MC-Lathe模块在复合车加工中的应用

0 引言

    Mastercam是美国CNC Software公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，搭载硬件配置要求低，操作便捷，功能强大，具有从零件的造型，到刀路生成和后处理功能。当今，加工零件趋向复杂，零件精度越来越高，数控加工轴数越来越多，手工编程已经不能满足现代加工的要求。采用CAM的软件编程，已成为现代数控加工提高编程效率和解决复杂零件加工和多轴加工的有效手段。

    Mastercam的Lathe模块，菜单功能丰富，造型方便，在刀具路径中不仅有各种外形循环，螺纹及内孔循环的粗、精加工，并集成有C轴、曲面、挖槽的加工，C轴尤其是在曲面加工中，自动编程能加工无固定逻辑关系的曲面，解决了手工无法编写和宏程序也解决不了的加工程序问题。Lathe模块中的C轴刀路的二维和三维加工扩展和提高了数控车削中心的加工范围。

1 车铣复合加工的应用

1.1 转接轴类零件

    如图1所示，转接轴零件由长方体与轴类零件组成，长方体与前端轴的轴线X向为同轴心，Y向的轴心距为4mm，偏心距极限偏差为±0.005mm。该零件的形位公差要求较高，平行度和垂直度要求0.02mm。如果按车、铣工序分别加工，零件车加工后，铣削装夹导致重复定位装夹误差，难以保证该零件形位公差及前端轴的轴线与长方体外形的偏心距尺寸4±0.005mm控制在公差范围内，利用和开发Mastercam软件的Lathe模块的铣削复合加工，可以单次装夹完成所有工序，确保产品尺寸精度及行位公差要求。

(a) lathe模块造型               (b) 设计造型

图1 转接轴

1.2 转接环类零件

    转接环零件按传统工艺加工时，在车加工完成后，需进行铣加工，铣床加工装夹较困难，内环中心与相对六处搭子的孔位精度公差为0.02mm，车铣分工序加工，难以保证达到要求。使用CAM软件的Lathe模块编程进行车铣复合加工，在哈挺T42复合车铣中心上可一次装夹完成外形和内腔的加工，用切断刀切下，保证了工件的总长尺寸及其公差要求，节省一道加工工序。

    转接环CAM仿真加工图如图2所示。

图2 转接环CAM仿真加工

1.3 三轴联动
 
    加工接头类零件，常用方式为宏程序编程，但宏程序编写有一定的条件制约，它只能按照一定逻辑关系进行编写，而自动编程可以克服宏程序的编写的缺陷，只要能造出产品的实际造型、确定选用的刀具、刀路和选用的切削用量参数后，就能根据造型快速生成加工程序，提高编程的效率，扩大数控设备的加工范围。图3为接头零件的车铣复合仿真三轴加工图。

图3 接头的车铣复合仿真三轴加工

2 后处理插补方式的研究

    各种工件轮廓，大部分由直线和圆弧等基本要素构成，可直接生成刀路。如果加工的轮廓由二次曲线和高次曲线组成，加工刀路需采用最小直线、圆弧要素来拟合，这种拟合的方法就是插补，它是数控装置依据编程时的有限数据，按照一定方法产生直线、圆弧等基本线型，并以此为基础完成所需轮廓轨迹的拟合。

    在Lathe模块的车铣复合加工自动编程中，通过软件数据采样插补和极坐标插补方式两种不同的插补方式对产品进行二维和三维的车铣复合加工。