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【摘要】在数控机床操作生产实习教学过程中，发现有部分学生对MasterCAM软件的曲面加工方式认识不够透彻，不能选择好的加工方式来按照图纸要求完成加工。文章针对MasterCAM提供的曲面加工方式进行一些探讨。分别采用不同的曲面加工方式加工相同的工件，获得不同的加工效果。通过比较的方法加深学生对MasterCAM软件曲面加工方式的认识。
【关键词】生产实习；曲面加工方式；MasterCAM
【中图分类号】TH122【文献标识码】A
【文章编号】1671-5969（2007）15-0188-03
MasterCAM是由美国CNC Software公司率先开发的CAD/CAM软件系统，其丰富的三维曲面造型设计、数控加工编程的功能尤其适合航空航天、汽车、模具等行业。它的数控加工编程功能轻便快捷，特别适合车间级和小型公司的生产与发展。由于其诞生的较早且功能齐全，特别是在CNC编程上快捷方便，因此有很高的市场占有率。正因为其应用广泛，很多企业培训部门、社会培训机构、教育部门都开展了各种形式的培训教育，一些学校（特别是技工学校）甚至将其列为正式课程。学习了该软件及其相应的关联知识的人都是人才市场的热门人才。MasterCAM的曲面加工又称为三维刀具路径。针对复杂的曲面外形，MasterCAM提供了两大类功能用于切削加工曲面，就是曲面粗加工和曲面精加工。MasterCAM软件提供了很多种曲面加工方式，加工方式选择的好坏会直接影响到加工的效率和加工质量。
在数控机床操作生产实习教学过程中，发现有部分学生不能很好的选择加工方式。主要的原因是对MasterCAM软件的曲面加工方式认识不够透彻，只能机械地按照老师教授的加工方式去进行加工，当碰到一个新问题的时候不能选择好的加工方式来按照图纸要求完成加工。市面上很多教材也只是单独介绍每一种加工方式的应用，并没有对各种加工方式进行比较,学生掌握起来比较困难。本文针对MasterCAM提供的曲面加工方式进行一些探讨。分别采用不同的曲面加工方式加工相同的工件，获得不同的加工效果，让学生明白选择加工方式的重要性。通过比较的方法加深学生对MasterCAM软件曲面加工方式的认识，提高学生对新问题的分析能力及解决能力，进而提高数控机床操作生产实习教学的教学质量。
一、对MasterCAM常用曲面加工方式的一些探讨
在数控实习教学中，加工如图所示的工件。工件材料：铝；刀具材料：高速钢。
其中二维加工在这不作讨论，重点探讨曲面的加工。曲面的加工一般都是先采用曲面粗加工的方式对曲面留下余量进行粗加工，能后采用曲面精加工的方式对曲面进行精加工。
（一）曲面粗加工
曲面粗加工的目的就是为了尽可能快地将曲面工件从毛胚中分离出来。在大多数情况下，需要在粗加工后留下余量给精加工去最后完成。加工时要尽量缩短加工时间。（1）采用曲面挖槽粗加工方式。加工参数为：
此加工方式是曲面粗加工最常用的一种方式，其优点是操作简单很多选项只需要按照软件默认的参数设置即可，加工安全性高.缺点是加工每一层时都要进行精加工，浪费加工时间。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为10分29秒。如果采用等距环切的挖槽粗加工方式，加工完成后加工余量比较均匀。因此考虑取消精修选项。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为7分3秒。
通过更改曲面粗加工中挖槽粗加工参数，可以缩短加工时间，提高加工效率。在加工过程中还发现，φ30的孔已经通过二维加工的方法加工完成。但是曲面挖槽粗加工时刀具仍能会加工此区域，浪费加工时间。需要寻找一种更好的加工方法。（2）认真分析图纸，曲面为一圆角曲面，且圆角半径为R10.如果选用一把直径大于10mm的刀具那么在XY方向可以不用分层进行加工。通过对MasterCAM软件提供的很多种曲面粗加工方式进行比较，选用曲面粗加工的Contour（等高外形）加工方式进行加工。该加工方法使刀具一层一层地切除材料，在每一层上刀具并不下降，而是像二维外形铣削的动作一样进行切削，铣完一层后再下降一个距离，同样的方法对下一层进行切削，以此类推……逐步向曲面靠拢。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为2分35秒。
（二）曲面精加工
曲面精加工的目的就是为了精确地将三维模型的曲面形状表现出来，其走刀形式是在三维曲面的表面作单层单次走刀。加工是要尽量提高曲面的加工质量。（1）采用曲面精加工的Contour（等高外形）加工方式。此加工方式是加工效率最高的一种加工方式。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为6分52秒。
加工完成后发现在曲面上部和顶平面相交处表面粗糙度很差，有明显的交接痕迹，难达到图纸要求。通过查找资料发现出现这样的结果是由曲面等高外形精加工的特点所造成的。曲面等高外形精加工是按照加工参数给定的Z轴进给量0.15mm对曲面进行一层一层加工，这样的话软件只能保证加工时在Z轴方向上每一层的加工深度一样，但是投影到曲面上每一层的加工深度可能就不一样。本例中曲面最上部位，在曲面上投影的深度就会大于0.15mm,从而造成有明显的交接痕迹。根据以上情况，需从新选择曲面加工方式。
（2）选择曲面精加工的Parallel(平行铣削)加工方式。这是一种通用和常用的加工方法，适合很多种形态的曲面加工。生成的是一组与X轴同向或倾斜一定角度的而且切削痕迹平行的刀具路径。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为33分35秒，且在加工过程中有大量的提刀动作，浪费了加工时间。故不合理。
（3）通過观察此曲面，发现此曲面为一单独曲面。所以考虑选用曲面精加工的Flowline(流线)加工方式。此方法是沿着曲面的流线方向生成刀具路径，可以控制残留高度（直接影响加工表面的残留面积，残留面积的大小影响表面粗糙度的主要原因），因而可以得到较精细的加工表面质量。本例中，虽能设置了截断方向之控制深度为0.1mm，但是在曲面上部和顶平面相交处，软件会自动将刀具路径的密度增加，以保证残留高度达到设定的要求。通过执行后处理获得程序可知，每一刀加工的深度都不同分别为：
Z0，Z-0.002，Z-0.006，Z-0.014，Z-0.024，Z-0.037…...
