基于MasterCAM的数控铣典型零件工艺分析及高效加工研究.pdf
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1、研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 32 期基于 MasterCAM 的数控铣典型零件工艺分析及高效加工研究梁志晓1,万露2,彭欢1(1.莱芜职业技术学院,济南 271199;2.日照市技师学院,山东 日照 276800)数控铣项目作为一项重要的技能竞赛项目,其技能要求较高,不仅要求选手掌握零件的工艺分析、加工路径设计、程序编制和刀具选用等内容,而且对选手的综合素质也提出了较高的要求。在竞赛过程中,由于零件自身结构的复杂性,其加工工艺也比较复杂,所以零件加工前的工艺分析和编程是保证数控加工质量和效率的关键。通过对零件进行
2、工艺分析,可以确定合理的加工方案和合理的加工参数。同时通过 MasterCAM 软件对该零件进行编程仿真、模拟和优化,可以使选手在保证质量和效率的前提下,快速提高加工效率。1零件概述数控铣项目比赛中对选手的技能要求主要包括:了解工程图纸和规范,掌握质量管理国家标准国标行业规范技术规定 ISO E 和 ISO A 图文标识;掌握表面粗糙度、形位公差的 ISO 标准等;进行工艺规划,设置机器特点及其执行序列;利用 CAD/CAM 系统生成程序和 G 代码;工件测量和加工;识别不同加工工艺、功能参数,定义和调整切削参数。本赛题为典型的数控铣削竞赛类试题,零件尺寸为 148 mm伊98 mm伊48 m
3、m,材料为 45#钢。零件特征包含直线、圆弧等基本几何要素,平面、台阶、外轮廓、凸台、槽、内外螺纹、型腔、岛屿、斜面和倒角等铣削加工工艺特征。加工该零件几乎涵盖了在数控铣床(加工中心)上所能完成的所有加工方式,包括铣、钻、扩、攻丝、铰孔、镗孔和螺纹铣削等多种加工方式1。通过对本赛题的分析,如图 1 所示,培养选手解决高难度加工、大工作量的能力、识图能力、快速建模能力及分析复杂工艺的能力,掌握工艺制定、刀具选用、量具测量、夹具设计及对零件的快速找正方法等多方面的技巧,让选手正确选择每个加工环节最优的加工策略、合理的加工参数、在释放应力下的加工工艺方法2。第一作者简介:梁志晓(1999-),男,工
4、程师。研究方向为数控技术、智能制造装备技术等。摘要:为提高复杂零件加工质量和生产效率,并研究数控铣削自动编程工艺方案,以世界技能竞赛典型零件为例,针对加工余量大、工序多、加工精度高等特点,分析零件加工工艺,研究工艺路线,提出解决悬空类零件加工变形等问题的技术方案。采用MasterCAM 软件对其进行数控加工编程,在保证质量和效率的前提下,选择合理的加工参数,生成 G 代码,最后成功实现零件的数控加工。经过实际加工验证,采用双面开粗法、预留工艺台等工艺手段及应用 MasterCAM 软件“优化动态粗切”等功能,既能保证零件加工稳定性,又能满足产品质量和生产效率的要求。关键词:MasterCAM;
5、数控铣;加工工艺;编程;G 代码中图分类号院TH164文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤32-0099-05Abstract:In order to improve the machining quality and production efficiency of complex parts,the automatic programmingprocess scheme of CNC milling is studied.Taking the typical parts of the world skill competition as an example,accord
6、ing to thecharacteristics of large machining margin,many working procedures and high machining precision,the machining technology of theparts is analyzed,the process route is studied,and the technical scheme to solve the problems of machining deformation ofsuspended parts is put forward.The MasterCA
7、M software is used to program the CNC machining.On the premise of ensuring thequality and efficiency,the reasonable machining parameters are selected and the G code is generated.Finally,the CNC machiningof the parts is realized successfully.After the actual processing verification,the use of double-
8、sided coarsening method,reserved process table and the application of MasterCAM software optimize dynamic rough cutting and other functions can notonly ensure the stability of parts processing,but also meet the requirements of product quality and production efficiency.Keywords:MasterCAM;CNC milling;
9、machining technology;programming;G codeDOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.32.02599-2023 年 32 期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application图 1零件图2工艺编排2.1难点分析从零件结构上来看,属于典型的悬空类零件,具有结构复杂、加工难度大的特点。难点一:加工量大。零件的毛坯尺寸为 150 mm伊100 mm伊50 mm,加工需去除的材料较大,通过软件对该图纸进行实体建模测算,有将近 1/3 零件体积的余料需要去除。难点二:工序复杂。工件需要对 3 个面进
10、行加工,工件装夹次数较多,所用刀具数量及种类较多、换刀频繁,因此对刀次数和对刀时间都有所增加。此外,在精加工过程中途停机检测,这就导致了整个工件加工的耗时较长。要在 5 h 之内,熟练地运用多种加工策略来完成对工件的加工,这就需要参赛选手的基本功扎实、逻辑清晰、受过高强度的训练和具备良好的综合能力。难点三:零件尺寸多且精度要求高。选手在短时间内完成对零件平面图的绘制及实体建模,对选手的读图识图能力和空间思维能力要求较高。该零件约有 80 个尺寸,几乎近一半的尺寸需要严格按照精加工等级 IT7 级(0.0150.04 mm)的零件公差尺寸要求进行加工,尺寸精度和形位公差精度高,加工难度大。2.2
11、工艺制定针对该零件的结构特点,采用 CAD/CAM 技术对其进行加工方案设计。1)尤其是零件悬空的特性,加工时受到毛坯的内应力、刀具的切削力及夹具的夹紧力等多方面的因素影响,零件加工过程中刚性会降低,从而导致零件尺寸产生变形。如何高效而又稳定地去除余料,对工艺的要求尤为重要。所以采用双面开粗法加工,在去除掉大部分余料后,需去除零件的内应力,再进行 A、B 两面的精加工以保证零件的尺寸要求,最后再进行侧面的粗、精加工。2)结合零件结构特征分析,A 面粗加工完成后,再对 B 面进行粗加工,无法使用平口钳正常装夹。所以在A 面加工时需增加工艺台,如图 2 所示。在方便对 B 面进行粗加工的同时,提高
12、零件的刚性。B 面精加工完成后,工艺台在对 A 面进行精加工时再进行去除。3)去除内应力需要对粗加工后的零件进行静置处理。由于加工时间限制,所以这种方法不适用于在竞赛过程中使用。可以通过用橡胶锤敲打零件或者将零件100-研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 32 期在木质踏板上进行摔打的方式处理,同样可以达到预期效果。图 2A 面预留工艺台基于上述分析,采用 MasterCAM 软件来对该零件进行数控加工编程。3程序编制首先,在零件的加工过程中,采用 MasterCAM 软件对其进行编程。首先对其零件的加工顺序进行确定,然
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