一、概述

　　Mastercam是集CAD/CAM于一體的軟件，利用MasterCAM生成數控程序(NC 代碼)一般有三個步驟：首先利用C A D 模塊建立產品的二維、三維模型或是 導入其他軟件繪制的圖形;然后根據 產品的特點和材料選擇適當的刀具和 加工方式，并設定加工參數，由C A M模 塊生成刀具路徑并校驗;最后根據目 標機床數控系統的型號，選擇適當的 后置處理文件(P S T文件)，對包含刀 具路徑數據的N C I文件進行處理，最終 生成加工零件的N C程序G代碼，并傳送 到數控機床進行數控加工，或是借助 其他的傳輸程序軟件。

　　最新版本的Mastercam X有8種曲面 粗加工方式和11種精加工方式。

　　曲面粗加工方式包括：平行銑削parallel，產生每行相互平行的粗切削刀具路徑，適合較平坦的曲面加工、放射狀(radial，產生圓周形放射狀粗切削刀具路徑，適合圓形曲面加工)、投影加工(project，將存在的刀具路徑或幾何圖形投影到曲面上產生粗切削刀具路徑，常用于產品的裝飾加工中)、曲面流線(flowline，順著曲面流線方向產生粗切削刀具路徑適合曲面流線非常明顯的曲面加工)、等高外形(contour，圍繞曲面外形產生逐層梯田狀粗切削刀具路徑，適合具有較大坡度的曲面加工)、殘料加工(restmill，對前面加工操作留下的殘料區域產生粗切削刀具路徑，適合清除大刀加工 不到的凹槽和拐角區域)、挖槽加工(pocket，依曲面形狀，于Z方向下降產生逐層梯田狀粗切削刀具路徑，適合復雜形狀的曲面加工)以及插削下刀(plunge，產生逐層鉆削刀具路徑，用于工件材料宜采用鉆削加工的場合)。曲面精加工方式包括：平行銑削(parallel，產生每行相互平行的精切削 刀具路徑，適合大部分的曲面精加工)、陡斜面加工(parallelsteep，針對較陡斜面上的殘料產生精切削刀具路徑，適合較陡曲面的殘料清除)、放射狀(radial，產生圓周形放射狀精切削刀具路徑，適合圓形曲面加工)、投影加工(project，將存在的刀具路徑或幾何圖形投影到曲面上產生精切削刀具路徑，常用于產品的裝飾加工中)、曲面流線(flowline，順著曲面流線方向產生精切削刀具路徑適合曲面流線非常明顯的曲面加工)、等高外形(contour， 圍繞曲面外形產生逐層梯田狀精切削刀具路徑，適合具有較大坡度的曲面加工)、淺平面加工(shallow，對坡度小 的曲面產生精切削刀具路徑，常配合 等高外形加工方式加工)、交線清角(pencil，在曲面交角處產生精切削路徑，適合曲面交角殘料的清除)、殘料清除(leftover，產生精切削路徑以清除因前面加工刀具直徑較大所殘留的材料)、環繞等距(scallop，產生的精切削路徑以等距離環繞加工曲面，刀路均 勻)以及混合加工(blend，在兩個混合邊界區域間產生精切削刀具路徑，X以上版本才具有本加工)。

　　Mastercam的各種曲面加工方法各有特點，針對活塞內芯模具凸形曲面加工進行嘗試，然后用Mastercam軟件的仿真模塊得到仿真圖如圖1示，再利用 Ncsentry軟件測得加工參數，如表所示。通過仿真圖形、加工參數比較，發現不同的曲面加工方法的加工特點不同。對復雜曲面進行加工時，特定的加 工區域對應一種最優曲面加工方面，我 們應采取措施將刀具規跡控制在特定的加工區域，實現優質、高效。

　　二、過程

　　1.設置刀具邊界

　　刀具邊界(t o o l c o n t a i n m e n t b o u n d a r i e s)是M a s t e m a m用來限制數 控加工過程中刀具運行軌跡范圍的界 線。通常采用一個或幾個無相互干涉 的封閉串連(chain)來定義刀具的切削范圍，而刀具的切削范圍又可以設置為在所選取封閉串連的內部(I n s i d e)、外部(Outside)或僅在封閉串連上3種情況。限制刀具邊界的設置為：在加工參 數設置框的第二頁即Surface parameters(曲面參數)頁中的Tool containment(刀具邊界設置)欄，按S e l e c t(選 擇)，再選擇刀具邊界線即可(應先在 繪圖區繪制好要選定的刀具邊界)。

　　2.設置干涉面

　　干涉面(check surfaces)是由用戶 在所有加工對象面中選定的、不需要 進行本工序加工的面。Mastercam軟件 在進行刀具路徑計算時，自動按用戶 預先設置的預留量(stock to leave)對 干涉面進行干涉檢查，以保證在整個 數控加工過程中對干涉面加以保護， 避免發生干涉。

　　干涉面的設置步驟為：在加工參 數設置框的Surface parameters(曲面 參數)頁中選擇Check surfaces/solid(干 涉面設置)欄，按Select(選擇)選擇干涉面，并在Stock to leave(設置預留量)處輸入適當的預留量數值(≥0)。預留量數值越大，則表示數控加工過程中刀具離干涉面的距離越大。

　　3.添加輔助面和輔助線

　　為了實際加工的需要，編程者 自己可以創建加工對象中本來不存在 的面或線。例如：曲面輪廓采用“挖 槽”開粗，當提示選取加工范圍“選 取串聯”時，選取事先創建的大于外 形輪廓的輔助封閉線。這樣會避免粗 加工后在工件輪廓邊緣產生毛刺。在 Mastercam生成刀具路徑時，會對這些 面或線加以計算，從而可以得到邊界 超過毛坯輪廓的刀具軌跡。

　　4.通過設置加工參數實現刀具軌跡 區域控制

　　在淺平面加工時，在加工參數設 置框的“淺平面精加工參數”欄中，填 入“起始傾斜角度”和“結束傾斜角 度”來定義加工區域。在陡斜面加工 時，在“陡斜面精加工參數”欄中填入“起始傾斜角度”和“結束傾斜角度” 來定義加工區域，也可以選中“限定深 度”，然后定義加工時的最高位置和最 低位置(也可以直接在圖形上選取)，就 可以限制刀具軌跡的范圍。能針對表面 要求采用最有效的加工方法，提高加工 質量和加工效率。

　　5.對已形成的刀軌進行修剪

　　先在繪圖區繪制一條能避免發生 干涉的封閉曲線(如：當工件安裝在工 作臺上發現原刀具軌跡與壓板發生干涉 時，做一個能避開工件裝夾壓板的封閉 曲線，注意該修剪曲線是以刀具中心移動軌跡為準，應考慮刀具半徑的影響)，點擊主菜單中的“刀具路徑”， 然后依次選擇“下一頁”→“路徑修 剪”，在繪圖區中選取事先繪制的封閉曲線，點選“執行”，鼠標左鍵在刀具路徑要保留的區域內點取一點，在對話框中選中“確定”。則刀具軌跡只保留封閉曲線內或外的部分(由上步驟中選 取點所在區域決定)。

　　實際加工驗證：采用上述措施控制加工區域，采用多種曲面加工方法組合加工，可提高加工效率如圖2所示。

　　活塞內芯模具凸形曲面加工原來需要13 小時39分40秒，采用新加工方案后實 際加工時間為4小時55分7秒，只占原 加工時間的36%，且表面質量和尺寸精 度都達到要求。