径文件）。NCI文件是一个用ASCII码编写包括NC程序的全部资料的文件。后置处理系统配置了适应单一类型控制系统的通用后处理，该后置处理提供了一种功能数据库模型，用户根据数控机床和数控系统的具体情况，可以对其数据库进行修改和编译，定制出适应某一数控机床的专用后置处理程序。其文件的扩展名为PST，定义了切削加工参数、NC程式格式、辅助指令，接口功能等。默认的MPFAN.PST是内定成适应FANUC控制器的通用格式，如FANUC3M、FANUC6M、FANUC0-M等。 通过Post processing （后置处理）操作，系统自动产生NC程式，如下： 5、进给速度的修正 进给速度对叶片加工质量、加工精度、表面质量有着重要作用。精加工时希望能保持恒定的切削速度，由于叶片型面的变化，切削点的速度也处于不断变化，如下图所示： 根据叶片的截面可以分析叶片的曲率变化规律：叶盆和叶背方向上的曲率变化平坦，加工中，旋转轴A轴的转动就慢，XYZ轴的行程也短，这时的运动速度就很快；进排气边处的曲率变化剧烈，加工中A轴旋转的很快，XYZ的行程也很大，这样会导致饲服系统驱动功率不足，使系统整体速度下降。数控编程往往只给出加工速度的参考值，理想情况下由数控系统自动完成，使数控编程可以不考虑速度的变化情况，适应实际的加工。但由于叶片曲面的加工程序均为微小直线段，实现速度平滑要提前预读多段，这就要求控制系统有很高的处理速度，高档系统已具有这样的能力。当数控系统具有G93进给率控制指令时（速度倒数，执行该程序段所用的时间），可直接用G93方式实现恒表面进给速度。（可以修改Mastercam后处理文件Mpfan.pst生成含G93指令格式的NC程式），在系统不具备G93指令时可以编制合适的后处理文件对机床速度动态修正，使之在曲率变化小的叶盆叶背处降低切削进给速度，在曲率变化大的进排气边处提高切削速度 ，来补偿机床功率不足。 6、 DNC（直接控制）加工 由于叶片型面程序量大，NC机床的磁泡存储器容量有限，常用PC机与NC机床RS232接口通讯。通过Mastercam中的Communications(通讯)功能,设置传输文件格式、串口，传输速率、奇偶校验、数据位等与CNC控制器的参数一致从而实现在线加工。六、结束语 叶片的四轴联动数控加工，较以往的三坐标加工，一次完成叶身型面的加工，极大地减轻了后续抛光工序的工作量，大大提高了加工质量和生产效率，同时提高了设备的利用率。Mastercam以其强大的功能已成功地应用于叶片的四联动加工，较好地解决了该类零件的批量生产中的质量和效率问题，取得了良好的经济效益。 基于FANUC 0i MA系统的MasterCAM 9.0后置处理程序的编辑FANUC 0i MA系统配MasterCAM软件仍然是当今数控机床加工的主流搭配，因此本文对广大数控机床的编程与操作人员来讲，很有参考价值。文中所表述的思路、方法与程序都是作者在长期的工作实践中总结出来的，我们也欢迎广大读者在欣赏本文的同时，将你们有实用价值的技巧与心得写出来与大家共分享。 我们在利用MasterCAM为FANUC 0iMA系统做计算机编程的过程中发现，应用软件默认的FANUC后处理程序(Mpfan.pst)输出的刀路文件，需要大量的手工修改才能满足实际加工的需要。为了使CAM软件得到进一步推广应用，我们对MasterCAM9.0后置处理程序进行了编辑，使之应用得到了成功，大大提高了编程效率和程序质量，缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。下面以一个例子来说明，零件如图1所示。图1 零件结构示意图1. MasterCAM生成的后处理程序 在图1所示中，主要完成：（1）12立铣刀铣外形；（2）2中心钻打中心孔；（3）10钻头钻2-10孔的加工。 采用MasterCAM软件完成该零件的数控加工仿真后，应用后处理程序Mpfan.pst，生成的NC加工代码如下。