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1、Mastercam加工电极方法及注意事项刘越 摘 要本文通过使用Mastercam软件对面板电极的产生及加工过程的讲解，使读者对Mastercam编程有更深一层的认识，从而达到举一反三效果，对提高编程效率及编程质量有所帮助。关键词 Mastercam 电极 放电间隙1.概述模具的生产及加工往往离不开电火花成形加工。电火花成形是通过工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来去除多余的金属，以达到对工件的尺寸、形状和表面质量预定的要求。电极加工质量直接关系到模具的质量的好坏。本文通过介绍面板电极的产生及加工，使读者对使用Mastercam软件进行电极产生及加工应用有所帮助。2.工件
2、分析及工艺规划2.1工件分析如图1所示为某面板的电极图，用于加工面板镶件型腔，材料为紫铜。其中四周外形及中间大凸台带有1.5度的拔模斜度，其余外形及各深台带有0.6度的拔模斜度。由于型孔无法清角，可将型孔用线切割进行加工，同时又便于放电加工时排气。对于无法清角的部位，可由钳工进行手工修锉清角。2.2加工坐标原点图 1X：取模型的中心； Y：取模型的中心； Z：取底平面所在平面。2.3工艺分析先粗加工、再半精加工、精加工，最后清角。加工具体分析如下： 由于毛坯形状为一个立方体，所以在局部区域有较大的余量，首先要进行粗加工，粗加工是为提高生产效率，迅速去除多余材料，因此刀具要求有足够的强度，并尽量
3、选择一把直径较大的刀具。 根据电极材料尺寸25783及毛坯尺寸选择采用圆角半径R0.8直径F25的镶片铣刀。 采用外形及挖槽加工方式将各台阶面及外形多余量去除。 使用F10铣刀对各沉台及显示窗口的斜面进行去量加工。采用外形铣削及曲面等高外形铣削 使用F5铣刀对按键孔及小沉台进行去量加工 使用F8铣刀采用曲面等高外形铣削进行精加工，为防止扎刀，将各沉孔及不加工的型孔用曲面进行俢补。用F8铣刀对沉台进精加工 对各棱角R及显示窗斜面进行精加工，用F4球刀按曲面等高外形铣削 使用F3对按键孔及显示窗进行精加工，并对局部进行清角加工。 最后钻穿丝孔F6。3.电极模型生成首先作电极的模型，电极通常使用型腔
4、部位的模型进行镜像产生。而本例中使用另一种方式，通过布尔运算产生实体电极并对产生的模型作适应性处理，使其适合电极的数控加工和使用电极进行的电火花加工。3.1做出三维实体型腔镶件根据设计的型腔镶件二维图生成三维实体图，然后只保留了需要进行电火花加工部分，如图2所示为二维图图 2通过实体命令操作生成型腔三维图如图3所示图 33.2布尔运算产生电极实体用挤出（Extrude）命令产生一个实体，其面积大于型腔，高度大于型腔深度，所在上表平面与型腔上表面齐平，然后用布尔运算（Boolean）中的切割（Remove）命令生成一个电极实体，如图1所示，然后根据电火花加工放电间隙用抽壳（Shell）命令生成去
5、掉放电量的电极。3.3产生电极曲面新建一层，然后用实体产生曲面方式生成曲面电极，在用隐藏的方式将曲面的外表面全部隐藏，留下去掉放电量的电极曲面。再用旋转（Rotate）命令及平移（Translate）命令曲面中心平移到编程的原点，使其与工件放置在机床上时所设定的工件原点一致。3.4创建加工使用曲线单击主功能表绘图 曲面曲线（Curve）所有边界，技巧及注意事项1在布尔运算时，拾取中间实体时，系统将显示实体边界，所以一定要将光标在实体边缘移动使其变色再选择。也可以做中间实体时，将实体所在面的Z深度上设在高于型腔上表面0.001，这样既不影响产生的实体，而且又便于选择.。2不可以使用删除的方法将生
6、成实体所使用到的直线和圆弧删除，因为在重新计算实体时将要使用到。如果删除相关图形，则不能再进行实体重新计算，也就是不能进行任何参数的修改，实体特征的删除等操作。可以用隐藏命令对所有二维图形隐藏。3将实体变为曲面，这样可以保留原始图形，在以后计设或编程过程中还可以进行检查核对。另外，如果图形设计出了较大的差错，也可以重新创建。4可以使用平面进行边界线的创建，只需选择一次即可生成所有需要的边界曲线，而如果选择电极加工的曲面进行边界线的绘制，则需要多次地单击，并且极易出错。4.电极粗加工用F25铣刀进行通过轮廓铣削（Contour）进行去量加工，通过选取各凸台面所在的曲线对凸台面及外形进行去量加工。
