MasterCAM凹槽加工的刀具间距设定

    MasterCAM软件是美国CNC Software，INC所研制开发的基于PC机平台的CAD／CAM一体化软件，是最经济有效率的全方位的软件系统。在CAD／CAM软件市场占有率多年排名第一。

    利用MasterCAM软件进行凹槽铣削刀具路径的自动生成及规划是目前制造业重要课题。本文主要探讨针对多边形平底凹槽铣削，在没有残留材料条件下，对刀具间距设定最佳尺寸，寻求最短刀具路径，以降低切削时间。

    MasterCAM平面铣削方式可分为环状铣削(Spiral)及往复式铣削(Zigzag)两种。又细分类为七种切削方式：(1)双向切削；(2)等距切削；(3)环绕切削；(4)环切并清角；(5)依外形环绕；(6)螺旋切削；(7)单向切削。往复式铣削之双向切削较单向切削常被人们使用，因其切削优点是当切削时往复来回方向铣切，减少提刀次数，较节省加工时间。

    1 移除残留材料方式

    不管是环状或往复式铣削，最常见铣削问题之一是切削时会有残留材料，移除残留材料是铣削重要步骤之一。解决残留材料方法，不管是环状还是往复式铣削，调整两相邻刀具路径间距(Cutter Pass Distance)大小，避免残留材料发生。如图1及图2所示。

    一般而言，当两相邻刀具路径间距为直径时，环状铣削将比往复式铣削较易产生残留材料，如图3及图4所示。

    图3 环状铣削产生残留材料

    往复式双向切削时，两刀具间距若为直径时(即切削直径间距百分比为100％)如图5，切削时间最短，但会有残余材料。如要消除残余材料，必须缩短两刀具间距。但缩短太多，又会使路径增长，增加切削时间。因此，切削间距应为多少必须通过计算确定。

    2 切削间距大小计算

    在平行铣削中，两刀具粗切直径间距百分比一般为60％～75％。直径间距百分比越大表示两刀具间距越大，刀具路径越短，切削时间相对也越短，但应该以不产生残留材料为前题。针对一个多边形平底凹槽，以双向方式铣削，不残留材料所需之刀具直径与切削间距大小之间关系如下：

    如图6所示：D为刀具直径；E为双向铣削中平行相间重叠距离；P为刀具切削间距大小(刀具轴心间距离)；θ为多边形某一边与平行铣削方向(水平方向)之间最小夹角。则

    图6 平行相间重叠距离及刀具切削间距大小

    凹槽铣削之两相邻路径间距大小，可决定路径长短，影响铣削时间。由以上计算可知，刀具切削间距P越小，刀具直径百分比S越小，增长刀具路径，铣削时间越长。