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MasterCAM铣削加工中进刀方式的设定
    在数控铣削中有很多不同于普通铣削的工艺性问题需要考虑,切削前的进刀方式就是其中之一。切削前的进刀方式有两种形式:一是垂直进刀方向,另一是水平进刀方向。对于数控加工来说,这两个方向的进刀都与普通铣削加工不同。下面就此讲述一下数控加工中进刀方式的设定方法。
  一、垂直进刀方式的设定
  在普通铣床上加工一个封闭的型腔零件时,垂直进刀方式有两种方式可供选择,一是在零件的实体上事先钻一个孔,然后采用多刃立铣刀来加工型腔轮廓,这是因为立铣刀的端部切削刃没有到铣刀中心,所以立铣刀没有较大切深的垂直进刀的能力。第二种方法是采用键槽铣刀直接在零件实体上进刀,因为键槽铣刀是两刃刀具,其端部刀刃通过铣刀中心,有垂直吃刀的能力,但由于键槽铣刀只有两刃切削,加工时的平稳性较差,因此在大面积切削中的效率及被加工零件的表面粗糙度都不太理想,一般都会先采用键槽铣刀(或钻头)垂直进刀后,换多刃立铣刀加工型腔。由此可见,普通铣削垂直进刀一般都会分成两个工序。而对数控铣削来说,如何解决立铣刀无垂直吃刀能力的问题呢?对此数控机床设计了三种垂直进刀的方式:一是直接垂直向下进刀(见图1);二是斜线轨迹进刀方式(见图2);三是螺旋式轨迹进刀方式(见图3)。(注:图中的刀具都处在加工后的退刀位置)
  从图1可以看出,直接垂直进刀方式只能用于具有垂直吃刀能力的键槽铣刀,而图2、图3所示的两种进刀轨迹,都是靠铣刀的侧刃逐渐向下铣削而实现向下进刀的,所以后两种进刀方式能用于端部切削能力较弱的立铣刀的向下进给。
  在MasterCAM 系统中怎样来设置上述的三种进刀方式呢?首先用MasterCAM的CAD功能设计型腔轮廓,然后在主功能菜单中选取ToolpathS刀具路径指令,进行刀具路径设置。按照下面的顺序操作可得到图4的对话框:
  Toolpaths→Pocket→选择型腔轮廓→Done→保存T.NCI→Done→Pocket对话框(图4所示)。在Pocket对话框中的“刀具参数”选项的空白处点击右键,在刀具库中选择一种合适的铣刀。然后再选取“粗加工/精加工参数”项:Roughing/finishing parameter。在对话框的右边有一个“下刀方式”(Rough Entry...)按钮,按钮前有一个方形复选框。此按钮平常处在暗显示状态,这种状态下,刀具的下刀方式是图1 所示的垂直进刀方式。如要采用螺旋或斜线下刀方式,则点击复选框,下刀方式按钮“Rough Entry...”呈明显示状态,这时点击按钮,出现“下刀方式”设置对话框(见图5)。对话框中有两个选项:Helix(螺旋方式)与Ramp(斜线方式)。可任选其中一种下刀方式。下面介绍一下对话框中主要参数的设置。
  1、 Helix螺旋下刀方式参数设置要点
  在图5对话框中可见,左边有五项要设置数值的参数项,另外有五项只要选取复选框的参数项。其主要设置要点如下:
  (1). Mininum radius(最小螺旋半径):由操作者设定。
  (2). Maxinum radius(最大螺旋半径):由操作者根据型腔空间大小及铣削深度确定,一般是螺旋半径愈大,进刀的切削路程就越长。
  (3). Z clearance(Z向高度):开始以螺旋方式运行时刀具离工件表面的Z向高度(以工件表面作为Z向零点)。
  (4). XY clearance(XY向距离):螺旋槽的边缘距型腔边界X向和Y向的距离。
  (5). Plunge angle(进刀角度):即为螺旋线的升角,此值选取得太小,螺旋圈数增多,切削路程加长;升角太大,又会产生不好的端刃切削的情况,一般选5—20度之间;
  (6). Direction(铣削方向):CW为顺铣,CCW为逆铣,按加工情况选取一种。
  (7). Follow boundary(沿边界铣削):此栏内有两项复选框,此含义是当螺旋方式下刀不成功时,自行设定刀具沿边界移动。
