數控加工技術已廣泛應用于模具制造業，如數控銑削、鏜削、車削、線切割、電火花加工等，其中數控銑削是復雜模具零件的主要加工方法。數控設備為精密復雜零件的加工提供了基本條件，但要達到預期的加工效果，編制高質量的數控程序是必不可少的，這是因為數控加工程序不僅包括零件的工藝過程，而且還包括刀具的形狀和尺寸、切削用量、走刀路徑等工藝信息。對于簡單的模具零件，通常采用手工編程的方法，但大多數模具的型芯和型腔,往往都具有比較復雜的曲面，要加工這樣的曲面,手工編程是難以完成的，往往需要借助于CAM軟件編制加工程序，如Pro/Engineer、UG、Cim atron、M asterCAM等。M asterCAM軟件是美國CNC Software公司開發的基于PC平臺的CAD/CAM系統，由于它對硬件要求不高，并且操作簡單方便、易學易用并具有良好的性能價格比，因而深受廣大企業用戶和工程技術人員的歡迎，廣泛應用于機械加工、模具制造等領域，它具有二維幾何圖形設計、三維曲面設計、刀具路徑模擬、加工實體模擬等功能。從而實現了從產品的幾何設計到加工制造的CAD/CAM一體化，是目前世界上應用最廣泛的CAD/CAM軟件之一。下面結合一個典型的沖模零件介紹利用CAM軟件進行數控編程過程與應用的特點。

　　1 零件加工工藝分析

　　圖1為所要加工的凹模零件圖和三維圖形。在運用M as-terCAM軟件對零件進行數控加工自動編程前，首先要對零件進行加工工藝分析，確定合理的加工順序，在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時，要盡量減少換刀次數，提高加工效率，并充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度，以及零件剛度和變形等因素，做到先粗加工后精加工;先加工主要表面后加工次要表面，先加工基準面后加工其他表面。

　　為了減少零件在數控銑床上的加工時間，提高數控銑床的利用率，首先安排零件的六個表面在普通機床上加工，周邊四個平面加工到尺寸，上平面留0.5m m的加工余量，底面加工平整光滑。由于零件的六個表面在普通機床上加工比較簡單，在此不再說明。

　　下面重點說明零件在數控機床上加工型腔和曲面部分加工路徑的編輯。

　　2 凹模型腔和曲面加工路徑的編輯

　　2.1粗加工內槽

　　在不影響零件后續加工的情況下，為了減少換刀次數，安排內槽粗加工工序在曲面粗加工之前。

　　加工對象的形狀特征：零件內槽從俯視角度看是一個近似梯形的形狀，內槽底面是平面，底面與側壁有R3的圓角過度，側壁的四個面有R5的圓角過度。

　　選用刀具：刀具大小的選用原則為刀具半徑ρ≤(0.8～0.9)×曲線的最小曲率半徑r，故選用的刀具直徑為!8m m;由于是粗加工，需要去除大量的余料，如果選用球頭銑刀，因其刀頭處刃口單薄，容易磨損，且加工效率低，故不適合用于粗加工。經綜合考慮，選用直徑!8m m的平頭銑刀比較合適。下刀方式有兩種：第一，加工時不能將平頭銑刀當作鉆頭用(直接去除材料垂直下刀)，故在進行這一工序前，先安排在下刀點處鉆孔，孔的直徑大于或等于本工序用的刀具直徑，然后在孔位處直接垂直下刀進行粗加工內槽，但由于是內槽加工，所以要選用鍵槽銑刀;第二，該零件內槽是封閉的，如果在粗加工內槽前不預先鉆孔，則必須選用鍵槽銑刀并采用螺旋方式下刀。

　　加工方式：根據下刀方式不同可選用兩種———曲面挖槽粗加工(直接垂直下刀，配合第一種下刀方式進行)、曲面挖槽粗加工(螺旋式下刀，配合第二種下刀方式進行)，圖2是兩種加工方式的刀具路徑。經對比分析，不難發現前一種方式相對后一種來說，具有路徑清晰、走刀路程短、下刀切入點容易控制等優點，下刀方式選用第一種，加工時選用直接垂直下刀的曲面挖槽粗加工的加工方式更合理。

　　2.2粗加工曲面

　　加工對象的形狀特征：該曲面只在X方向彎曲，在Y方向是直線的，且沿著X的負方向曲面的Z坐標是單調遞增的。選用刀具：根據這樣的形狀特征，選用平頭銑刀，為了提高加工效率，可定為直徑"20m m的平頭銑刀。

　　下刀方式：由于該曲面加工可從切削范圍外切入，故下刀方式是在切削范圍外直接垂直下刀。

　　加工方式：有兩種加工方式———曲面挖槽粗加工、平行式粗加工，圖3分別是這兩種加工方式的刀具路徑，經對比分析曲面挖槽粗加工路徑簡潔、減少許多不必要的退刀和抬刀、走刀路程短，故選用曲面挖槽粗加工方式比較合理。

