基于MasterCAM在數(shù)控加工中的應(yīng)用

仝朝記　喬娟

摘要：本文介紹了MasterCAM軟件的特點(diǎn)和功能，并結(jié)合實(shí)例分析MasterCAM在數(shù)控加工中應(yīng)用，從MsterCAM軟件繪圖到零件加工成型的一體化過程，強(qiáng)調(diào)了該軟件在工業(yè)中的重要地位，以及給現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)帶來的方便，本文就結(jié)合MasterCAM軟件在數(shù)控加工中運(yùn)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：FAUNC 加工中心；數(shù)控加工；MasterCAM；CAD/CAM；對刀

隨著計(jì)算機(jī)軟件的不斷更新，現(xiàn)代工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）已顯示出巨大的潛力，并廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和數(shù)控加工中，使用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的NC程序代碼可以替代傳統(tǒng)的手工編程，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，提高加工質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1、特點(diǎn)

MasterCAM軟件是美國的CNC Software公司開發(fā)的，該軟件易學(xué)易用，操作方便，因而深受廣大企業(yè)用戶和工程技術(shù)人員的歡迎，廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、模具制造、汽車工業(yè)和航天工業(yè)等領(lǐng)域，它不但具有二維幾何圖形設(shè)計(jì)；三維實(shí)體、曲面設(shè)計(jì)；而且還有刀具路徑模擬、加工實(shí)體模擬等功能，同時(shí)提供友好的人機(jī)交互界面，從而實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品的幾何設(shè)計(jì)到加工制造的CAD/CAM一體化。是目前世界上應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM軟件之一，近兩年全國性的數(shù)控技能競賽都體現(xiàn)了這一點(diǎn)。

2、功能

MasterCAM是一種功能強(qiáng)大CAD/CAM軟件， 由CAD和CAM兩大部分組成，分成實(shí)體造型、銑削加工、車削加工和線切割4個(gè)功能模塊。通過對所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行加工工藝分析，并繪制幾何圖形及建模，編制刀具路徑，通過程序的后處理生成數(shù)控加工NC指令代碼，輸人到數(shù)控機(jī)床既可完成加工。Mastercam具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能，以提高零件加工的效率和質(zhì)量?？梢詮闹羞x擇最合理、最好的加工方法，加工最復(fù)雜的零件。Mastercam的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。Mastercam還具有可靠的刀具路徑校驗(yàn)功能，可模擬零件加工的整個(gè)過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞問題。尤其在數(shù)控加工中心加工一些復(fù)雜的零件，手工編程難度大，MasterCAM優(yōu)勢更為明顯。

3、舉例：如下圖是發(fā)動機(jī)連桿的零件圖

3.1加工工藝分析

1）根據(jù)零件圖形，確定合理的加工順序。2）在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時(shí)，要盡量減少換刀次數(shù)，提高加工效率。3）選擇合理刀具及切削用量。4）充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度。做到先粗后精；先主后次；基面先行；互為基準(zhǔn)。

3.2 刀具選用

要完成該零件的銑削加工， 所用刀具有：1）選用直徑為徑為Φ20mm的立銑刀進(jìn)行面銑和外輪廓的粗、精加工。2）選用直徑為Φ19.8mm與Φ9.8mm的鉆頭粗加工孔，再選用直再選用直徑為Φ20mm與Φ10mm的鉸刀精鉸孔。3）選用直徑為Φ6mm立銑刀加工內(nèi)輪廓至尺寸。由于零件為對稱圖形，完成一半加工后，；加工中心自動停止，松開夾具，調(diào)轉(zhuǎn)工件，夾緊加工另一半，程序不變。

3.3零件的幾何建模

根據(jù)以上視圖運(yùn)用MasterCAM建立幾何模型， MasterCAM四大模塊中的任何一個(gè)模塊都具有進(jìn)行二維或三維的設(shè)計(jì)功能，具有較強(qiáng)（CAD）繪圖功能，故可以根據(jù)加工要求將各種類型的圖形文件通過軟件上的圖形轉(zhuǎn)換至MasterCAM系統(tǒng)上使用，在進(jìn)行零件的建模時(shí)，無需畫出整個(gè)零件的模型，只需要畫出其加工部分的輪廓線即可，加工尺寸、形位公差及配合公差可以不標(biāo)出，這樣既節(jié)省建模時(shí)間，又能滿足數(shù)控加工的需要。建模時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的實(shí)際尺寸來繪制，以保證計(jì)算生成的刀具路徑坐標(biāo)的正確性；并可將不同的加工工序分別繪制于不同的圖層內(nèi)，利用MasterCAM中圖層的功能，在確定刀具路徑時(shí)，加以調(diào)用或隱藏，以選擇加工需要的輪廓線。

3.4設(shè)置刀具路徑

零件的建模后，根據(jù)加工工藝的安排，選用相應(yīng)工序所使用的刀具，根據(jù)零件的要求選擇加工毛坯。確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相對尺寸，并進(jìn)行各種工藝參數(shù)設(shè)定，從而得到零件加工的刀具路徑。如面銑（上表面）——外輪廓加工——鉆孔（Φ10mm和Φ20mm的孔）——鉸孔——實(shí)體加工（內(nèi)輪廓）。設(shè)置好的刀具運(yùn)動軌跡和加工信息，通過計(jì)算功能生成刀具路徑。