7、底面加工到位，侧面预留量为0.2；转速为3000（r/m）；进给1500（mm/min）；最大Z轴进给量为0.6(mm)。若不做二维图，也可以用曲面挖槽（Pocket）进行加工，其特点简便快洁，但运行时间较长，并且要将各沉台密封，防止扎刀。用F10铣刀左右两边大沉台及显示窗使用二维挖槽铣削（Pocket）进行去量。选择加工轮廓为腔的小端尺寸，转速为2000（r/m）；进给800（mm/min）；最大Z轴进给量为0.5(mm)；预留量为0.2。用F5铣刀对按键孔进行去量，采用轮廓铣削（Contour）中的螺旋式渐降斜插方式，转速为2000（r/m）；进给300（mm/min）；最大Z轴进给量为0
8、.2(mm) ；预留量为0.2。并用曲面等高外形铣削对显示窗口的斜面进行去量加工。5.电极精加工用F8的铣刀对整个曲面进行精加工，选择曲面时将各沉台、窗口用曲面修补，如图所示4，然后使用曲面等高外形（Contour）加工。转速为2000（r/m）；进给1000（mm/min）；最大Z轴进给量为0.1(mm)。图 4用F4球刀按曲面等高外形对各R及显示窗斜面精加工，转速为3000（r/m）；进给1000（mm/min）；最大Z轴进给量为0.1(mm)。用F3铣刀对按键孔精加工，选用二维轮廓铣削（Contour）中铣斜壁，并对显示窗进行局部进行清角加工，转速为2000（r/m）；进给800（mm/
9、min）；最大Z轴进给量为0.05(mm)。 最后用钻头F6穿丝孔。最后数控成形如图5所示。图 5技巧及注意事项1 Pocket（挖槽）是加工中去除材料非常有效的一个加工方式。在加工中，开放式的挖槽或者外形需要挖槽的时候，可以指定从毛坯外部下刀。但如果要在封闭的区域进行挖槽加工，下刀就成了特别需要注意的问题了。通常采用螺旋式或者斜插式下刀的方式进行下刀。但有时可以先钻下刀孔，然后指定下刀点在预钻孔的位置进行下刀。这时只要在选取加工区域时，多选择一个点，这时刀具将从这个点下刀。这个点可以通过输入点的坐标方式给定，也可预先绘制一个点，以供后面选择。 2当图形简单并带有固定的脱模斜度时，可以使用二维
10、刀路的轮廓铣削（Contour）及挖槽铣削（Pocket）进行加工。需注意的是如果轮廓线位置并不是所需的锥角参考位置，请先在参考位置的高度层生成一个轮廓线再做锥角铣削。3“一寸短，一寸强”，指机床上加工刀具安装尽量短。因为安装在机床上的刀具本身就有如一条悬臂，主要切削作用力都落在自由端上。根据物理公式证明，其偏值与指数与刀具的长度成正比。刀刃上的偏置值是造成各种负面影响的主要原因，例如造成刀具的颤动，摇摆和冲击负荷，而降低刀具的长度是控制刀具偏置最好方法。4使用刀具路径转换在选择加工对象很复杂的情况下，只需做一次的选择就能生成其他对应的程序，这样可简化编程。另外当模型只有一部分，未作完整时，也
11、可以通过路径转换复制编程加工完成所有的加工。如本例电极按键孔加工就使用刀具路径转换功能中的平移（Translate）完成其它按键加工。5过切检查过切是Mastercam经常会发生的问题。过切可能出现在多曲面开粗，光刀，刀路修剪，外形，挖槽时，即使各种参数设定、立体图都正确，也有可能发生，有些是软件本身的失误，最好的检查方法是将刀路进行实体模似一遍，在各视图反复检查，没有检查的刀路程序决不允许上机。此外外形铣削时，下刀位置选择不当，也会过切，只改变下刀位置，即可避免。6根据曲面特点及MasterCAM精加工刀路特点，可采取分区域加工，即将浅平面与陡斜面分开加工，平坦的表面选择平行刀路加工，陡峭的
12、表面选择等高刀路加工，这样加出的曲面表面粗糙度小。6.总结尽管高速加工发展迅速，但电火花在复杂模具中的作用是不可代替的。电火花应用于不便于直接切削加工的成型的部位，例如深窄小型腔，尖角，窄缝沟槽，深坑等处的加工。紫铜做为常用的电极材料，适用于加工一些形状复杂，要求精度高和表面粗糙度要求低的型腔加工。紫铜的硬度很低，是比较容易加工的材料，可以选用高速钢铣刀进行加工，而且其主轴转速和进给速度都可以快一点。加工电极的刀具路径安排一般是较大平底刀进行粗加工小的平底进行清角加工球头刀精加工。此外电极的成型部分以下还有一段距离的安全余量和校调基准。由于紫铜材料价格较高，所以在加工前应将电极材料切割成与电极形状接近的形状，在粗加工时，使用限制毛坯方式进行加工，以减少空走刀。电极在造型时，还可以直接截取型腔相对应部分进行镜 像产生，此时电极的形状与与型腔相同，但需注意的 电火花加工时有放电间隙，这种放电间隙一般为0.20.5mm, 而精电极的放电间隙为0.050.15，这种放电间隙一般无须更改电极模型文件产生准确尺寸的电极，而是通过在加工中设置将为负余量值来实现的。另外还可以用实体抽壳方法去掉放电间隙直接生成电极，从而避免平底刀在加工曲面时不能进行负余量设置。参考文献王红卫 MasterCAM 数控编程实用数程 清华大学出版社郭肇强 Mastercam v10 塑料注射模模具制造实例 机械工业出