通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为11分25秒。虽能比曲面等高精加工方式所需要的时间长，但是曲面流线精加工方式能很好的保证曲面加工的表面粗糙度，因此还是选用曲面流线精加工。但是需要注意的是：如果同时对相连或相距不远的多个曲面进行加工时，应逐个选取相邻曲面，防止流线方向不一致造成加工困难。
二、总结
在本文中，曲面粗加工采用了等高外形加工方式进行加工，加工时间为2分35秒。比采用挖槽加工方式减少了将近5分钟，提高了加工效率。曲面精加工采用了曲面流线精加工方式解决了在曲面上部和顶平面相交处表面粗糙度很差，有明显的交接痕迹的问题。提高了曲面精加工的质量。本文只是对几种曲面加工方式的探讨。希望能取到抛砖引玉的作用，让更多的学生去探讨MasterCAM软件的各种加工方式，通过自己的努力学习掌握MasterCAM软件各种加工方式的特点，编写出合理的程序。
参考文献
[1]吴长德.MasterCAM9.0系统学习与实训[M].机械工业出版社，2004.
作者简介：陈结龙（1978－），男，供职于肇庆市高级技工学校，研究方向： MASTERCAM软件和数控铣床及加工教学。
【关键词】生产实习；曲面加工方式；MasterCAM
【中图分类号】TH122【文献标识码】A
【文章编号】1671-5969（2007）15-0188-03
MasterCAM是由美国CNC Software公司率先开发的CAD/CAM软件系统，其丰富的三维曲面造型设计、数控加工编程的功能尤其适合航空航天、汽车、模具等行业。它的数控加工编程功能轻便快捷，特别适合车间级和小型公司的生产与发展。由于其诞生的较早且功能齐全，特别是在CNC编程上快捷方便，因此有很高的市场占有率。正因为其应用广泛，很多企业培训部门、社会培训机构、教育部门都开展了各种形式的培训教育，一些学校（特别是技工学校）甚至将其列为正式课程。学习了该软件及其相应的关联知识的人都是人才市场的热门人才。MasterCAM的曲面加工又称为三维刀具路径。针对复杂的曲面外形，MasterCAM提供了两大类功能用于切削加工曲面，就是曲面粗加工和曲面精加工。MasterCAM软件提供了很多种曲面加工方式，加工方式选择的好坏会直接影响到加工的效率和加工质量。
在数控机床操作生产实习教学过程中，发现有部分学生不能很好的选择加工方式。主要的原因是对MasterCAM软件的曲面加工方式认识不够透彻，只能机械地按照老师教授的加工方式去进行加工，当碰到一个新问题的时候不能选择好的加工方式来按照图纸要求完成加工。市面上很多教材也只是单独介绍每一种加工方式的应用，并没有对各种加工方式进行比较,学生掌握起来比较困难。本文针对MasterCAM提供的曲面加工方式进行一些探讨。分别采用不同的曲面加工方式加工相同的工件，获得不同的加工效果，让学生明白选择加工方式的重要性。通过比较的方法加深学生对MasterCAM软件曲面加工方式的认识，提高学生对新问题的分析能力及解决能力，进而提高数控机床操作生产实习教学的教学质量。
一、对MasterCAM常用曲面加工方式的一些探讨
在数控实习教学中，加工如图所示的工件。工件材料：铝；刀具材料：高速钢。
其中二维加工在这不作讨论，重点探讨曲面的加工。曲面的加工一般都是先采用曲面粗加工的方式对曲面留下余量进行粗加工，能后采用曲面精加工的方式对曲面进行精加工。
（一）曲面粗加工
曲面粗加工的目的就是为了尽可能快地将曲面工件从毛胚中分离出来。在大多数情况下，需要在粗加工后留下余量给精加工去最后完成。加工时要尽量缩短加工时间。（1）采用曲面挖槽粗加工方式。加工参数为：
此加工方式是曲面粗加工最常用的一种方式，其优点是操作简单很多选项只需要按照软件默认的参数设置即可，加工安全性高.缺点是加工每一层时都要进行精加工，浪费加工时间。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为10分29秒。如果采用等距环切的挖槽粗加工方式，加工完成后加工余量比较均匀。因此考虑取消精修选项。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为7分3秒。