3.5 的模擬加工

刀具加工路徑生成后，利用MasterCAM系統(tǒng)提供的零件加工模擬功能，可以真實(shí)觀察實(shí)體切削加工的過程，可以看出工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理，零件在數(shù)控實(shí)際加工中是否存在干涉，設(shè)備的運(yùn)行動作是否正確，實(shí)際零件是否符合設(shè)計(jì)要求。這樣可以在實(shí)際生產(chǎn)中省去試切的過程，可降低材料消耗，提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

3.6工件的裝夾

由于工件為對稱圖形，且外輪廓為不規(guī)則曲線，一般的裝夾不能滿足加工要求，需分兩步：第一步，用工作臺面上的臺虎鉗口兩內(nèi)側(cè)面夾少于二分之一工件的厚度，保持工件長邊接觸，夾緊牢固可靠，以通過兩孔的軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行裝夾，加工零件的第一半；第二步，在加工中心上做一與外輪廓曲線相吻合的內(nèi)槽其槽深為二分之一零件厚度，且內(nèi)槽軸線處有兩個(gè)與零件兩孔相吻合的兩中心軸，所謂專用夾具，其目的為了裝夾牢靠，保證較高的加工精度。

3.7對刀

通過計(jì)算機(jī)模擬數(shù)控加工，確認(rèn)符合加工要求。以FAUNC系統(tǒng)加工中心為例，通過手輪方式，分別找到x軸中點(diǎn)和y軸中點(diǎn)，再移動z軸讓刀具接觸工件設(shè)置零點(diǎn)，在G54坐標(biāo)系輸入兩軸中點(diǎn)坐標(biāo)，按復(fù)位鍵確認(rèn)對刀錯(cuò)對。再對第二把刀時(shí)在刀補(bǔ)里輸入刀差補(bǔ)償即可。工件調(diào)頭需重新確定刀具到工件上表面的距離。

3.8校驗(yàn)機(jī)床精度

針對不同的數(shù)控機(jī)床，由于使用年限及系統(tǒng)好壞的原因，機(jī)床的加工精度會或多或少的出現(xiàn)一些誤差，有些零件加工完后檢驗(yàn)尺寸大了，可以通過調(diào)整程序控制加工精度，但比較費(fèi)時(shí)，影響加工效率；如果加工完后工件尺寸小了，直接導(dǎo)致廢品，給經(jīng)濟(jì)帶來不可估量的損失。所以在加工零件之前，先要校驗(yàn)數(shù)控系統(tǒng)本身的誤差是多少，在加工之前可以通過調(diào)整程序或修改刀補(bǔ)來控制加工精度。其操作過程：先用端銑刀銑一刀平面，根據(jù)程序中數(shù)值與測得值比較，如兩數(shù)值一樣，說明機(jī)床或?qū)Φ稕]有出現(xiàn)誤差，否則根據(jù)所述方法調(diào)整誤差，直到達(dá)成一致為準(zhǔn)。

3.9生成程序、傳輸實(shí)體加工

對完刀后確定工件定位準(zhǔn)確，夾緊牢固，就可以利用MasterCAM的后置處理生成NC數(shù)控代碼，檢查程序是否有錯(cuò)，通過查找關(guān)鍵代碼進(jìn)行程序修改，檢查無誤后通過傳輸線將程序輸入數(shù)控裝置進(jìn)行實(shí)體切削加工，為了節(jié)省時(shí)間也可以一邊傳輸一邊進(jìn)行實(shí)體加工，但要注意的是：開始加工為確保可靠運(yùn)行，校驗(yàn)對刀正誤，將功能按鍵打在單段運(yùn)行，進(jìn)給倍率調(diào)至零，快速倍率調(diào)至25%，確認(rèn)正常再按循環(huán)連續(xù)運(yùn)行。加工過程中調(diào)節(jié)進(jìn)給倍率，主軸轉(zhuǎn)速來達(dá)到最佳切削效果。MasterCAM系統(tǒng)本身提供了百余種后置處理PST程序。對于不同的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)選用對應(yīng)的后置處理程序。

4. 結(jié)束語

熟練的掌握MasterCAM軟件的應(yīng)用，對于我們機(jī)加工行業(yè)來說非常重要，掌握了這門技術(shù)，能方便的建立零件的幾何模型，迅速自動生成數(shù)控代碼，縮短編程人員的編程時(shí)間，減少中間煩鎖的計(jì)算過程，特別對于復(fù)雜零件數(shù)控程序的編制，可大大提高程序的正確性和安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王志平，數(shù)控編程與操作[M].北京：高等教育出版社，2003.7

[2]王貴明，數(shù)控實(shí)用技術(shù)[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2007.7

[3]杜家熙，數(shù)控機(jī)床構(gòu)造與編程，職業(yè)高等教育出版社，2003.5

[4]周建強(qiáng)，馮晉.MasterCAM在零件設(shè)計(jì)和加工中的應(yīng)用，2001.3

[5]楊偉群，數(shù)控工藝員培訓(xùn)教程，清華大學(xué)出版社，2004.5