一、蜂窝材料简介

蜂窝材料是一种复合材料，又称蜂窝芯结构材料。蜂窝芯结构是一种夹层结构，其夹芯层由一系列六边形、四边形或其他形状的形似蜂窝的孔格组成，并在夹芯层的上下两面胶接（或钎焊）上较薄的面板/蒙皮。蜂窝材料因其因其高比强度、高比刚度、抗冲击、抗疲劳、吸能、热稳定性好、绝缘性能和透电磁波等一系列特性而广泛应用于各行各业。

铝合金蜂窝芯材料

二、蜂窝材料的加工方式

蜂窝材料虽然拥有其他结构材料所不具备的各种优势，但其力学性能特殊，横向刚度 很小，故其加工较为困难。目前蜂窝材料的加工方式主要有以下两种：

1、基于高速的五坐标数控机床加工，其原理与通用的数控加工方法基本相同，区别在于加工刀具有所不同。这种工艺方案曾在较短时间内解决了蜂窝加工的难题，使新材料能较快投入工程应用，在蜂窝材料使用量不大的情况下基本能满足工程需求。但是随着蜂窝材料的使用量增大，其缺陷也日益明显，主要表现为加工效率低下、质量隐患严重、环境污染严重等方面。

传统门式五坐标数控机床

2、基于超声波机床加工，是当前最先进的加工技术。超声波机床的切削原理不同于普通机床，它是通过超声波发生器产生超声振荡波，经换能器转换成超声机械振动来切削工件的一种机械加工设备。其机床结构切削刀具及切削方式与常规的数控铣床有一定的差别：除了五坐标机床具有的X、Y、Z、A、C这5个轴外，还有1个用于控制匕首刀刃口方向及盘片式刀旋转的B轴。因此，超声波机床加工蜂窝材料的切削方式也不同于普通的铣削方式。目前，基于超声波机床加工芳纶纸蜂窝的切削方式及对应的刀具主要有两种：V形切削方式和盘片式切削方式，对应的刀具分别为匕首式刀具和盘片式刀具。V切削方式是机床的主轴不旋转，通过刀具沿主轴方向的振动来切割工件，对应的刀具为匕首式刀具。在粗加工时采用 V 形切削方式，主要在粗加工型面或大余量去除材料，以及精加工轮廓的时候使用。盘片式旋转切削方式是刀具沿法向振动的同时B轴旋转，通过很小的振幅(约 0. 02 ～ 0. 04 mm)去除余量，对应的刀具是盘式片刀，该类刀具通过法向振动及旋转用于去除匕首刀切割后在工件表面留下的锯齿状余量，最终将工件表面按工艺要求修整成所需的表面或型面。

匕首式刀具

盘片式刀具

三、超声波加工编程的困难

超声波机床加工蜂窝材料，虽然其无论是加工质量还是加工效率都有了大幅度的提升，极大促进了蜂窝材料在工业上的推广应用。但是由于超声波加工的原理以及刀具结构，与传统的数控铣削加工有着很大的差别，尤其是匕首式的刀具，完全不同于传统的数控铣刀。这就造成了在编程工程中的种种困难，比如如何去除圆柱形刀具与匕首式刀具形状不同造成的编程尺寸与实际加工尺寸的误差；匕首式刀具的刀刃与刀背宽窄不一，需要通过机床不断旋转调整刀具偏角，保证始终利用刀刃部分对产品进行加工，同时刀背部分不会对工具表面造成损伤；匕首式刀具下窄上宽，在加工深度较大时需要更有效的控制刀具，防止刀具破坏工件；以及如何通过模拟仿真更加真实的模拟出生产加工过程等。

四、Mastercam在超声波加工蜂窝材料中的应用

Mastercam软件作为世界上最早的CAM软件之一，在将近40年的发展历史中，不断的创新、进步，目前是世界上使用者最多、功能最全面、操作最简洁、性价比最高的CAM软件。Mastercam软件一直关注着市场上最先进的加工技术以及最突出的技术难点，致力于通过CAM软件为解决这些技术难点提供更多的帮助，为广大机加工从业者朋友提供更好的服务。

经过多年的发展与更新，Mastercam软件的高级动态铣削技术、统一的多轴刀路功能、先进的模型设计功能、完善的模拟仿真功能等功能模块，可以完美的解决多轴加工中遇到的各种编程难题。

同时，经过反复的测试和修改，对于超声波机床加工蜂窝材料编程中的各种困难，Mastercam也已经形成了整套的解决方案，可以更好的降低编程问题带来的加工误差和工件、机床以及刀具的损耗，通过编程大幅提高超声波机床加工蜂窝材料的加工效率和精度，进一步促进蜂窝材料在工业上的推广应用。