Master CAM在電子裝備制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)分析

成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園公司 （四川 610000） 羅一桓

目前可用于數(shù)控加工編程的軟件很多，主要有MasterCAM、UG、CATIA、Pro/E、SolidWorks等，如何選擇一種適合自己的編程軟件，是每個(gè)編程者和每個(gè)加工制造企業(yè)共同關(guān)心的問題。電子裝備制造領(lǐng)域，相對(duì)于其他制造領(lǐng)域，有其特殊之處，筆者試分析在電子裝備制造領(lǐng)域中，應(yīng)用MasterCAM軟件進(jìn)行編程的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

電子裝備制造領(lǐng)域，其機(jī)加零件主要材料是鋁和銅，按照其形狀特征，可分為四類：盒體類零件、機(jī)箱類零件、天線類零件以及接插件類零件，如圖1所示。

圖1

在這四類零件中，接插件類零件形狀特征主要為回轉(zhuǎn)體，主要通過車削加工的方式制作。其余三類零件主要依靠數(shù)控銑來實(shí)現(xiàn)特征成形，其形狀特征主要以各種平面、孔、溝槽構(gòu)成，很少出現(xiàn)復(fù)雜曲面特征，其中尤以盒體類零件最為典型?？梢哉f，盒體類零件是電子裝備制造領(lǐng)域數(shù)量最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、工藝要求也最高的機(jī)加工零件類型。

盒體類零件的主要形狀特征是：外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要多為矩形；內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由深度不一的各種封閉腔、半封閉腔、溝槽等組成。在數(shù)銑加工方式上主要應(yīng)用是二維平面挖槽和二維外形銑削為主，這兩種加工方式在各種編程軟件上均能夠?qū)崿F(xiàn)。

MasterCAM不同于其他編程軟件的最大特點(diǎn)就是基于二維線框的編程方式，而其他編程軟件基本是以三維實(shí)體為編程對(duì)象的，而這個(gè)特點(diǎn)在電子裝備編程，特別是盒體類零件編程中，優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)得最為明顯。由于筆者主要熟練操作過MasterCAM和UG兩種編程軟件，而其他編程軟件在實(shí)體編程模式下與UG類似，因此，筆者將一個(gè)簡(jiǎn)單盒體零件的編程為例，以UG為參照，試分析MasterCAM軟件編程在電子裝備制造領(lǐng)域的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

1.來源文件處理方便

由于電子裝備大多以二維平面組合為主，設(shè)計(jì)人員一般使用AutoCAD、I－DEAS等二維畫圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，雖然三維實(shí)體造型開始普及，但是最終的設(shè)計(jì)文件，還是以二維工程圖的形式存在。這種方式的好處是電子文件與紙質(zhì)圖樣完全一致，不容易發(fā)生錯(cuò)漏，另外尺寸公差、文字說明等標(biāo)注方便，存儲(chǔ)資源占用少。

由此決定了在電裝裝備制造領(lǐng)域，加工編程的來源文件主要是二維文件，如“*.DXF”或“*.DWG”文件等，使用MasterCAM可以直接打開這些文件，而使用UG等三維編程軟件，需要打開一個(gè)空白文件后，導(dǎo)入此類文件，其過程相對(duì)繁瑣。

2.編程前期準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單

MasterCAM的編程基礎(chǔ)是二維線框，而UG等三維編程軟件的編程基礎(chǔ)是三維實(shí)體。以圖2這張不算復(fù)雜的圖樣為例，MasterCAM如果需要編制其正視圖內(nèi)腔銑加工的程序，只需要?jiǎng)h除其他不需要的圖形線條，即可進(jìn)入正式編程狀態(tài)，整個(gè)過程只需要不足5min的時(shí)間。如果基于UG編程，那么在編程前就需要依據(jù)這個(gè)圖樣構(gòu)建三維實(shí)體模型，這必然是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。

圖2 某盒體設(shè)計(jì)圖

3.型腔銑切削范圍選擇方便

型腔銑切削范圍包括兩方面的要素，一個(gè)是XY平面的形狀要素，一個(gè)是Z方向的深度要素。在型腔銑切削定義這兩個(gè)要素時(shí)，MasterCAM的操作都比UG簡(jiǎn)單。

MasterCAM在選擇XY平面的形狀時(shí)，是利用二維線框選擇，使用“串聯(lián)”命令，可以很快把一條沒有分支的復(fù)雜曲線一起選中，這個(gè)功能在圖形比較簡(jiǎn)單時(shí)非常好用，很快就能確定加工區(qū)域的平面形狀。在圖形比較復(fù)雜時(shí)，需要對(duì)線框進(jìn)行一定的預(yù)處理，在有支線處人為打斷連線，其操作并不困難。

UG的編程基礎(chǔ)是基于實(shí)體的，于是需要在實(shí)體上一段一段地選擇面的邊緣線來形成一個(gè)平面線框，操作要麻煩許多，有些線條在線框文件上看是一條直線，在實(shí)體模型上就是深度不同的多條線，加上實(shí)體間的遮擋、背部透視線條的干擾，更增加了選擇的難度，在形狀復(fù)雜時(shí)，這樣的形狀選擇工作是非常繁瑣的。此外，UG封閉線框的材料側(cè)默認(rèn)是內(nèi)側(cè)面（即加工外側(cè)面），每一個(gè)封閉線條都需要手工更改一次定義，無形中又加大了許多操作量。