　　2.3精加工曲面

　　下刀方式：與粗加工該曲面一樣，可在切削范圍外直接垂直下刀。

　　加工方式：有兩種加工方式———等高外形精加工、平行式精加工。圖4是兩種加工方式的刀具路徑，從圖上分析可知：要將曲面精加工光滑，等高外形精加工必須選用球頭銑刀，并且，由于曲面的曲率不同，造成走刀行距不均勻，加工出的曲面粗糙度不同;平行式精加工可選用圓角刀或平頭銑刀，從加工效率角度考慮，平行式精加工刀路簡潔，且走刀行距均勻，選用此方式比較符合曲面形狀特征。

　　選用刀具：根據該曲面的形狀特征，如果刀具只沿X方向走刀，那么要精加工該曲面就可以選用平頭銑刀，不必選用球頭銑刀，就可以把該曲面加工光滑;如果刀具是矩形回轉式走刀或是只沿著曲面的直線方向走刀(圖1的Y方向)，那么要精加工該曲面，必須選用球頭銑刀，球頭銑刀在加工時刀尖點的切削速度為零，導致選用的走刀速度不能過快，極大地影響了加工效率。由于加工方式確定為平行式精加工，故選用刀具是平頭銑刀，為了減少換刀次數，刀具規格與上一工序一樣。

　　2.4精加工內槽側壁及槽底圓角

　　選用刀具：由于內槽側壁與槽底面有R3的圓角過度，故為了同時精加工該圓角，選用直徑#6m m的球頭銑刀。

　　下刀方式：由于大量的余料已在粗加工時去除了，在精加工時下刀方式可直接在槽的中間附近垂直下刀;為了避免在內槽側壁留有切入點刀具痕跡，切入方式選用圓弧切線切入。

　　加工方式：可選用兩種———外形銑、等高外形精加工，圖5是兩種加工方式的刀具路徑，經對比分析，不難發現前一種加工方式相對后一種來說，有路徑清晰、走路程短、內槽側面切入點處可以用切線切入等優點，故選擇外形銑加工方式更合理。

　　2.5精加工內槽底面

　　選用刀具：由于內槽底面是平面，故選用平頭銑刀;內槽側壁有R5的圓角過度，為了把底平面精加工完整，選用的刀具半徑最好稍小于內槽側壁的過度圓角半徑R5，綜合考慮，選用直徑$8m m的平頭銑刀。

　　下刀方式：由于大量的余料已在粗加工時去除了，在精加工時下刀方式可直接在槽的中間附近垂直下刀。

　　加工方式：內槽底面是平面，故精加工該平面可選用曲面加工中的淺平面精加工，加工刀具軌跡如圖6所示。該加工方式對于精加工曲率半徑不大的平緩曲面(包括水平面)具有特別的優點：能自動尋找出包含在設定的傾斜角度范圍內的曲面，然后專門對些曲面進行加工。

　　3 零件的加工仿真

　　設置好刀具加工路徑后，利用M asterCAM系統提供的零件加工模擬功能，能夠觀察切削加工的過程(如圖7所示)，可用來檢測工藝參數的設置是否合理，零件在數控實際加工中是否存在干涉，設備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設計要求。同時在數控模擬加工中，系統會給出有關加工過程的報告。這樣可以在實際生產中省去試切的過程，可降低材料消耗，提高生產效率。

　　4 生成數控加工指令代碼及程序傳輸

　　通過計算機模擬數控加工，確認符合實際加工要求時，就可以利用M asterCAM的后置處理程序來生成NCI文件或NC數控代碼，M asterCAM系統本身提供了百余種后置處理PST程序。對于不同的數控設備，其數控系統可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。對于具體的數控設備，應選用對應的后置處理程序，后置處理生成的NC數控代碼經適當修改后，如能符合所用數控設備(銑床或加工中心)的要求，就可以輸出到數控設備，進行數控加工使用。

　　5 結束語

　　采用M asterCAM軟件能方便地進行零件數控加工編程，并迅速自動生成數控加工程序，縮短編程時間。對于上面所述實例，該零件是模具零件中的典型形狀，其典型意義表現在兩方面：第一，零件曲面只有一個方向是曲線，而另一個方向是直線，對于這類具有代表性的典型曲面形狀，精加工時采用的加工方法往往是平行式精加工，用這種方法來加工該類曲面，具有走刀路徑簡潔、走刀行距均勻的特點;第二，零件內槽的側壁是平面，對于這類內槽的加工，粗加工往往采用二維挖槽加工，精加工采用的是外形銑，用這種方法，可以解決加工內輪廓下刀難的問題，同時具有刀路簡潔，走刀路徑容易控制等特點。