%O0000(PROGRAM NAME-EXAMPLE1)(DATE=DD-MM-YY-11-07-04 TIME=HH:MM-08:41)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-12.)N104T1M6（12立铣刀铣外形）N106G0G90X-62.Y10.A0.S1000M3N108G43H1Z50.M8N110Z10.N112G1Z-10.F1000.N114G41D1X-50.F100.N116Y60.N118X-20.N120Y51.N122G3X-14.Y45.R6.N124G1X14.N126G3X20.Y51.R6.N128G1Y60.N130X50.N132Y10.N134X40.Y0.N136X-40.N138X-49.661Y9.661N140G40X-58.146Y1.175N142G0Z50.N144M5N146G91G28Z0.M9N148G28X0.Y0.A0.N150M01(TOOL-2DIA.OFF.-2LEN.-2DIA.-2.)N152T2M6（2中心钻）N154G0G90G55X15.Y20.A0.S1500M3N156G43H2Z3.M8N158G1Z-3.F50.N160G0Z3.N162X65.N164G1Z-3.N166G0Z3.N168M5N170G91G28Z0.M9N172G28X0.Y0.A0.N174M01(TOOL-3DIA.OFF.-3LEN.-3DIA.-10.)N176T3M6（10钻头钻2-10孔）N178G0G90G54X-25.Y20.A0.S1000M3N180G43H3Z3.M8N182G1Z0.F50.N184G0Z3.N186Z2.N188G1Z-2.N190G0Z3.N192Z0.N194G1Z-4.N196G0Z3.N198Z-2.N200G1Z-6.N202G0Z3.N204Z-4.N206G1Z-8.N208G0Z3.N210Z-6.N212G1Z-10.N214G0Z3.N216Z-8.N218G1Z-12.N220G0Z3.N222Z-10.N224G1Z-14.N226G0Z3.N228Z-12.N230G1Z-16.N232G0Z3.N234Z-14.N236G1Z-18.N238G0Z3.N240Z-16.N242G1Z-20.N244G0Z3.N246X25.（下面是钻第二孔在此省略）|N310G0Z3.N312M5N314G91G28Z0.M9N316G28X0.Y0.A0.N318M30% 在上面程序中，加下划线的都是与FANUC 0iMA系统不能兼容的，也就是需要修改或删除部分，归纳主要有以下几个方面： （1）程序的开头和结束； （2）第四轴，即A轴关闭； （3）刀具调用T1M6分行显示； （4）删除刀具注释； （5）将繁琐的钻孔循环转变为G81、G83指令； （6）行号的省略输出，减少机床的空间占用。2. 具体的修改过程 (1)删除程序开头的注释 在“#Start of File and Toolchange Setup”中找到“Start of file for non-zero toolnumber”，删除其中的以下5行：*progno,e(PROGRAM NAME-,sprogname,),e(DATE=DD-MM-YY-,date,TIME=HH:MM- ,time,),epbld,n,*smetric,epbld,n,*sgcode,*sgplane,G40,G49, G80,*sgabsinc,e (2)删除刀具注释找到“#Tool Comment/Manual Entry Section”，把其中的“(pstrtool,*tnote,*toffnote,*tlngnote,*tldia,),e”一行删除。 (3)修改刀具调用T1M6指令实现刀具的调用，需要将T1M6分行显示。在Psof(第一把刀)中查找“Ifstagetool=zero,pbld,n,*t,“M6”,e”一行，将其更改为以下两行：if stagetool=zero,pbld,n,*t,e“M6”,e在Ptlchg（第一把刀之后的所有刀具）中查找“pbld,n,*t,“M6”,e”一行，将其改为以下两行：“pbld,n,*t,e”“M6”,e” (4)关闭第四轴找到旋转轴的设置“#Rotary Axis Settings”，把其下的“Rot_on_x:1”更改为“Rot_on_x:0”即可关闭第四轴A。 (5)程序结束的修改在“#End of tool path,toolchange”中找到“Pretract#End of tool path,toolchange”，删除其中以下两行。pcan1,pbld,n,sgabsinc,sgcode,* sg28ref,Z0., scoolant,strcantext,epbld,n,*sg28ref,X0.,Y0.,protretinc,e (6)钻孔循环的输出在“#Enbale Canned Drill Cycle Switches”中找到：usecandrill:nousecanpeck:no将其更改为：usecandrill:yes(输出为G81)usecanpeck:yes (输出为G83)。 (7)行号的省略输出对于较大的程序尽量避免输出行号，减少占用空间，找到“Omitseq:no#omit squence number”，更改为“Omitseq:yes#omit squence number”。经过上面这几个步骤的修改之后，将经过修改的后置处理程序另存为一个新的文件，即可被MasterCAM9.0调用。对图1中所示零件，采用此后置处理程序得到以下刀具路径文件。%T1（12立铣刀铣外形）M6G0G90X-62.Y10.S1000M3G43H1Z50.M8Z10.G1Z-10.F1000.G41D1X-50.F100.Y60.X-20.Y51.G3X-14.Y45.R6.G1X14.G3X20.Y51.R6.G1Y60.X50.Y10.X40.Y0.X-40.X-49.661Y9.661G40X-58.146Y1.175G0Z50.M9G49Z0M5T2（2中心钻）M6G0G90G55X15.Y20.S1500M3G43H2Z3.M8G99G81Z-3.R3.F50.X65.G80M9G49Z0M5T3（10钻头钻2-10孔）M6G0G90G54X-25.Y20.S1000M3G43H3Z3.M8G99G83Z-20.R3.Q3.F50.X25.G80M9G49Z0M5M30%该文件符合FANUC 0iMA系统程序格式，经实践证明，生成的程序无需修改可以满足数控加工的需要。MasterCAM8.0在四轴、五轴铣床加工中的应用与技巧佚名icad MasterCAM8.0新增加了多轴加工模块，但在实际加工应用中数控机床的控制器是不同的，在后置处理时，如果在MasterCAM8.0提供的后置处理文件夹Posts中找不到适合数控机床控制器的后置处理文件，或者经过编辑某通用后置处理文件后，仍不能得到与数控机床控制器相适应的后置处理文件，那么就无法将多轴加工模块得到的NCI文件转化成实际加工中可用的NC程序。笔者在工作实践中，通过适当的转化使某些常用、典型的四轴、五轴加工在MasterCAM8.0上得以实现，并且成功后置处理成适合加工实际的四轴、五轴数控铣床控制器格式的NC程序。一、四轴加工的应用卫生巾切刀成型辊的数控加工主要是通过用平铣刀和锥度成型刀在XK-715M机床（带旋转轴的三坐标数控机床）上实现的。旋转轴上夹持的切刀成型辊相当于第四轴A轴，刀具在圆柱体上走空间曲线，就得到刀刃的型面。那么，如何建出这条卷在圆柱体上的空间曲线呢？首先，在MasterCAM8.0中，根据切刀理论刃口展开图画出不同刀具的中心轨迹展开图，这是二维曲线。然后，利用主菜单的转换卷筒串连，用串连的方式选取刀具轨迹曲线然后设定卷筒直径、旋转轴X及曲线放置在圆柱体上的位置确认后再作出与卷筒直径同样大小的圆柱曲面，作为4轴曲线加工的导动曲面，将空间曲线以投影方式投到圆柱面上进行加工。虽然同样是FANUC系统，但XK-715M机床和加工中心控制器的所使用的格式稍有区别，所以在用MasterCAM后处理产生NC程序之前需修改后置处理文件MPFAN.PST。方法如下：进入文件编辑*.PST找到系统默认的MPFAN.PST文件，先作备份，如另存为MPFAN-1.PST文件，然后打开，找到下面清单中的变量rot_ccw_pos : 1，将其改为rot_ccw_pos : 0，并存盘。