MasterCAM在數(shù)控實(shí)習(xí)中的應(yīng)用效果研究

摘要：MasterCAM是一種機(jī)械加工自動(dòng)化軟件，能夠進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)和仿真切削，常被應(yīng)用于數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)。MasterCAM在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用能夠使數(shù)控編程中數(shù)學(xué)計(jì)算變得更加簡單，從而有助于提高數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效率，并且能夠促進(jìn)學(xué)生數(shù)控編程能力、數(shù)控教程操作能力、系統(tǒng)維護(hù)能力及數(shù)控加工能力的進(jìn)一步提高。文章對(duì)MasterCAM軟件系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，簡單分析了MasterCAM的特點(diǎn)，具體探究了MasterCAM在數(shù)控實(shí)習(xí)中的應(yīng)用及效果。

關(guān)鍵詞：MasterCAM；數(shù)控實(shí)習(xí)；編程；應(yīng)用效果

一、引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床成為了機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)和主要技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用提高了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量也提高了生產(chǎn)效率，是機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的重要技術(shù)手段。因此，許多高等院校逐漸添設(shè)數(shù)控專業(yè)課程，但是由于硬件設(shè)施的缺乏和教學(xué)條件的限制，大多數(shù)院校的數(shù)控教學(xué)仍舊停留在理論教學(xué)上，缺乏實(shí)踐課程的設(shè)置，學(xué)生不能將所學(xué)的理論知識(shí)付諸實(shí)踐，實(shí)際操作能力也得不到鍛煉。為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，培養(yǎng)出能夠獨(dú)立完成數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)的專業(yè)性人才，需要注重學(xué)生的數(shù)控實(shí)習(xí)課程，引入先進(jìn)的教學(xué)方法，提高實(shí)習(xí)教學(xué)的質(zhì)量，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)理論知識(shí)和技術(shù)的掌握及數(shù)控實(shí)際操作能力的提高。

MasterCAM是一種應(yīng)用廣泛的CAD/CAM軟件，可以用于多種數(shù)控機(jī)床加工程序的自動(dòng)生成，在數(shù)控實(shí)習(xí)中應(yīng)用MasterCAM可以直接利用MasterCAM軟件系統(tǒng)的CAD制圖功能方便地繪制出零件的二位及三維模型，而且利用該軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口可以直接讀取其他CAD軟件中的零件模型數(shù)據(jù)，學(xué)生可應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，采用合適的加工方法，確定刀具、刀具進(jìn)退路線及切削量等相關(guān)數(shù)據(jù)，由MasterCAM軟件系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)其動(dòng)態(tài)顯示刀具在不同加工表面的進(jìn)退路徑，設(shè)定所需加工零件毛坯和機(jī)床坐標(biāo)系等有關(guān)參數(shù)，進(jìn)行零件數(shù)控加工的仿真模擬，對(duì)切削參數(shù)和刀具進(jìn)退路徑等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的確定，由加工程序的后處理生成加工指令，加工指令再通過計(jì)算機(jī)和機(jī)床的通訊連接輸入到數(shù)控機(jī)床，就可完成零件的加工。

二、MasterCAM軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)

MasterCAM是一種機(jī)械加工自動(dòng)化軟件，具有CAD和CAM等多種功能，能夠完成圖形的繪制和設(shè)計(jì)及仿真切削等功能，主要具有以下幾點(diǎn)功能特點(diǎn)。

（一）CAD功能

MasterCAM軟件系統(tǒng)具有豐富的CAD功能，包括完整的二維繪圖功能和簡單的三維功能，還擁有較高的曲面造型功能和剪輯編輯功能，通過MasterCAM的CAD功能可以完成復(fù)雜的零件造型。

（二）CAM功能

MasterCAM還具有豐富的CAM功能，可以通過車削、銑削及線切割等多種CAM加工方式來完成零件模塊的加工。其中銑削的應(yīng)用最多，利用銑削可以進(jìn)行模塊二維加工、三維加工、多軸加工、曲面加工等，并且每種加工方式可以選擇多種加工工藝，從而有助于更好地對(duì)零件模塊進(jìn)行加工。

（三）仿真模擬功能

利用MasterCAM軟件系統(tǒng)可以結(jié)合所要加工零件毛坯、所用道具及機(jī)床坐標(biāo)系等有關(guān)參數(shù)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行零件數(shù)控加工的仿真模擬，不僅能夠省去零件切削的時(shí)間、提高加工效率，而且降低了加工過程中材料的消耗和浪費(fèi)。

（四）完善的加工程序后處理功能

MasterCAM軟件系統(tǒng)的后處理系統(tǒng)可以節(jié)約很多編程時(shí)間，可以對(duì)幾乎所有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行編程，有助于提高數(shù)控加工的效率。

三、MasterCAM在數(shù)控實(shí)習(xí)中的應(yīng)用及效果

作為一種CAD/CAM軟件，MasterCAM可用于多種數(shù)控機(jī)床加工程序的自動(dòng)生成，其在數(shù)控實(shí)習(xí)中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。MasterCAM在數(shù)控實(shí)習(xí)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）教師可通過MasterCAM對(duì)學(xué)生的手工編程進(jìn)行校驗(yàn)

