MasterCAM在數(shù)控編程教學(xué)中的應(yīng)用

曹世忠

（山西省工業(yè)管理學(xué)校，山西 太原 030012）

0 引 言

目前，機(jī)械制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)字控制技術(shù)與數(shù)控機(jī)床，給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了巨大的變化。數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)。新世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)就是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。基于數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的重要性，國(guó)內(nèi)中職學(xué)校均陸續(xù)在機(jī)械類專業(yè)開設(shè)了數(shù)控相關(guān)課程。但由于教學(xué)條件的限制，許多學(xué)校大部分時(shí)間傳授理論知識(shí)，而不能有效地將理論付諸于實(shí)踐。很多學(xué)校培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位不能很快地獨(dú)立完成在數(shù)控技術(shù)方面的工作任務(wù)，因此，如何改善和提高數(shù)控專業(yè)課程的教學(xué)效果，使學(xué)生能學(xué)有所練、學(xué)用結(jié)合，是數(shù)控專業(yè)教學(xué)工作面臨的一個(gè)難題。在學(xué)校的數(shù)控教學(xué)中，學(xué)生如何能夠編制正確的數(shù)控程序，在進(jìn)入數(shù)控實(shí)訓(xùn)基地實(shí)訓(xùn)之前能夠掌握基本的加工和操作常識(shí)一直是教學(xué)中的難點(diǎn)，MasterCAM的CAD/CAM功能剛好能夠解決這個(gè)問(wèn)題。學(xué)生利用MasterCAM在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行CAD繪圖和自動(dòng)編程、并能動(dòng)態(tài)模擬加工軌跡、實(shí)體驗(yàn)證、后處理，這些功能對(duì)學(xué)生掌握數(shù)控加工工藝，程序編制以及體驗(yàn)實(shí)際操作情景起到了非常重要的作用。學(xué)生通過(guò)軟件的學(xué)習(xí)，有效提高了學(xué)習(xí)興趣和數(shù)控編程能力。MasterCAM的具體功能及應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

1 利用MasterCAM進(jìn)行程序識(shí)讀、校驗(yàn)和有效提高手工編程能力

數(shù)控程序的手工編制是計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)控編程的基礎(chǔ)，利用MasterCAM軟件進(jìn)行數(shù)控加工自動(dòng)編程最終也還要經(jīng)過(guò)后置處理轉(zhuǎn)換成NC程序代碼。對(duì)于中職學(xué)生而言，要想能夠正確識(shí)別軟件生成的NC程序，必須有扎實(shí)的手工編程基礎(chǔ)。但數(shù)控指令枯燥、不易記憶，編寫的程序在理論教學(xué)中又得不到加工驗(yàn)證，學(xué)生無(wú)法得知程序的正確性，從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，手工編程實(shí)際效果較差，提高緩慢，同時(shí)，對(duì)同一零件編程，不同學(xué)生編寫的程序會(huì)有多種，老師批改作業(yè)、檢查學(xué)生掌握情況也較為繁瑣和困難，因此要使學(xué)生的手工編程能力有效提高，利用MasterCAM軟件生成的程序來(lái)讓學(xué)生識(shí)讀并校驗(yàn)，是讓學(xué)生熟悉并掌握NC程序手工編制基本原理的一個(gè)重要途徑。學(xué)生只要識(shí)讀NC代碼，通過(guò)加工軌跡校驗(yàn),NC程序的結(jié)果就能夠非常直觀地仿真，進(jìn)而可以非常直觀地理解NC程序的每一個(gè)指令的具體動(dòng)作和含義，有效提高手工編程能力[1]。