# Rotary Axis Settings# -vmc : 1 #0 = Horizontal Machine, 1 = Vertical Mill rot_on_x: 1 #Default Rotary Axis Orientation, See ques. 164. #0 = Off, 1 = About X, 2 = About Y, 3 = About Z rot_ccw_pos : 1 #Axis signed dir, 0 = CW positive, 1 = CCW positive之后，进入“NC管理”菜单更改后置处理文件选中MPFAN-1.PST文件，再对NCI文件进行后置处理，产生符合XK-715M机床的NC格式。二、 五轴加工的应用以在FIDIA系统的T20上加工双角度叉耳内外形为例，说明用MasterCAM8.0实现T20上带固定角度的五轴加工。T20的A、B角的是这样定义的：A角绕X轴旋转，B角绕Y轴旋转，B角是主动角，A角附加在B角上。T20的工作台不旋转，刀头可以作A、B角旋转。在MasterCAM建模时，首先要确定零件实际装夹位置（不超过A、B角定义的范围），构图面选择要与零件实际装夹面一致。加工叉耳内外形时，实际上是T20的刀头旋转固定双角度A、B角，然后走类似三轴的刀具路径，但这种路径相对装夹面来说却是三维空间线。分析最终产生的T20固定角度五轴加工NC程序，首先要加入刀头的A、B角信息，然后再走出三维空间线。1在MasterCAM 8.0中获得A、B角信息按照上述装夹方式建出叉耳型面后，先作出待挖槽曲面的法失,然后在Front构图面（前视图）分析该法矢的信息，其中的角度信息就是我们要求的B角值；再在3D构图面状态，求出该法矢与Y轴的夹角，就得到A角的值。2在MasterCAM 8.0中得到实际可用的刀具路径和NC程序先把待挖槽曲面定义成新的构图面,如Number 13，存储后将刀具平面也选为13，然后象作三轴加工一样作出刀具路径。所得到的刀具路径不能直接进行后置处理，因为它带双角度，不能或不一定能后置处理成适合T20 FIDIA控制器的程序格式。所以只有把该刀具路径经模拟后存成几何图素，然后在Top构图面和Top刀具面的状态下，选择该几何图素，作“Contour”加工。加工参数“计算机补偿”和“控制器补偿”均选“OFF”，“刀尖补偿”选择与上次刀具路径一致。如此得到的新刀具路径就相当于帮系统把双角度刀具路径转化成原始构图面（T面）中的刀具路径，将其进行通用后置处理后就得到T20刀头旋转固定A、B角后应走的NC程序。Mastercam在注塑模具加工中的应用一例作者:肖波-来源:icad 以下介绍的稳压电源后壳注塑模具在计算机加工中心上的加工过程，它是目前注塑模具的主要加工方法。该模具是作者在广东东莞凤岗毅力电子集团有限公司模具CNC加工中心工作期间，用日本富士通MCV-560电脑加工中心加工完成的，采用的是目前最流行的PC机加工中心软件Mastercam8.0系统。实践证明，加工出的模具完全达到设计要求，保证了产品质量，这一成熟的CNC模具加工方法具有很高的借鉴价值。1、稳压电源后壳结构特点与技术要求 图1为某公司稳压电源后壳示意图。要求生产20万塑件不修模。塑件材料为黑色聚苯乙烯PS和聚碳酸脂PC的混合工程塑料，表面过渡自然、无流痕、银丝等缺陷。塑件内面光顺、粗糙度Ra0.32，外面蚀纹。另外，塑件壁厚均为=2.5mm，上部结构为一凸起的长方体（其棱倒R1.0圆角），下部结构所有棱倒圆角均为R8.0。2、 模具结构设计怀模芯加工工艺分析 通过对产品结构和技术要求进行分析，结合我公司模具CNC加工中心的具体情况，做出如下安排： （1）选材，采用瑞典718镜面模具钢作为前、后模模芯材料，它是生产20万塑件无修模的可靠保证。但是其硬度为HRC39以上，加工比较困难。 （2）模具采取整体结构，文形模芯料藏入模胚，前、后模均为整体结构加工，采取计算机CNC加工中心粗加工，然后用电火花机床加工到尺寸。由塑件示意图可知，模具分型面应设地后壳配合面处（即后壳底部平面）。参见后面前、后模加工过程（图2，图5）。 （3）根据刀具的切削要求，白钢刀比较适合粗加工和半精加工，加工方式对于硬质材料不应从横向进刀切削，而应采用自下而上加工方式比较好，顺铣可改善切削条件，养活刀具磨损。而合金刀具适合横向进刀，小的切削浓度，高切削速度，缺点是下刀切削比较困难，顺、逆铣没有较大区别。