MasterCAM在深度選擇上非常方便，因?yàn)榫幊桃罁?jù)來自于二維線框，深度由設(shè)計(jì)人員標(biāo)注相對(duì)于0平面的高度差，而在MasterCAM編程中只需要輸入起始深度和最終深度兩個(gè)參數(shù)即可。UG編程中，最終深度可以通過選擇實(shí)體底面定義，操作并不困難。但起始深度由之前選擇的平面線框所在Z方向深度定義，這在型腔銑中并不是一個(gè)人性化的設(shè)計(jì)。因?yàn)槲覀冞x擇的平面線框往往不一定是需要的加工起始平面，需要經(jīng)過復(fù)雜的線框偏置操作，才能實(shí)現(xiàn)。二者對(duì)比如圖3、圖4所示。

圖3 在MasterCAM中6個(gè)深度為<7>的腔可同時(shí)選擇加工

圖4 UG中的加工線框在不同平面上，需要偏置處理

4.型腔銑粗精銑加工方便

MasterCAM中對(duì)同一個(gè)型腔的粗精加工是可以整合到一起的，例如某內(nèi)腔在粗銑后，有底面、側(cè)面各留0.1mm余量精銑的要求。這樣的功能在MasterCAM中可以在一個(gè)操作中實(shí)現(xiàn)，而在UG中至少需要兩三個(gè)操作才能實(shí)現(xiàn)。如圖5、圖6所示。

5.外形銑選擇下刀點(diǎn)方便

圖5 MasterCAM中的“分層銑深”功能整合底面精加工

圖6 MasterCAM中的“精修”功能整合側(cè)面精加工

在電子裝備數(shù)控加工中，常用到外形銑的方式加工側(cè)壁。使用MasterCAM實(shí)現(xiàn)該功能時(shí)，同樣具有以上所述切削范圍選擇方便、粗精銑整合方便等優(yōu)勢(shì)，但更重要的是下刀點(diǎn)選擇方便。例如封閉內(nèi)腔的起刀點(diǎn)，可以選擇“封閉輪廓由中點(diǎn)位置執(zhí)行進(jìn)/退刀”的默認(rèn)指令，也可以更改串聯(lián)起始點(diǎn)，動(dòng)態(tài)給定。而UG的下刀點(diǎn)一般由程序自動(dòng)判定，常常不能盡如人意，但如果我們需要刀具在某個(gè)空腔空白位置下刀，就需要手動(dòng)指定下刀點(diǎn)，具體操作是先到“建?！蹦Ｊ较?，在模型中新構(gòu)建一個(gè)點(diǎn)，再回到“加工”模式下，在該步操作中，把該點(diǎn)指定為下刀點(diǎn)，操作十分不便。

此外，我們?cè)诩庸?cè)壁時(shí)，習(xí)慣使用圓弧進(jìn)刀，在MasterCAM中，圓弧進(jìn)刀半徑是通過刀具直徑的百分比來設(shè)置的，設(shè)置好一個(gè)參數(shù)后，即使更換不同大小的刀具，這個(gè)參數(shù)都可以不用改動(dòng)。而在UG中，圓弧進(jìn)刀通過4個(gè)參數(shù)來控制，每一個(gè)操作都要重新設(shè)置一遍，造成時(shí)間上的浪費(fèi)。如圖7、圖8所示。

6.殘料加工方式獨(dú)具特色

在電子裝備加工中，我們經(jīng)常需要處理一些有很小圓角的拐角，如果因?yàn)檫@些圓角，使整個(gè)大腔用小直徑銑刀加工，顯然得不償失。此時(shí)，殘料加工的方式就體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)來了。該功能允許加工型腔時(shí)，用較大直徑的銑刀加工側(cè)壁到尺寸，而用較小直徑銑刀單獨(dú)精修拐角處的余量。這樣的加工方式，不僅操作方便，而且加工時(shí)間也能大大節(jié)省。而UG中尚無類似功能。如圖9所示。

圖7 MasterCAM的進(jìn)/退刀的默認(rèn)設(shè)定可以一般不作改動(dòng)

圖8 UG中的進(jìn)退刀參數(shù)多達(dá)4個(gè)，而且每次操作都要設(shè)定

圖9 MasterCAM中用φ3mm刀銑腔后，φ2mm刀運(yùn)用“殘料加工”功能的刀具軌跡

7.加工參數(shù)設(shè)置方便

MasterCAM最大的優(yōu)勢(shì)在于刀具的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率、甚至粗銑、精銑不同的吃刀量、切削深度都是和刀具本身綁定的。一旦設(shè)定好刀具庫，在機(jī)床不變、加工材料不變的情況下，從中選擇需要的刀具即可，相應(yīng)的加工參數(shù)自然生成，非常方便。而在UG中，刀具的各種參數(shù)是基于每一個(gè)操作的，也就是說每個(gè)操作都要去設(shè)置一次。據(jù)悉，UG其實(shí)也有類似的刀具庫功能，不過設(shè)定和應(yīng)用相當(dāng)麻煩，筆者水平有限，沒有在相關(guān)資料中找到它的應(yīng)用。

8.結(jié)語

以上是筆者總結(jié)出的MasterCAM軟件在電子裝備領(lǐng)域的一些優(yōu)勢(shì)。平心而論，UG功能強(qiáng)大，開放靈活，在針對(duì)有復(fù)雜曲面的零件編程時(shí)具有優(yōu)勢(shì)，MasterCAM操作簡(jiǎn)單，針對(duì)性強(qiáng)，在針對(duì)盒體類零件的編程優(yōu)勢(shì)明顯。事實(shí)上，各種編程軟件均各有所長(zhǎng)。作為一個(gè)編程技術(shù)員，應(yīng)該熟練掌握多種編程方式，了解它們的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)不同的任務(wù)，應(yīng)用最適合的方式來完成工作。