2 利用MasterCAM軟件設(shè)置工藝參數(shù)有效提高工藝編制能力

MasterCAM軟件有著強(qiáng)大的工藝編制功能，它與學(xué)生在數(shù)控專業(yè)課程中關(guān)于工藝方面的知識(shí)完全一致。學(xué)生在MasterCAM軟件中若想編制一個(gè)合格的加工程序，必須綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的如《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《數(shù)控加工工藝》、《數(shù)控編程》等課程的相關(guān)知識(shí)，選擇合適的加工工藝方法，安排零件的加工工序，確定粗加工、半精加工、精加工所對(duì)應(yīng)的不同加工表面的刀具、切削用量、進(jìn)退刀路徑、主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)后，該系統(tǒng)便自動(dòng)計(jì)算出機(jī)加工余量，并動(dòng)態(tài)顯示出相應(yīng)加工所對(duì)應(yīng)的不同加工表面的刀位軌跡和機(jī)床代碼，省去了人為編制NC程序的煩惱。該過(guò)程將數(shù)控編程、制造工藝、刀具、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工等課程有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生覺得之前所學(xué)的知識(shí)不再孤立、枯燥，在Mas?terCAM軟件的學(xué)習(xí)中達(dá)到了融匯貫通。并在計(jì)算機(jī)上變得生動(dòng)、形象起來(lái)，鞏固了學(xué)生加工工藝方面的知識(shí)，提高了數(shù)控教學(xué)的效果，有效提高了學(xué)生的工藝編制能力。

3 利用MasterCAM軟件對(duì)刀具軌跡進(jìn)行模擬仿真

MasterCAM特有的模擬仿真功能，可以進(jìn)行三維真實(shí)感動(dòng)態(tài)仿真加工，每個(gè)學(xué)生都可以利用軟件進(jìn)行模擬加工，省時(shí)間、省材料、省設(shè)備。在仿真過(guò)程中，刀具沿著所定義的加工軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)加工，學(xué)生可以直觀地掌握數(shù)控加工的過(guò)程，判斷刀具軌跡的連續(xù)性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀、撞刀等情況，刀位計(jì)算是否正確。加深了學(xué)生對(duì)加工工藝的理解和對(duì)刀具軌跡的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)照加工前后的結(jié)果，學(xué)生明白了不同的刀位軌跡，其加工結(jié)果有很大的差異。事實(shí)上，加工刀具軌跡定義的合理與否，與學(xué)生對(duì)零件加工工藝知識(shí)掌握的熟練程度有密切的關(guān)系。學(xué)生可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造性和綜合能力，對(duì)不滿意的加工結(jié)果重新進(jìn)行工藝參數(shù)確定或重新定義刀位軌跡，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)與虛擬加工，形象而生動(dòng)地理解實(shí)際加工過(guò)程，進(jìn)而驗(yàn)證學(xué)生的工藝正確性[2]。

4 利用MasterCA M軟件控制機(jī)床進(jìn)行實(shí)際加工

前面三項(xiàng)內(nèi)容均是在軟件中實(shí)現(xiàn)的，雖然很形象、直觀，但學(xué)生仍較難將NC程序和實(shí)際的機(jī)床加工聯(lián)系起來(lái)，對(duì)數(shù)控加工程序的理解還是停留在理論階段。機(jī)床真實(shí)加工的感性認(rèn)識(shí)不足，實(shí)際操作能力的訓(xùn)練環(huán)節(jié)必須要在機(jī)床上進(jìn)行，因此，在學(xué)生已掌握一定操作基礎(chǔ)和NC程序編制的前提下，讓學(xué)生將利用MasterCAM軟件生成的零件NC程序通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳至數(shù)控機(jī)床，控制機(jī)床進(jìn)行加工。在這個(gè)過(guò)程中，NC程序、數(shù)控系統(tǒng)、MasterCAM軟件的數(shù)據(jù)接口起了非常重要的作用。作為中職學(xué)生，必須熟練掌握數(shù)控編程、數(shù)據(jù)通訊、接口技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，才能真正掌握數(shù)控加工的基礎(chǔ)技能。

5 總 結(jié)

以上就是MasterCAM軟件在數(shù)控編程教學(xué)的幾點(diǎn)具體應(yīng)用，通過(guò)該軟件的合理使用，可有效提高數(shù)控專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量，希望對(duì)數(shù)控編程教學(xué)效果的提高能夠有所幫助。

[1] 嚴(yán)烈.Mastercam9應(yīng)用基礎(chǔ)教程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.

[2] 何偉,劉濱,陳海洲.Mastercam基礎(chǔ)與應(yīng)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.