CAXA与Mastercam在平面数控铣加工中质量与效率的比较研究

摘 要：文章以平面数控铣加工为例，借助CAXA，MASTERCAM9.0软件，采用相同的平面加工方法和有关参数，对两种软件在加工表面质量、加工效率等特性进行了理论分析和实验研究，以便寻求更好的造型、数控程序生成的方法，为同类的平面加工提供一些借签。

关键词：CAXA；Mastercam；平面加工；质量；效率；比较

1 概述

为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产向缩短周期、降低成本、提高生产质量方向发展。在机械制造领域，计算机技术和机械制造技术的相互结合与渗透，产生了计算机辅助设计与制造（Computer Aided Design and Manufacturing），这样的一门综合性应用技术，简称CAD/CAM。

它具有效率高、功能强，加工质量高等特点。文章主要是通过 CAXA＼Mastercam的运用，使我们掌握零件的绘制、模拟加工，数控程序的生成。从而学会CAXA＼Mastercam在加工中的应用，并学会在不同使用场合上选用不同的软件的方法。

如何使数控软件生成的程序能提高平面的加工质量和效率是数控铣加工技术的重点和难点问题。在相关的研究文献报道中，深入、系统、综合的研究基于CAD/CAM的数控平面加工质量和效率者尚不多见，以致人们难以根据被加工平面零件的具体情况，正确选用软件进行程序的生成，也就难以满足提高质量和效率、降低成本的要求，文章就是基于上述问题进行的一些探讨。

2 毛坯设置

在数控铣床上加工图1工件。毛坯为35X35X30半圆柱体，以它为载体进行理论实验加工。

3 加工参数选择

粗加工刀具选用平头铣刀，精加工选用球头铣刀。

3.1 切削用量的选择

平面铣加工时，加工参数如表1所示。

3.2 走刀方式的选择

往复式走刀方式：加工轨迹从起始点到终点，再回到起始点，切削效率高。但由于在往复形成逆、顺铣交替进行，影响了表面加工粗糙度和精度，故常用于粗加工。

单方向走刀方式：加工轨迹从起始点到终点后，调转走刀方向回到起始点，再到终点，如此连续进行。其加工痕迹一致，表面加工质量高，但其切削效率低，故多用于零件的精加工。

3.3 切削精度和余量的选择

平面粗加工时，常用加工公差为0.05-0.025mm，粗加工预留量一般为0.2-0.5mm。

平面精加工时，一般选球头刀，常用加工公差为0.005-0.025mm，工件小、精度要求高，则其公差、进刀量、进给率均应取小些，反之亦然。

4 选择加工方法

文章是研究CAXA，Mastercam9.0两种软件的质量与效率的，因此可选两软件的共同加工方法：（等高粗/等高精）加工，这样便于进行比较。而且为了便于比较，本次研究在所有参数选择上是一致的。

5 加工结果

针对以上用同种加工方法，在设置参数相同情况下，从以下两方面分析与比较。

（1）表面精度分析。

Mastercam9.0（往复） Mastercam9.0（单向）

从图4、5所示对比中可以看出来：采用Mastercam9.0软件加工出来的表面纹理流畅均匀，质量较好；采用CAXA制造工程师加工出来的表面纹理较为粗糙，质量不够高。得出：无论是采用（往复）加工，或者采用（单向）加工。Mastercam9.0比CAXA制造工程师，理论加工质量要高。CAXA制造工程师在加工过程中有抬刀动作，加工不连续。而Mastercam9.0在加工过程中几乎没有抬刀动作，这是它们表面质量差别的主要原因。

（2）加工效率分析。

从表2中可以看出：无论粗加工时间、精加工时间、总加工时间，往复、单向加工。Mastercam 9.0加工效率要好于CAXA制造工程师。CAXA制造工程师之所以理论加工时间上较长，是因为与它的走刀路线有关的，我们给出他们的走刀路线图，如图6、图7所示。

图6中A-C-D-B-A-B-D-C-A；几乎没有抬刀动作；A-C-D-B-A；没有抬刀动作。

图7中A-B-D-E-G-H-J-K；抬刀到B点；B-C-E-F-H-I-K-L；后抬刀到A点重复以上路线，在加工过程中因为有抬刀动作再加上有空行程，是造成加工时间长的原因。A-B；抬刀到D点；D-E；抬刀到G点；G-H；抬刀到J点；J-K；抬刀到B点；B-C；抬刀到E点；E-F；抬刀到H点；H-I；抬刀到K点；K-L再回到A点，再次按照以上路线循环；有抬刀动作和空行程，是造成加工较长时间的原因。

（3）另外从图2所示加工轨迹上也可以看到：用CAXA制造工程师所生成的粗精加工轨迹在相同条件下比Mastercam 9.0生成的轨迹要稠密，也是造成加工时间较长的原因。

7 结束语

（1）在采用等高加工方法进行平面加工时：Mastercam 9.0在质量与效率上要优于CAXA制造工程师。

（2）Mastercam是基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有很强的加工功能，该软件零件设计造型功能不是很强大，因此应有必要结合CAXA工程师软件较强大的设计造型功能和易学易用的特点，对零件进行设计造型和加工编程的工作。

（3）在CAXA制造工程师环境下将MXE类型文件转换成X_T类型的文件：在CAXA制造工程师环境下做出图形，再启动主菜单的“文件”-“另存为”，系统弹出文件另存为对话框，单击“保存类型”对应的下拉列表框，选择保存文件类型为“X_T”格式，再输入文件名，单击保存按钮，将文件存储在预定的目录中，MXE类型文件将成功转换成X_T类型文件。再在有Mastercam9.0情况下直接单击文件，即可打开文件进行图形轨迹的生成。验证得知，这是复杂零件的很好的一种造型、轨迹生成方法。

（4）在验证过程中，我们用Mastercam9.0生成的程序从新放到CAXA制造工程师中再进一步生成程序，结果往复加工用了（150分中）、单向加工用了（168分钟），他们和原来在Mastercam9.0下生成的加工时间往复加工（2时13分34秒）、单向加工用（2时28分33秒）相比，得出结论：CAXA制造工程师比Mastercam9.0加工时间分别多了12.30%和13.09%。这是CAXA制造工程师软件本身比Mastercam9.0软件生成程序加工慢的比率。

参考文献

[1]孙江宏，陈秀梅.MastercamCAD/CAM实用教程[M].北京：科学出版社，2002.

[2]陈贵银.CAXA的三维设计与数控加工[J].机床与液压，2003（6）.

作者简介：刘晓超（1981，11-），男，河南焦作人，本科学历，河南工业和信息化职业学院讲师、数控技师，现从事机电工程技术的教育教学与研究工作。