通过更改曲面粗加工中挖槽粗加工参数，可以缩短加工时间，提高加工效率。在加工过程中还发现，φ30的孔已经通过二维加工的方法加工完成。但是曲面挖槽粗加工时刀具仍能会加工此区域，浪费加工时间。需要寻找一种更好的加工方法。（2）认真分析图纸，曲面为一圆角曲面，且圆角半径为R10.如果选用一把直径大于10mm的刀具那么在XY方向可以不用分层进行加工。通过对MasterCAM软件提供的很多种曲面粗加工方式进行比较，选用曲面粗加工的Contour（等高外形）加工方式进行加工。该加工方法使刀具一层一层地切除材料，在每一层上刀具并不下降，而是像二维外形铣削的动作一样进行切削，铣完一层后再下降一个距离，同样的方法对下一层进行切削，以此类推……逐步向曲面靠拢。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为2分35秒。
（二）曲面精加工
曲面精加工的目的就是为了精确地将三维模型的曲面形状表现出来，其走刀形式是在三维曲面的表面作单层单次走刀。加工是要尽量提高曲面的加工质量。（1）采用曲面精加工的Contour（等高外形）加工方式。此加工方式是加工效率最高的一种加工方式。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为6分52秒。
加工完成后发现在曲面上部和顶平面相交处表面粗糙度很差，有明显的交接痕迹，难达到图纸要求。通过查找资料发现出现这样的结果是由曲面等高外形精加工的特点所造成的。曲面等高外形精加工是按照加工参数给定的Z轴进给量0.15mm对曲面进行一层一层加工，这样的话软件只能保证加工时在Z轴方向上每一层的加工深度一样，但是投影到曲面上每一层的加工深度可能就不一样。本例中曲面最上部位，在曲面上投影的深度就会大于0.15mm,从而造成有明显的交接痕迹。根据以上情况，需从新选择曲面加工方式。
（2）选择曲面精加工的Parallel(平行铣削)加工方式。这是一种通用和常用的加工方法，适合很多种形态的曲面加工。生成的是一组与X轴同向或倾斜一定角度的而且切削痕迹平行的刀具路径。通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为33分35秒，且在加工过程中有大量的提刀动作，浪费了加工时间。故不合理。
（3）通過观察此曲面，发现此曲面为一单独曲面。所以考虑选用曲面精加工的Flowline(流线)加工方式。此方法是沿着曲面的流线方向生成刀具路径，可以控制残留高度（直接影响加工表面的残留面积，残留面积的大小影响表面粗糙度的主要原因），因而可以得到较精细的加工表面质量。本例中，虽能设置了截断方向之控制深度为0.1mm，但是在曲面上部和顶平面相交处，软件会自动将刀具路径的密度增加，以保证残留高度达到设定的要求。通过执行后处理获得程序可知，每一刀加工的深度都不同分别为：
Z0，Z-0.002，Z-0.006，Z-0.014，Z-0.024，Z-0.037…...
通过电脑刀具路径模拟显示加工时间为11分25秒。虽能比曲面等高精加工方式所需要的时间长，但是曲面流线精加工方式能很好的保证曲面加工的表面粗糙度，因此还是选用曲面流线精加工。但是需要注意的是：如果同时对相连或相距不远的多个曲面进行加工时，应逐个选取相邻曲面，防止流线方向不一致造成加工困难。
二、总结
在本文中，曲面粗加工采用了等高外形加工方式进行加工，加工时间为2分35秒。比采用挖槽加工方式减少了将近5分钟，提高了加工效率。曲面精加工采用了曲面流线精加工方式解决了在曲面上部和顶平面相交处表面粗糙度很差，有明显的交接痕迹的问题。提高了曲面精加工的质量。本文只是对几种曲面加工方式的探讨。希望能取到抛砖引玉的作用，让更多的学生去探讨MasterCAM软件的各种加工方式，通过自己的努力学习掌握MasterCAM软件各种加工方式的特点，编写出合理的程序。
参考文献
[1]吴长德.MasterCAM9.0系统学习与实训[M].机械工业出版社，2004.
作者简介：陈结龙（1978－），男，供职于肇庆市高级技工学校，研究方向： MASTERCAM软件和数控铣床及加工教学。