MasterCAM Art在工程訓(xùn)練課程中的應(yīng)用

劉海亮　王東輝　臧琛

【摘 要】MasterCAM Art具有位圖轉(zhuǎn)換矢量圖的功能、矢量圖生成三維模型的功能、刀具路徑生成和動(dòng)態(tài)仿真加工功能以及按數(shù)控系統(tǒng)后處理生成NC代碼功能，軟件操作易學(xué)易懂。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實(shí)踐動(dòng)手能力，在工程訓(xùn)練課程中的數(shù)控銑模塊的教學(xué)上，將MasterCAM Art應(yīng)用到學(xué)生的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)中。

【關(guān)鍵詞】MasterCAM Art；矢量圖；浮雕模型；浮雕加工

0 引言

工程訓(xùn)練是培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)。學(xué)生將所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)通過(guò)實(shí)際制造工件來(lái)強(qiáng)化所學(xué)效果，既發(fā)揮了學(xué)生個(gè)人潛力也提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)[1]。

隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)的提升，數(shù)控加工技術(shù)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。尤其是在模具設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域內(nèi)，復(fù)雜型面的設(shè)計(jì)和加工，更多地使用數(shù)控加工技術(shù)[2]。

為了學(xué)生在曲面加工方面的理解和制造，我們?cè)诠こ逃?xùn)練課程的數(shù)控銑模塊應(yīng)用MasterCAM Art軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和浮雕工件的制作。利用MasterCAM 軟件的繪圖和實(shí)體功能可以實(shí)現(xiàn)一些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)造型，還可以利用接口導(dǎo)入其他軟件的文件以滿足零件設(shè)計(jì)造型的要求。但是，對(duì)于一些圖形比較復(fù)雜的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，零件的造型需要更長(zhǎng)的時(shí)間。如果在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生選擇了比較復(fù)雜的型面進(jìn)行造型和加工，會(huì)影響整個(gè)教學(xué)過(guò)程的順利進(jìn)行，因此，為了學(xué)生能了解曲面的造型和加工制造，我們?cè)谡n堂教學(xué)中引入MasterCAM Art，它具有位圖到三維曲面的轉(zhuǎn)換功能。

1 MasterCAM Art造型和加工整體流程

MasterCAM Art導(dǎo)入圖片后，設(shè)置對(duì)話框中的相應(yīng)參數(shù)生成曲面，按照造型要求及后續(xù)的加工要求可以對(duì)曲面進(jìn)行修改，得到符合最終要求的曲面。根據(jù)工藝分析得到合理刀具路徑，通過(guò)仿真后生成相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的NC程序，機(jī)床輸入程序后可加工相應(yīng)工件[2]。軟件操作整體流程如圖1所示。

2 MasterCAM Art產(chǎn)品造型

2.1 矢量化圖片

利用MasterCAM Art的Trace Image-Raster to Vector功能可以將圖片轉(zhuǎn)換成矢量圖。轉(zhuǎn)化矢量圖的過(guò)程中可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置的調(diào)整盡可能的使生成的矢量圖平滑[3]。圖片轉(zhuǎn)化后的矢量圖是由線段和圓弧組成，由于選擇的圖片質(zhì)量的問(wèn)題，矢量圖會(huì)出現(xiàn)缺失或形狀變化等現(xiàn)象，這時(shí)我們需要對(duì)矢量圖進(jìn)行分析、修補(bǔ)等操作，否則會(huì)對(duì)后續(xù)的造型產(chǎn)生影響。對(duì)矢量圖進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，可以先利用軟件的分析功能找到線條未串連連接處，然后利用繪圖功能命令逼近修改矢量圖形，使矢量圖連接完整。本文以學(xué)生選擇的哆啦A夢(mèng)圖片為例進(jìn)行操作處理，如圖2圖3所示。