因此，在安排加工工艺时，应合理选择刀具轨迹，在粗加工（开粗）时，应彩在加工件以外切削进刀，绝对不允许直接在加工工件上垂直下刀，这样会出现“扎刀”和“断刀”事故。当毛胚件（模芯料）以控槽（Pocket）或外形（Contour）方式粗加工（Rough)时，可采用斜直线下刀或螺旋线下刀方式，让切削浓度逐渐加深到位，这样可改善切削性能和加工质量。3、前模CNC加工过程 由于稳压电源后壳外形最大几何尺寸约为：1209060（长宽高），可采用已有的直径为=30合金平底球刀（刀粒半径R5.0）来粗加工，以提高切削效率。在加工中，我们采取如下的加工工艺： （1）开粗(Rough)：用直径30mm的平底球刀加工。采取挖槽方式（Pocket）,斜向进刀（倾斜角=5）逐渐加大切深到规定值进行切削加工，每层下刀量h=2.5mm,刀具转速n=2500r/min。最后裕留量=0.5mm作为半精加工和精加工的切削量。粗加工刀具路径见图2。 （2）半精加工和精加工（Finish）：选用直径12mm的合金球头刀，以平行铣削方式，横向进刀加工，刀具轨迹取与加工中心OX轴线成225方向ZigZig来回双赂进刀切削加工。半精加工裕留量=0.15mm留作精加工切削，塑件上所有R8.0mm圆角可由刀具直接加工出来。但是，前模沉下的方形凹槽R1.0的圆角没办法加工到尺寸，只能得出R6.0的刀具半径。精加工刀具路径与加工成品见图3所示。4、前模R1.0清角铜电极（铜公）的CNC加工过程 前模型腔通过以上的加工过程，大部分型面已加工到位，只有沉下的方形凹槽R1.0的圆角没办法加工到尺寸。我们可以用电蚀加工方法来处理。通过采用电火花机床的电极（铜公）与被加工模具之间的脉冲性放电，来蚀去多余的金属，达到表面质量和设计尺寸的要求。电极借助于辅助夹具，如平动头、旋转头等，能扩大和修正型腔，以满足不同工件的要求。铜电极（铜公）一般有粗、精之分，材料一般用紫铜加工，谷称粗公、精公。对于特别精细的塑件，如手表、呼机、电话机、移动通讯设备等等外壳，通常还啬一个中电极（中公）。铜公的放电间隙一般与工件的尺寸有关。一般粗公的单边放电间隙为0.8mm、中公的为0.5mm、精公的为0.2mm.本文所叙的稳压电源后壳的前模加工,由于没到设计尺寸的金属量很少,所以仅用一精公便 可满足尺寸要求.铜公的加工过程如下:下料粗加工外形(CONTOUR)、粗加工大面、精加工大面、精加工外形，最后加工打表分中基准（电火花加工基准，即铜公尺底部凸台）粗加工外形（CONTOUR）、精加工大面刀具路径与加工成品见图4。5、后模CNC加工过程 要求生产20万塑件不修模，我们选用了瑞典718镜面模具钢作为模材料，其硬度较高，难切削。取胶位（粒厚）的方法，一般有两种： （1）刀具补正法：如需取胶位2.0mm，可以采用R14mm球刀编写CNC程序，用R16mm球刀来加工，但是，必须注意一点在刀具对刀后应从分型面降低2.0mm来加工工件（此点可以由CNC加工中心控制台来保证，也可由CNC程序中平移2.0mm来保证）。 （2）裕留量法：采用加工余量-2.0mm来处理。本文我们采取后一方法加工，其加工工艺如下：（1）开粗（I）：用2D外形（CONTOUR）加工，以30合金平底球刀圆弧切线进刀（合金刀粒半径R5.0mm），每刀切深2.5mm；加工出轮廓线-2.3mm的柱体，便于后续工序加工。 （3）开粗（II）：同样用30mm合金平底球刀以外形（CONTOUR）方式开粗程序，从后模体外弧线入刀等高切削，裕留量=-2.3mm，刀具转速n=3500r/min。粗加工刀具路径见图5。 （4）精加工（I）：分别用12mm、5.0mm合金球头刀，取加工余量-2.4mm、-2.5mm进行加工，刀具路径选用平等刀路，且与加工中心OX轴线成225角处入刀，刀具转速n=3500r/min。在精加工刀具路径CNC编程过程中，庆特别留意刀具是否会过切分型面，本例就出现这一现象应及时处理掉过切的刀路，否则后果不堪设想！处理后的精加工刀具路径见图6所示。 （5）精加工（II）：精加工-2.5mm裕留量处后模轮廓2D外形，用2D外形方式，选取12mm平底合金刀加工，刀具切削转速n=1500r/min。另外，由于处理前面精加工刀路过切分型面所造成的部分地方加工不到，还需编写一后模侧面局部光刀程序来结束后模的加工。