MasterCAM軟件在數(shù)控銑床中的應(yīng)用

潘丹

【摘要】隨著工業(yè)4.0時代的到來，數(shù)控技術(shù)在各個領(lǐng)域發(fā)展得非常迅猛，對人的知識儲備也有了更高的要求。內(nèi)蒙古工業(yè)大學從學生全面發(fā)展的角度考慮，在工程訓練中心對全校所有專業(yè)開設(shè)工程訓練課程。學生要想全面了解數(shù)控技術(shù)，就要學習編程語言、方法和數(shù)控機床操作等內(nèi)容。在我國，MasterCAM軟件是一款在數(shù)控加工制造中應(yīng)用率較高的CAD/CAM軟件。將其應(yīng)用到數(shù)控銑雕機工程訓練課中，可以更好地提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】MasterCAM軟件 CAD/CAM

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控加工隨著時代出現(xiàn)了巨大變化。計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計和機械制造中。傳統(tǒng)手工編程數(shù)控指令枯燥、不易記憶，而使用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。

1MasterCAM軟件的應(yīng)用

1.1MasterCAM的CAD零件造型

MasterCAM軟件具有強大、穩(wěn)定的造型功能，可以設(shè)計出復雜的曲線、曲面零件，它集二維畫圖、三維實體造型、曲面造型、體素拼合等功能于一身。在使用MasterCAM軟件進行CAD零件造型的教學時，采用實例法教學，教師要提供給學生相應(yīng)的零件圖形和畫法命令，并給他們一定的時間熟悉軟件的使用。在學生能熟練使用軟件繪圖后，要求學生根據(jù)自己的想法設(shè)計一個雕刻圖形。

1.2MasterCAM的CAM刀具路徑

MasterCAM軟件提供了多種先進的曲面粗加工技術(shù)和豐富的曲面精加工功能，所以，在工作時，可以從中選擇最適合的加工方法，以提高零件的加工效率和質(zhì)量。MasterCAM軟件為零件加工提供了可靠的刀具路徑檢驗功能，能夠模擬零件加工的整個過程。在實際工作中，利用該軟件可以檢查加工過程中是否會出現(xiàn)刀具和夾具與被加工零件發(fā)生干涉或碰撞的情況。利用MasterCAM設(shè)置學生設(shè)計的奔馳車標雕刻件的加工刀具路徑，根據(jù)工藝要求，可以安排從曲面粗切挖槽等距環(huán)切到曲面精修平行走刀的加工工藝路線。根據(jù)各對話框中的提示設(shè)置相應(yīng)的工藝參數(shù)后，可以控制零件模型，從而獲得刀具路徑。

1.3MasterCAM的模擬加工

MasterCAM軟件提供了模擬零件的加工手段，以檢驗最終數(shù)控程序的正確性。通過實體真實感仿真模擬加工過程，可以展示加工零件的任意截面，顯示加工路徑。學生使用操作軟件生成刀具路徑后，可以在模擬加工過程中直觀地觀察自己的工藝參數(shù)設(shè)置是否正確，明確整個數(shù)控加工過程。如果加工過程中出現(xiàn)錯誤，能夠及時發(fā)現(xiàn)并改正，很好地避免了因為設(shè)計或程序錯誤而引發(fā)的加工事故。

1.4MasterCAM的后置處理

MasterCAM提供了約400種以上的后置處理文件，以適應(yīng)各種數(shù)控系統(tǒng)。比如學生使用的是FANUC數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)機床的實際情況編制出后處理文件，編譯NCI文件經(jīng)后置處理生成G代碼。如果學生的圖形設(shè)計和編程經(jīng)模擬加工后結(jié)果沒有錯誤，就可以直接選中所有刀具軌跡經(jīng)后處理生成G代碼，具體如圖4所示。生成的G代碼通過機房的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)控銑雕機的計算機中，將毛胚裝夾在工作臺上，設(shè)定好機床參數(shù)，就可以對工件進行雕刻加工。

2零件的加工過程

2.1零件加工工藝分析

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，盡量減少換刀次數(shù)。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。旋鈕零件可通過銑削加工完成，所用刀具選擇φ12平銑刀和φ6球刀。該零件在數(shù)控銑床上加工的工藝流程可設(shè)定為：平面銑——外形銑——曲面挖槽粗加工——曲面平行銑精加工。

2.2零件的幾何建模

在進行零件的建模時，通過CAD模塊畫圖，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，這樣既能節(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)零件的實際尺寸繪制，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。

該零件的編程程序包括以下幾部分：（1）工件的平面銑削程序。（2）圓柱形輪廓的外形銑削程序。（3）旋鈕輪廓的挖槽粗加工程序。（4）旋鈕的外形銑半精加工和精加工程序。

2.3零件加工刀具路徑確定

零件建模后，選用相應(yīng)工序使用的刀具，根據(jù)零件的要求選擇毛坯，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，從而得到零件加工的刀具路徑。MasterCAM系統(tǒng)可生成相應(yīng)的刀具路徑工藝數(shù)據(jù)文件NCI，包含所有設(shè)置好的刀具運動軌跡和加工信息。通過MastercamMill進行各種工藝參數(shù)設(shè)定，得到零件加工的刀具路徑和加工順序是：面銑——圓柱形外形銑——按鈕輪廓的曲面挖槽粗加工——曲面平行銑精加工。

2.4零件的模擬數(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。在仿真過程中，刀具沿著定義的加工軌跡進行動態(tài)加工，可以直觀地掌握數(shù)控加工的過程，判斷刀具軌跡的連續(xù)性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀和撞刀。刀位計算是否正確、加工刀具軌跡定義的合理與否、實際零件是否符合設(shè)計要求等。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，降低材料消耗，提高生產(chǎn)效率。

2.5生成數(shù)控指令代碼及程序傳輸

通過仿真以后，確認符合實際加工要求后，就可以利用MasterCAM的后置處理程序生成NC數(shù)控代碼。對于不同的數(shù)控設(shè)備，其數(shù)控系統(tǒng)可能不同，選用的后置處理程序也有所不同。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)控代碼應(yīng)適當修改，如華中數(shù)控銑床是三軸加工的銑床，在后置處理生成的NC代碼中應(yīng)刪除第四軸指令，檢查無誤后，就可以進行數(shù)控加工。

3.結(jié)語

采用MasterCAM軟件能方便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，特別可以完成對復雜零件的數(shù)控程序編制，大力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。