  (8). If all entry attempts fail (假如执行螺旋下刀失败时):此栏的设定是按螺旋下刀方式的所有尝试都有失败后,程序转为垂直下刀(Plunge)或是中止程序(Skip)。
  (9). Output arc move tolerance(圆弧运动误差值):选中此复选框,刀具以螺旋圆弧运动,没有选取此项,刀具以直线方式一段一段地运动,框中的数值是直线的长度。
  (10). Center on entry point(中心临近下刀点):
  2、 Ramp斜线下刀方式参数设置要点
  在图5 中选取斜线下刀方式,则出现图6的参数设置对话框。
  (1). Mininum Longth(最小斜线长度):由操作者设定。
  (2). Maxinum Longth(最大斜线长度):由操作者根据型腔空间大小及铣削深度确定,一般是斜线愈长,进刀的切削路程就越长。
  (3). Z clearance(Z向高度):开始以斜线方式运行时刀具离工件表面的Z向高度(以工件表面作为Z向零点)。
  (4). XY clearance(XY向距离):斜线槽距型腔边界X向和Y向的距离。
  (5). Plunge zig angle(进刀角度):即为切入工件时与工件表面的夹角,此值选取得太小,斜线数增多,切削路程加长;角度太大,又会产生不好的端刃切削的情况,一般选5—20度之间。
  (6). Plunge zag angle(退刀角度):即为向相反方向进刀时的角度。此值选取得太小,斜线数增多,切削路程加长;角度太大,也会产生不好的端刃切削的情况,一般选5—20度之间。进刀角度与退刀角度可以选得相同,也可以不相同。
  (7). Auto angle XY angle选项是由系统自动决定进刀轨迹槽的中心线与XY轴之间的角度。
  (8). Ramp from entry point选项将使刀具从进刀点垂直进刀,即不能形成斜线进刀的效果,需要Ramp方式进刀时不能选用。
  二、水平方向进刀方式的设置
  为了改善铣刀开始接触工件和离开工件表面时的状况,一般的数控系统都设置了刀具接近工件和离开工件表面时的特殊运行轨迹,以避免刀具直接与工件表面相撞和保护已加工表面。比较典型的方式是,以被加工表面相切的圆弧方式接触和退出工件表面。如图7所示。图中的切入轨迹是由一段切线和一个900的圆弧与被加工表面相切,退出时也是以一个圆弧离开工件,再走一段径向直线。
  在MasterCAM中怎样来设置水平进刀方式呢?首先用MasterCAM的CAD功能设计外型轮廓(一般水平进刀方式是应用到外轮廓铣削中,或者型腔粗铣后的内壁精铣中使用),然后在主功能菜单中选取ToolpathS刀具路径指令,进行刀具路径设置。按照下面的顺序操作可得到图8的对话框:Toolpaths→Contour→选择轮廓→Done→保存T.NCI→Done→Contour对话框→选取Contour parameter项可进入轮廓参数设置对话框。在对话框的右下角有一个“导入导出”(Lead in/out)按钮,按钮前有一个方形复选框。此按钮平常处在暗显示状态,点击复选框,进刀方式“导入导出”(Lead in/out)按钮呈明显示状态,这时点击按钮,出现“导入导出”设置对话框(见图8)。对话框中左边是切入轨迹参数,右边是切出轨迹参数。通过中间的箭头按钮可把设置的切入参数复制到切出栏内。下面以切入为例来介绍参数的设置。切入栏中又分为“直线”(Line)与“圆弧”(arc)上下两栏,直线栏中有“垂直”(Perpendicule)与“相切”(Tangent)两个选项,还有直线长度的设置。选取“相切”项的即得图7中的切入轨迹,选取“垂直”项就是退刀时的轨迹。在“圆弧”栏中有圆弧半径值与圆弧所对圆心角的值两项设置,这两项参数决定圆弧轨迹的大小。由直线参数与圆弧参数的不同搭配,可得出很多种切入切出轨迹。

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