數(shù)控程序的手工編程是計(jì)算機(jī)數(shù)控編碼的基礎(chǔ)，也是學(xué)生了解并掌握NC程序基本原理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，在數(shù)控實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生不僅要掌握相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)，更要掌握手工編程。然而，數(shù)控指令缺乏趣味性，而且很難記憶，編寫的程序又不能實(shí)際運(yùn)行，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)數(shù)控程序手工編程的興趣不大，實(shí)際操作能力也難以提高，在教師批改作業(yè)或檢查學(xué)生實(shí)習(xí)情況時(shí)，不同學(xué)生對(duì)于同一零件有不同的編程程序成為了所有教師的難題。應(yīng)用MasterCAM軟件系統(tǒng)可以很好地解決這一難題，只要將學(xué)生手工編程的NC代碼輸入系統(tǒng)，再進(jìn)行加工軌跡的仿真模擬校驗(yàn)，學(xué)生手工編程的結(jié)果也會(huì)直觀地呈現(xiàn)出來，不僅能減小老師的工作量，而且有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)于手工編程的興趣。

（二）通過相關(guān)參數(shù)定義零件的加工工藝

MasterCAM具有設(shè)計(jì)圖形和仿真切削等功能，在定義零件加工過程中可以直接采用CAD繪圖功能完成零件二維或三維的圖形繪制，也可直接讀入其他CAD中的零件模型。然后學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)選擇合適的加工方法，確定零件的加工工序和每種加工工藝所對(duì)應(yīng)的刀具、刀具進(jìn)退路徑、切削量等參數(shù)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)得到加工余量，顯示出相應(yīng)的刀位軌跡和機(jī)床代碼。通過該軟件設(shè)置工藝參數(shù)、定義加工工藝，可以將數(shù)控加工的各項(xiàng)操作和理論知識(shí)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，同時(shí)提高了學(xué)生的實(shí)際操作能力，使MasterCAM的教學(xué)效果得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

（三）MasterCAM的仿真模擬效果

MasterCAM的仿真模擬在數(shù)控實(shí)習(xí)中的應(yīng)用效果不僅體現(xiàn)在可以節(jié)省時(shí)間和材料，為學(xué)生提供模擬加工的機(jī)會(huì)上，而且在觀看模擬仿真的過程中使學(xué)生對(duì)加工工藝有了更深刻的了解，通過對(duì)比加工結(jié)果，學(xué)生可以明白不同的加工軌跡會(huì)導(dǎo)致不同的加工結(jié)果，而相關(guān)理論知識(shí)的掌握情況就直接決定了加工軌跡的合理性。此外，在仿真模擬過程中，通過虛擬設(shè)計(jì)和虛擬加工，學(xué)生可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，培養(yǎng)自己的綜合能力。

（四）MasterCAM對(duì)數(shù)控機(jī)床時(shí)機(jī)加工過程的控制

圖形設(shè)計(jì)、仿真切削等操作都是通過計(jì)算機(jī)完成的，對(duì)于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和實(shí)際理論知識(shí)的掌握到達(dá)一定程度后，就需要培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)際加工操作的聯(lián)系能力。目前，在數(shù)控實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生在NC程序與實(shí)際加工操作聯(lián)系上還存在一定的難度，對(duì)于數(shù)控加工更多的是理論知識(shí)的理性認(rèn)識(shí)，而缺乏實(shí)踐鞏固，不能將理論知識(shí)很好地應(yīng)用于實(shí)際操作訓(xùn)練中。而在數(shù)控實(shí)習(xí)中可以通過MasterCAM軟件系統(tǒng)將道具的加工軌跡轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的數(shù)控加工程序，通過MasterCAM計(jì)算機(jī)機(jī)床數(shù)據(jù)接口將所要加工的零件的NC程序傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際加工的控制。通過MasterCAM系統(tǒng)將NC數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床來實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工的過程中，起關(guān)鍵性作用的主要是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接口、NC程序及數(shù)控系統(tǒng)等，通過這個(gè)過程不僅有助于學(xué)生掌握數(shù)控編程、接口技術(shù)、數(shù)據(jù)通信等數(shù)控專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)，而且培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力，促進(jìn)了學(xué)生數(shù)控加工能力的提高。

四、結(jié)語

數(shù)控實(shí)習(xí)是一門重視學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的課程，要求學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)踐操作相結(jié)合。然而，在數(shù)控實(shí)習(xí)過程中，數(shù)控機(jī)床的操作對(duì)學(xué)生來說很容易掌握，同時(shí)數(shù)控編程也會(huì)使得數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)效率和質(zhì)量偏低。在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中采用MasterCAM軟件系統(tǒng)能夠使數(shù)控編程中的數(shù)學(xué)計(jì)算變得更加簡單，從而有助于提高數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效率，并且能夠提高學(xué)生的數(shù)控編程能力、數(shù)控教程操作能力、系統(tǒng)維護(hù)能力及數(shù)控加工能力等。總之，MasterCAM在數(shù)控實(shí)習(xí)中的應(yīng)用具有良好的效果。

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（作者單位：唐山勞動(dòng)技師學(xué)院）