Mastercam在加工中心的應(yīng)用及實(shí)例分析

Mastercam是美國(guó)CNC Software公司推出的基于PC機(jī)平臺(tái)的CAD／CAM 一體化軟件系統(tǒng)，由于其卓越的設(shè)計(jì)及加工功能，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、家電、汽車、航空和造船等領(lǐng)域。它能完成零件的幾何造型，刀具路徑生成、加工模擬仿真、數(shù)控加工程序生成和數(shù)據(jù)傳輸，最終完成零件的數(shù)控機(jī)床加工。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的幾何設(shè)計(jì)到加工制造的CAD／CAM 一體化，使企業(yè)通過(guò)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期而取得明顯的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

一、Mastercam數(shù)控加工基本步驟

用Mastercam實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的過(guò)程如圖1所示。由圖1可知，基與Mastercam的技術(shù)支持，在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件的過(guò)程，主要分為幾個(gè)階段：

1.零件的造型

Mastercam可以通過(guò)三種途徑來(lái)完成零件的造型。在實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)具體實(shí)際情況選擇零件的造型:

（1）由系統(tǒng)本身的CAD功能來(lái)造型。

（2）通過(guò)系統(tǒng)提供的DXF、PARASLD、VDA、CADL、STL、DWG等標(biāo)準(zhǔn)圖形接口，把其他的CAD軟件建立的模型轉(zhuǎn)換成本系統(tǒng)的圖形文件，實(shí)現(xiàn)圖形文件共享。

（3）通過(guò)系統(tǒng)提供的ASCⅡ圖形轉(zhuǎn)換接口，把經(jīng)過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或掃描得到的實(shí)物數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成本系統(tǒng)的圖形文件。

圖2中的曲面造型綜合實(shí)例圖是通過(guò)Mastercam自身的CAD功能建立的。

2.分析并確定加工工藝

合理確定加工工藝對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工具有極為重要的意義。其內(nèi)容包括以下幾方面：

（1）分析零件的幾何形狀特點(diǎn)并選擇合適的加工方法。Mastercam系統(tǒng)提供了很多粗、精加工的方法，諸如挖槽、殘料粗加工，等高外形、環(huán)繞等距精加工等。

（2）根據(jù)零件的技術(shù)要求如表面粗糙度要求，以及加工方法選擇合適的刀具、夾具以及切削參數(shù)，分析并確定加工工序，編寫加工工序表。

3.CAM模塊數(shù)控編程

系統(tǒng)提供了八種曲面粗加工和十種曲面精加工方式。實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)具體情況和加工經(jīng)驗(yàn)，合理選擇加工方式，然后確定刀具和切削用量。

4.實(shí)體切削仿真

生成加工路徑以后，可以用Mastercam軟件的實(shí)體切削仿真來(lái)檢驗(yàn)刀具路徑的正確性，在計(jì)算機(jī)上模擬實(shí)際切削過(guò)程，顯示材料去除過(guò)程和進(jìn)行刀具干涉檢查，檢驗(yàn)生成的刀具路徑是否滿足要求，驗(yàn)證切削后的零件表面情況。

5.后置處理

對(duì)于刀具路徑，數(shù)控機(jī)床無(wú)法直接識(shí)別。所以必須要進(jìn)行后置處理，即將刀具路徑生成數(shù)控機(jī)床能夠識(shí)別的代碼。不同的機(jī)床能識(shí)別的數(shù)控代碼不盡相同，所以不同的機(jī)床要采用不同的后置處理方式，將自動(dòng)生成的數(shù)控代碼進(jìn)行必要的處理后，就能傳輸?shù)綑C(jī)床進(jìn)行加工。常用的后置處理軟件有CIMCOEDIT、IMS.IMSPOST等。生成的程序頭和程序尾一般需要根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)的修改，如M06換刀指令，G43長(zhǎng)度補(bǔ)償，G54-G59工件坐標(biāo)系的選擇，切削液的開(kāi)關(guān)等都需要核實(shí)無(wú)誤才可進(jìn)行加工，有些時(shí)候還可以根據(jù)操作者自己的喜好選擇添加或者刪除一些程序，例如，在程序尾在無(wú)干涉的情況下加入G28Y0，以便于測(cè)量和裝夾。

6.機(jī)床加工

數(shù)控機(jī)床利用本身的RS-232串行借口，將計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床連接起來(lái)，如在機(jī)床DNC模式下，用CIMCOEDIT做后處理的，CIMCOEDIT軟件菜單選擇機(jī)床通訊點(diǎn)發(fā)送，就可以正式加工。當(dāng)然，軟件的參數(shù)必須要跟機(jī)床的參數(shù)一致：機(jī)床通訊-設(shè)置-與機(jī)床參數(shù)O/I設(shè)置一致，如波特率和停止位等。

二、CAM模塊數(shù)控編程實(shí)例

圖2中的曲面加工綜合實(shí)例圖是通過(guò)Mastercam自身的CAD功能建立的。下面主要介紹該例內(nèi)部三維型腔的粗加工的數(shù)控編程。

三維型腔主要幾何元素包括凸字形內(nèi)輪廓、內(nèi)圓、輪轂及內(nèi)方槽四部分組成，系統(tǒng)提供了平行銑削、挖槽粗加工、等高外形、殘料粗加工鉆削式加工等八種不同粗加工的方法，本例可以采用最常用的挖槽加工來(lái)完成三維型腔粗加工的編程。筆者采用挖槽加工。選擇菜單“刀具路徑”-曲面粗加工-粗加工-挖槽加工命令，打開(kāi)挖槽粗加工模組。選取10.0mm平刀，快速去除毛坯材料。在彈出的曲面粗加工視窗口選擇“曲面加工參數(shù)”選項(xiàng)卡，設(shè)置下刀位置為2.0，參考高度為5.0mm，加工預(yù)留量為1.0mm，如圖3所示。通過(guò)設(shè)置挖槽參數(shù)卡和粗加工參數(shù)選項(xiàng)卡的相應(yīng)參數(shù)，分別如圖4和圖5所示。產(chǎn)生的刀具路徑和粗加工后的實(shí)體仿真效果如圖6所示。

總之，Mastercam作為基于PC平臺(tái)的CAD/CAM軟件，對(duì)硬件要求不高，可以在普通計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，能夠滿足2～5軸的連動(dòng)加工，較好地解決了目前中小企業(yè)的數(shù)控加工問(wèn)題。將它融于職業(yè)教育教學(xué)過(guò)程中，真正做到與企業(yè)零距離，對(duì)促進(jìn)職業(yè)教育改革，數(shù)控加工行業(yè)高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)具有重要的意義。

(作者單位：杭州汽車高級(jí)技工學(xué)校)