0 引言

　　MasterCAM是由美國CNC Software公司開發的CAD/CAM軟件系統，具有豐富的二維幾何設計、三維曲面造型設計、數控加工編程的能力。它的數控加工編程功能便捷，提供2～5軸銑削、車削中心、變錐度線切割4軸加工編程功能。隨著數控加工技術應用不斷朝高速，高精密加工、多軸聯動及工藝復合化加工的方向發展，多軸加工（指四軸和五軸）的使用越來趣廣泛。

　　在生產實踐中往往要在某旋轉體上加工出溝槽形狀，筆者根據多年來從事數控技術和CAD/CAM軟件使用研究探索的經驗，在四軸聯動數控機床上加工時，利用MasterCAM自帶的置換軸法功能，通過二維外形銑削功能中置換X軸或Y軸，可以簡單地將三軸問題轉換成四軸刀具路徑，從而簡化了編程步驟，提高了加工效率。

1 螺旋槽零件概述

　　如圖1所示，為我校參加“湖北省機械創新設計大賽”某作品的關鍵零件（三維螺旋槽）的三維設計圖。在直徑為100mm，高度為200mm的圓柱(材質為LY12)圓周面上，有三條螺旋槽，互成120度，槽寬36mm，深15mm。顯然，該零件的加工必須采用四軸聯動的加工中心才能能實現。

2 數控加工程序編制

　　2.1 繪制螺旋槽的二維展開匿

　　按照設計圖紙，利用MasterCAM軟件的二維幾何圖形設計工具，繪制螺旋槽的引導線-螺旋線的二維展開圖：

　　1)經過轉換計算后繪制如圖2所示的矩形，長為L=πXDXn=3.14159×100×2=628.3186(mm)，寬為H=TXn=100×2=200(mm)，式中D為螺旋線直徑(mm)，n為螺旋線圈數，T為螺旋線螺距(mm)。

　　2)繪制對角線，將上述矩形兩端點P1和P2用直線連接，并將所端點各延長30mm，以設置進退刀距離。

　　3)偏置直線P1P2，加工時采用直徑為20mm的端銑刀，由于槽寬36mm，可以采用二維外形銑削加工方法，分兩次銑出槽寬，將延長后的對角線采用單體偏置命令分別向上和向下偏置18mm，生成直線P3P4和P5P6即可，如圖2所示。

　　2.2 生成刀具路徑

　　1)生成二維外形銑削刀具路徑，利用MasterCAM二維外形銑削功能，選擇刀具路徑-外形銑削，選擇直線P3P4和P5P6進行串連，串連時注意兩直線串連方向應相反，選用直徑為20mm的端銑刀，設置刀具進給率為100mm/min，下刀速率為60mm/min，主軸轉速為2000r/min，分三層銑削，每次切深5mm。

　　2)置換軸法生成單條螺旋線刀具路徑，在刀具參數的選擇菜單中．設定旋轉軸功能有效，彈出圖3界面，在軸型式選項中，選擇軸之取代，取代方式是旋轉A軸取代原有的X軸，同時設定旋轉軸直徑100，生成出單個螺旋槽的四軸切削加工程序。

　　3)應用旋轉復制方法生成其他兩條螺旋槽的刀具路徑，選擇刀具路徑-下一頁-路徑轉換，設置旋轉角度為120，以原點為中心，對單個螺旋槽的四軸切削加工程序進行旋轉復制，生成其他兩條螺旋槽的刀具路徑，參數設置如圖4所示。

　　4)仿真實體驗證，設定工件的型式圓柱體圓柱之軸向”即A軸的軸向選擇x軸，圓柱的直徑即工件圓柱的直徑設定為100mm。設定第一點為0、第一二點200后單擊“確定”按鈕。仿真加工后的效果圖如圖5所示，圖6為后處理后生成的程序。

　　5)后處理生成實際應用的數控程序，目前由于多軸加工的數控機床型號繁多，所配置的控制系統不同，MasterCAM系統默認的后處理文件MPFAN.PST所生成的程序并不是所有機床都能識別的，必須對MPFAN.PST進行修改。參考相關文獻及機床說明書，通過對MPFAN.PST進行了必要的修改后，生成了螺旋槽的數控加工程序，如圖6所示。

3 數控實際加工

　　螺旋槽零件是在學校數控實訓創新基地的一臺配有FANUC 18M高速四軸立式加工中心(臺灣高峰850A)加工的，A軸為伺服驅動分度回轉軸，毛坯為直徑100mm的棒料，采用夾頂方式平行安裝于X軸。加工時X軸方向按工件直徑方向分度，X軸與A軸聯動，z軸為加工深度，分三層銑削，每次切深5mm。零件總加工時間約為45～60min。

4 結束語

　　和三軸數控加工相比，多軸加工能夠實現更復雜型面工件的加工，本文以螺旋槽的數控加工編程為例，利用MasterCAM自帶的置換軸法和刀具路徑的旋轉復制，將普通的三軸二維外形銑削刀具路徑轉換成四軸的螺旋槽刀具路徑，希望能為讀者更好地應用MasterCAM件的數控加工編程功能提供參考借鑒作用。