2.2 產(chǎn)品造型

MasterCAM Art的產(chǎn)品造型是基于矢量圖中的圖素，控制其橫截面參數(shù)進(jìn)行的膨脹處理生成的特殊曲面[4]。操作Organic Surface對(duì)話框，參照哆啦A夢(mèng)的圖片或模型設(shè)置相關(guān)參數(shù)，編輯操作矢量生成三維浮雕模型。針對(duì)模型中的一些因?yàn)楦缮娑a(chǎn)生的邊緣和折痕，可以繼續(xù)通過(guò)布爾運(yùn)算、光順平滑、紋理等操作來(lái)對(duì)模型進(jìn)行處理。對(duì)模型的光順處理可以使得后續(xù)的加工走刀過(guò)程中，刀具過(guò)渡更加光滑，提升產(chǎn)品的表面質(zhì)量[5]。產(chǎn)品的造型如圖4所示。

3 MasterCAM Art編程及加工處理

3.1 刀具路徑的生成

MasterCAM Art針對(duì)浮雕曲面加工開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的刀具加工路徑供客戶選擇。它與專(zhuān)門(mén)的銑削加工模塊相比較，能夠大大地提升加工效率和表面質(zhì)量[3]。

加工過(guò)程中，刀具和走刀方式的選擇及加工參數(shù)等對(duì)加工精度的影響非常的大，因此，我們?cè)诮o同學(xué)們講清楚工藝知識(shí)后會(huì)確定出一種最優(yōu)的加工分析結(jié)果從而生成刀具路徑。針對(duì)工程訓(xùn)練中為學(xué)生準(zhǔn)備的材料和配置的機(jī)床，曲面粗加工時(shí)為了快速去除毛坯獲得產(chǎn)品形狀，采用Ф2的立銑刀，曲面精加工時(shí)選用Ф1的球頭刀完成成形工序。曲面粗加工時(shí)走刀方式采取環(huán)切分層方式，精加工走刀采用平行截線方式。綜合分析設(shè)置好加工參數(shù)，生成的刀具路徑如圖5所示。

3.2 仿真加工及后處理

生成刀具路徑后，利用軟件可以設(shè)定出模型的毛坯尺寸等參數(shù)，然后利用軟件的仿真加工功能可以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的仿真，進(jìn)一步檢驗(yàn)加工的路徑是否合理。若合理，可以根據(jù)機(jī)床所使用的數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)生成加工的NC程序；若觀察到加工路徑存在錯(cuò)誤，可以重新進(jìn)行工藝分析進(jìn)行修改，生成新的加工路徑。正確的加工NC程序就可以實(shí)現(xiàn)模型的加工。仿真加工如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

在工程訓(xùn)練課程中利用MasterCAM Art軟件進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)檐浖僮骱?jiǎn)單容易掌握，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性很高，對(duì)工藝知識(shí)等知識(shí)的了解掌握也就更加深刻。學(xué)生了解掌握了知識(shí)并提高了實(shí)踐能力、提升了創(chuàng)新創(chuàng)造能力，我們的工程訓(xùn)練課程也就達(dá)到了教學(xué)目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]戴青云，鐘潤(rùn)陽(yáng)，王美林，等.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)環(huán)境下特色工程訓(xùn)練實(shí)踐體系構(gòu)建——以廣東工業(yè)大學(xué)為例[J].科技管理研究，2014，4：80-85.

[2]袁驚滔.基于MASTERCAM和ARTCAM的圖片三維造型與加工[J].航空精密制造技術(shù)，2015，51（3）：57-59.

[3]惲志東.基于MasterCAM X Art的浮雕設(shè)計(jì)與數(shù)控加工[J].工具技術(shù)，2009，43：79-82.

[4]劉偉苓，趙慶志，趙森，張輝新.基于MasterCAM的煤礦機(jī)械標(biāo)牌雕刻加工[J].煤礦機(jī)械，2014，35（3）：110-112.

[5]沈長(zhǎng)生，郭旭紅.基于ArtRTCAM軟件的浮雕設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2012，2：32-35.

[責(zé)任編輯：張濤]