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MAC Machine公司的首席程序員Randy Barbe先生在獲得CAM軟件的最新版本一兩個星期前，經(jīng)銷商就打電話給他，提醒他新版本的CAM軟件有些新特性非常適合其工廠。Barbe先生幾乎每天都會在新軟件上面花一些時間，通過實例工作，并對現(xiàn)有的加工任務(wù)實施最有前景的刀具路徑，直到充分了解它可以如何來幫助自己。

MAC Machine公司的管理層鼓勵Barbe先生花時間去研究廠里軟件和設(shè)備的先進(jìn)功能，因為廠里的業(yè)務(wù)性質(zhì)復(fù)雜。該公司專業(yè)從事先進(jìn)的機(jī)械加工，主要生產(chǎn)外科植入系統(tǒng)、醫(yī)療診斷設(shè)備以及軍用和商用的飛機(jī)部件和組件。該廠引以為傲的事情就是有能力承接別人不愿考慮的項目，而在這一努力中，新CAM軟件的特色和能力所帶來的功能絕不可小覷。

圖1 ?單個鋁坯加工成的工件

這是在2008年的情況，當(dāng)時Barbe先生第一次接觸到Mastercam X4(由康涅狄格州托蘭鎮(zhèn)的CNC Software公司所開發(fā))，該軟件及時地幫助他解決了航空零件制造的困難。更重要的是，Barbe先生所掌握的加工該零件的新的軟件功能在稍后加工類似的元件時派上了用場，從此加工這種元件便成為該廠的一個新特長。

該復(fù)雜工件具有深、薄壁、刻紋腔等特點(diǎn)，必須以單個鋁坯進(jìn)行加工。為此，廠里需要有一種方法來安全地固定住薄壁，準(zhǔn)確地控制需要達(dá)到深腔內(nèi)部的細(xì)長刀具。在CNC Software公司和松浦(Matsuura)制作所株式會社的經(jīng)銷商Methods Machine Tools(位于馬薩諸塞州薩德伯里鎮(zhèn))的幫助下，Barbe先生開發(fā)了精密數(shù)控加工工藝，使用一個五軸松浦MAM72-63V多托盤系統(tǒng)。他把高切削率刀具路徑應(yīng)用于Mastercam的CAD模型，然后引進(jìn)到CAMPlete TruePath軟件里，在加工之前先進(jìn)行驗證并優(yōu)化工藝流程。客戶對這一結(jié)果感到滿意，松浦機(jī)械制作所為此曾宣布該廠為其2008年國際五軸機(jī)加工比賽的優(yōu)勝者。

該項目是該廠生產(chǎn)的類似工件系列中的第一種，Barbe先生稱該工件系列為“拱出件”。這些復(fù)雜的工件通常是鑄件，因為其內(nèi)部加工困難，但鑄造模具往往在它們準(zhǔn)備退役之前就已經(jīng)斷裂或磨損。這就會使制造商面臨這樣的問題：不斷修復(fù)老齡模具或購買可能多年都無法收回成本的新模具。

MAC Machine為其客戶提供了省錢的選擇：從整坯料“拱出”工件。事實上，只要這些模具沒有報廢，許多客戶就繼續(xù)在車間開發(fā)加工工藝用來加工老式模具鑄造出來的工件，。所以這是一個雙贏的好事：客戶不必?fù)?dān)心把錢花在用于“夕陽零件”的模具上，而廠里也不必為鑄件交付問題擔(dān)心。此外，客戶設(shè)計修改零件也不必?fù)?dān)心有關(guān)重建模具系統(tǒng)的問題。

生產(chǎn)這種零件，關(guān)鍵的好處是能夠使用快速去除大量殘留物的刀具路徑。Barbe先生說，廠里的第一個“拱出件”獲了獎，但如果沒有Mastercam軟件的五軸刀具路徑的幫助很難加工。“時機(jī)掌握得很好，因為這是當(dāng)CAMplete出了第4版時，Mastercam也在其新版本中集合了先進(jìn)的多軸刀具路徑，”他回憶道。“如果沒有這些刀具路徑，我將不得不為這零件吃許多苦。整個算法都是非常有用的。”他補(bǔ)充說，如果該刀具路徑當(dāng)初不執(zhí)行他所要求的方式，他可以在固體工作中進(jìn)行清理，改變表面混合方式或采用其他操縱功能，以便CAM軟件能生成更清潔的刀具路徑。