基于MasterCAM9的MV-610加工中心的专用后置处理器的开发作者:湖南工程-来源:icad 摘 要：通过分析MasterCAM9后置处理程序的结构、设计方法，结合基于SINUMERIK810D数控系统的MV-610加工中心的编程特点，开发了专用的后置处理程序，使MasterCAM9生成的程序能够直接应用于MV-610加工中心的加工。实际应用表明：该专用后置处理器可以提高MasterCAM9编程效率，实现数控加工自动化。 关键词：MasterCAM9；MV-610；后置处理；刀具数据文件1 引言 MasterCAM是一套应用广泛的CAD/CAM/CAE软件包，它采用图形交互式自动编程方法实现NC程序编制，在模具加工行业有着广泛的市场。交互式编程是一种人机对话的编程方法，编程人员根据屏幕提示的内容，反复与计算机对话，选择菜单目录或回答计算机的提问，将所有问题回答完毕即可自动生成NC程序。NC程序的自动产生是受软件的后置处理功能控制的，不同的加工模块和不同的数控系统对应着不同的后处理文件。 后置处理（Post processing）是数控加工中自动编程要考虑的一个重要问题。自动编程经过刀具轨迹计算产生的是刀具数据（Cutter location date）文件，而不是数控程序，因此，这时需要设法把刀位数据文件转变成指定机床能执行的数控程序，采用通信的方式或是DNC方式输入数控机床的数控系统，才能进行零件的数控加工。 把CAD/CAM软件生成的刀位数据文件转换成指定数控机床能执行的数控程序的过程就称为后置处理。刀位数据文件必须经过后置处理转换成数控机床各轴的运动信息后，才能驱动数控机床加工出设计的零件。后置处理程序是自动编程系统的一个重要组成部分。后置处理程序的功能是根据刀位数据文件及机床特性信息文件的信息，将处理成相应数控系统能够接受的控制指令格式。也即根据刀位数据文件中各种不同的加工要求，将刀位数据文件及机床特性信息文件处理成一个个字，然后把字组成一个适当的程序段，将其输出。 图形化编程软件所生成的NCI代码，都需要经过特定的后置处理设置，才能生成适应于特定数控系统的NC代码。当今较为流行的几种CAM软件的后置处理系统，大致可分为专用后置处理系统和通用后置处理系统两种。像P ro/E、UG、CAXA制造工程师等CAM软件的后置处理，就应用图形交互及对话框的方式来设置特定机床的后处理器，属于通用后置处理系统。而像MasterCAM等软件则采用的是专用后置处理系统，软件本身提供了多种数控系统（如FANUC、A-B数控系统）的标准后置处理文件，可生成供多种数控机床使用的NC代码。如果在使用过程中遇到软伯没有提供后置处理器的数据控系统，则用户必须根据数控系统的程序格式、各种功能代码及格式、各种参数初始值和默认值，来编写MasterCAM的后处理文件，以生成所需的加工程序。 MV-610加工中心配置的数控系统是西门子的SINUMERIK810D，MasterCAM9软件生成的NC代码不能直接应用，需要人工做大量的修改，既不方便又易出差错。因此有必要为MV-610加工中心开发专用的后置处理程序，发挥软件CAM模块的最佳效果。 本文根据MasterCAM9的通用后置处理程序，结合MV-610加工中心和SINUMERIK810D系统的特点，开发出专用的后置处理程序，以便MasterCAM生成的NC程序能直接用于加工生产。2 后置处理技术 2.1 后置处理原理 在后置处理中，系统要完成机床运动变换、非线性运动误差校验，进给速度校验和加工程序生成等任务。后置处理过程原则上是解释执行，即每读出刀位文件中的一个完整的记录（行），便分析该记录的类型，根据记录类型确定是进行坐标变换还是进行文件代码转换，然后根据所选的数控机床进行坐标转换或文件代码转换，生成一个完整的数据程序段，并写到数控程序文件中去，直到刀位原文件结束。后置处理流程见图1所示。图1 后置处理流程图 2.2 后置处理系统设定的前提条件 虽然不同类型的数控系统之间和不同类型的数控机床之间的指令和程序段格式不尽相同，彼此之间有一定的差异，但它们之间具有一些共同特性，如数控程序皆由意义基本相同的地址符组成，并采用标准化的准备功能G代码和辅助功能M代码等，这些共同特性是通用后置处理系统设计的