基于MasterCAM零件數(shù)控加工編程的介紹

【摘要】到現(xiàn)在為止我們接觸的數(shù)控加工編程有兩種：手動編程和自動編程。手動編程雖然不需要軟件輔助，但是由于編程人員在手動編制程序時可能會產(chǎn)生問題，而自動編程卻不會。因此掌握自動編程是十分重要的。本文通過當前主流自動編程軟件MasterCAM軟件的特點和應(yīng)用方法針對實訓(xùn)課題進行造型加工，從而達到就如何運用MasterCAM進行機械設(shè)計和加工進行了說明。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工；MasterCAM；CAD/CAM；自動編程

隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）已顯示出巨大的潛力，并廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計和機械制造中，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，運用CAD/CAM進行零件的設(shè)計和加工制造，可使企業(yè)提高設(shè)計質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，從而取得良好的經(jīng)濟效益。MasterCAM軟件是美國的CNC Software公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM系統(tǒng)，由于它對硬件要求不高，并且操作靈活、易學(xué)易用并具有良好的價格性能比，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)用于機械加工、模具制造、汽車工業(yè)和航天工業(yè)等領(lǐng)域，它具有二維幾何圖形設(shè)計、三維曲面設(shè)計、刀具路徑模擬、加工實體模擬等功能，并提供友好的人機交互，從而實現(xiàn)了從產(chǎn)品的幾何設(shè)計到加工制造的CAD/CAM一體化。是目前世界上應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM軟件之一。

1.MasterCAM的數(shù)控加工功能與應(yīng)用

MasterCAM是一種功能強大CAD/CAM軟件，由CAD和CAM兩大部分組成，并分成Design（造型），Mill（銑削加工）、Lathe（車削加工）和Wire（線切割）4個功能模塊。集設(shè)計與制造于一體，通過對所設(shè)計的零件進行加工工藝分析，并繪制幾何圖形及建模，以合理的加工步驟得到刀具路徑，通過程序的后處理生成數(shù)控加工指令代碼，輸人到數(shù)控機床既可完成加工。下面我們就結(jié)合實例介紹MasterCAM軟件在數(shù)控加工自動編程中的使用。

1.1 零件加工工藝分析

圖1所示為加工的零件圖，在運用MasterCAM軟件對零件進行數(shù)控加工自動編程前，首先要對零件進行加工工藝分析，確定合理的加工順序，在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時，要盡量減少換刀次數(shù)，提高加工效率，并充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度，以及零件剛度和變形等因素，做到先粗加工后精加工；先加工主要表面后加工次要表面；先加工基準面后加工其他表面。

圖1所示零件可通過銑削加工完成，所用刀具有平刀、中心鉆、鉆頭及球刀等。該零件在數(shù)控加工中心上加工的工藝流程為：點孔中心、鉆孔、輪廓加工、挖槽等。該零件如果采用循環(huán)指令進行編程，則程序包括以下幾部分：1）坐標系及加工工藝參數(shù)的指定程序；2）點中心孔、鉆孔；3）輪廓循環(huán)的粗、精加工程序；4）挖槽。

1.2 零件的幾何建模

建立零件的幾何模型是實現(xiàn)數(shù)控加工的基礎(chǔ)，MasterCAM四大模塊中的任何一個模塊都具有進行二維或三維的設(shè)計功能，具有較強（CAD）繪圖功能。可以運用Design模塊建模，也可以根據(jù)加工要求使用Mill模塊、Lathe模塊和Wire模塊直接建模，在進行零件的建模時，無需畫出整個零件的模型來，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出，這樣既節(jié)省建模時間，又能滿足數(shù)控加工的需要；建模時，應(yīng)根據(jù)零件的實際尺寸來繪制，以保證計算生成的刀具路徑坐標的正確性；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，加以調(diào)用或隱藏，以選擇加工需要的輪廓線。圖1所示加工的零件，在建模繪圖的過程中不需要把零件圖全部畫出來，只需要畫出零件的輪廓即可。

圖1 實訓(xùn)零件圖

圖2 MasterCAM中生成的刀具路徑

1.3 零件加工刀具路徑確定

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，同時正確選擇工件坐標原點，建立工件坐標系統(tǒng)，確定工件坐標系與機床坐標系的相對尺寸，并進行各種工藝參數(shù)設(shè)定[2]，從而得到零件加工的刀具路徑。MasterCAM系統(tǒng)可生成了相應(yīng)的刀具路徑工藝數(shù)據(jù)文件，它包含了所有設(shè)置好的刀具運動軌跡和加工信息。圖2所示零件可用MasterCAM Mill進行各種工藝參數(shù)設(shè)定，得到零件加工的刀具路徑。

1.4 零件的模擬數(shù)控加工

設(shè)置好刀具加工路徑后，利用MasterCAM系統(tǒng)提供的零件加工模擬功能，能夠觀察切削加工的過程，可用來檢測工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理，零件在數(shù)控實際加工中是否存在干涉，設(shè)備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設(shè)計要求。同時在數(shù)控模擬加工中，系統(tǒng)會給出有關(guān)加工過程的報告。這樣可以在實際生產(chǎn)中省去試切的過程，可降低材料消耗，提高生產(chǎn)效率。

1.5 生成數(shù)控指令代碼及程序傳輸

通過計算機模擬數(shù)控加工，確認符合實際加工要求時，就可以利用MasterCAM的后置處理程序來生成NCI文件或NC數(shù)控代碼，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，其數(shù)控系統(tǒng)可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。對于具體的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)選用對應(yīng)的后置處理程序，后置處理生成的NC數(shù)控代碼經(jīng)適當修改后如能符合所用數(shù)控設(shè)備的要求，就可以輸出到數(shù)控設(shè)備，進行數(shù)控加工使用。

2.結(jié)束語

采用MasterCAM軟件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間，特別對復(fù)雜零件的數(shù)控程序編制，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

[1]王貴明.數(shù)控實用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2007.7.

[2]鄧小玲.MasterCAM在數(shù)控加T-中的應(yīng)用[J].煤礦機械，2004（11）.

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

[4]胡育輝.數(shù)控加工中心[J].化學(xué)出版社，2007（4）.

作者簡介：周華（1986—），江蘇溧陽人，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于溧陽市天目湖中等專業(yè)學(xué)校，研究方向：機械制造。