Barbe先生還列舉了其他一些CAM軟件功能，它們都有助于生產(chǎn)“拱出件”所需的高切削率機(jī)加工：

(1)Microlifts：包含在Mastercam的二維動態(tài)銑削刀具路徑中。用于型腔銑削。Microlift的特點(diǎn)是能把刀具縮回到很小的、用戶定義的距離，0.01?in(1?in=0.254?cm)或0.02?in，而不是當(dāng)程序要求動作時從型腔里完全縮回。這最大限度地減少了空切，在加工過程中盡可能多的保持刀具的工作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)率。

(2)對順銑的監(jiān)控：軟件監(jiān)控并調(diào)節(jié)刀具的吃勁狀態(tài)，以避免刀具上的壓力過大，特別是當(dāng)它到達(dá)角落時。減少吃勁，防止撞擊到死角損壞刀具或工件，或把工件撞出夾具。這對于在進(jìn)給時刀具在同一方向旋轉(zhuǎn)的順銑尤其有效。

(3)夾具設(shè)計：Barbe先生使用該軟件的CAD模塊設(shè)計夾具，兩個夾具把工件牢牢固定，按照所要求的獨(dú)特行進(jìn)角度推出工件，以盡量減少多軸加工中的步驟。

(4)模擬：Barbe先生可以在同一CAM編程環(huán)境中把零件、夾具以及刀具路徑形象化。該軟件的驗證功能還提供一種顏色編碼表示法，表示多少材料已經(jīng)在制造中的某一指定階段被切削掉。他將此信息保存為STL文件，這樣他以后便可以調(diào)用而不必重新生成它。“我們保存了STL文件并在下一次作業(yè)中運(yùn)行它們。”他解釋說。“等我們做好的時候，就會有一個完整的工件視覺模型。我們使用這些文件來找到凹痕、裂口和不適當(dāng)?shù)牡毒呗窂礁采w層。”

圖2 ?Mastercam X4 CAM軟件截圖

Backplot是另一種常用的模擬功能。它可為Barbe先生提供刀具運(yùn)動的所有電腦動畫和最接近實際的加工時間。

Barbe先生說，這些功能都提高了車間工作的質(zhì)量，比如裝夾更快，周期時間更短，減少了刀具破損和機(jī)械事故。“我們一直很依賴它，以至于我們新雇用了第二個程序員，現(xiàn)在還要第三個。”他說。

雖然他目前還沒有看到其他零件和原來獲獎的“拱出件”一樣復(fù)雜，但Barbe先生說他可以用大約一半的時間生產(chǎn)這樣的部件。無論如何，他為了這種零件掌握了新的軟件功能，并通過提高其他類似項目生產(chǎn)力，為公司節(jié)省了大量開支。總之，花時間學(xué)習(xí)是最好的投資。

除了贏得松浦株式會社的2008年國際五軸加工比賽以外，開發(fā)這個復(fù)雜航空零件的加工工藝還使得MAC Machine能夠承擔(dān)加工類似零件的任務(wù)，幫助客戶避免更換或修理老化的鑄造模具。

此零件在五軸松浦MAM72-63V上加工，用的是Mastercam X4軟件生成和CAMplete TruePath軟件驗證的程序。無論是獲獎的航空零件，還是其他“拱出件”，都具有這樣的特點(diǎn)：洞很深，會引發(fā)刀具間隙問題。Mastercam軟件的動態(tài)銑削刀具路徑包括一種microlift功能，是能把刀具縮回到用戶定義的很小距離，而不是完全從型腔里收回。這最大限度地減少了空切，保持刀具與工件的接觸，盡量保持機(jī)加工常規(guī)狀態(tài)。該程序在Mastercam X4里完成后，引入Camplete Truepath軟件，經(jīng)過核查和高精度優(yōu)化，再投入使用。