MasterCAM軟件在數控銑床中的應用

潘丹

【摘要】隨著工業4.0時代的到來，數控技術在各個領域發展得非常迅猛，對人的知識儲備也有了更高的要求。內蒙古工業大學從學生全面發展的角度考慮，在工程訓練中心對全校所有專業開設工程訓練課程。學生要想全面了解數控技術，就要學習編程語言、方法和數控機床操作等內容。在我國，MasterCAM軟件是一款在數控加工制造中應用率較高的CAD/CAM軟件。將其應用到數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新能力。

【關鍵詞】MasterCAM軟件 CAD/CAM

隨著現代工業技術的迅猛發展，數控加工隨著時代出現了巨大變化。計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）廣泛應用于產品設計和機械制造中。傳統手工編程數控指令枯燥、不易記憶，而使用CAD/CAM系統產生的NC程序代碼可以替代傳統的手工編程，運用CAD/CAM進行零件的設計和加工制造，可使企業提高設計質量，縮短生產周期，降低產品成本，從而取得良好的經濟效益。

1MasterCAM軟件的應用

1.1MasterCAM的CAD零件造型

MasterCAM軟件具有強大、穩定的造型功能，可以設計出復雜的曲線、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，要求學生根據自己的想法設計一個雕刻圖形。

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刀具和夾具與被加工零件發生干涉或碰撞的情況。利用MasterCAM設置學生設計的奔馳車標雕刻件的加工刀具路徑，根據工藝要求，可以安排從曲面粗切挖槽等距環切到曲面精修平行走刀的加工工藝路線。根據各對話框中的提示設置相應的工藝參數后，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設置是否正確，明確整個數控加工過程。如果加工過程中出現錯誤，能夠及時發現并改正，很好地避免了因為設計或程序錯誤而引發的加工事故。

1.4MasterCAM的后置處理

MasterCAM提供了約400種以上的后置處理文件，以適應各種數控系統。比如學生使用的是FANUC數控系統，根據機床的實際情況編制出后處理文件，編譯NCI文件經后置處理生成G代碼。如果學生的圖形設計和編程經模擬加工后結果沒有錯誤，就可以直接選中所有刀具軌跡經后處理生成G代碼，具體如圖4所示。生成的G代碼通過機房的網絡傳輸到數控銑雕機的計算機中，將毛胚裝夾在工作臺上，設定好機床參數，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。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。該零件在數控銑床上加工的工藝流程可設定為：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，這樣既能節省建模時間，又能滿足數控加工的需要。建模時，應根據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，利用MasterCAM中圖層的功能，在確定刀具路徑時，加以調用或隱藏，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，選用相應工序使用的刀具，根據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，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設定，從而得到零件加工的刀具路徑。MasterCAM系統可生成相應的刀具路徑工藝數據文件NCI，包含所有設置好的刀具運動軌跡和加工信息。通過MastercamMill進行各種工藝參數設定，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。

2.4零件的模擬數控加工

設置好刀具加工路徑后，利用MasterCAM系統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的設置是否合理。在仿真過程中，刀具沿著定義的加工軌跡進行動態加工，可以直觀地掌握數控加工的過程，判斷刀具軌跡的連續性、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計要求等。同時在數控模擬加工中，系統會給出有關加工過程的報告，這樣可以在實際生產中省去試切的過程，降低材料消耗，提高生產效率。

2.5生成數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數控代碼。對于不同的數控設備，其數控系統可能不同，選用的后置處理程序也有所不同。具體的數控設備，應選用對應的后置處理程序，后置處理生成的NC數控代碼應適當修改，如華中數控銑床是三軸加工的銑床，在后置處理生成的NC代碼中應刪除第四軸指令，檢查無誤后，就可以進行數控加工。

3.結語

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控程序編制，大力提高程序的正確性和安全性，降低生產成本，提高工作效率。