Master/CAM軟件自動(dòng)編程

茹慶峰

摘 要:Master/CAM軟件是集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造于一體的軟件。它不僅可以繪制二維和三維零件圖形,也能在CAM模塊中,直接編制刀具路徑和數(shù)控加工程序。在模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工中使用非常普遍,而且應(yīng)用相當(dāng)成功。

關(guān)鍵詞:Master/CAM 自動(dòng)編程 數(shù)控 加工中心

數(shù)控自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的編程軟件編制數(shù)控加工程序的過程。

現(xiàn)代加工業(yè)的發(fā)展,實(shí)際生產(chǎn)過程中,比較復(fù)雜的二維零件、具有曲線輪廓和三維復(fù)雜零件越來越多,手工編程已滿足不了實(shí)際生產(chǎn)的要求。如何在較短的時(shí)間內(nèi)編制出高效、快速、合格的加工程序,在這種需求的推動(dòng)下,數(shù)控自動(dòng)編程得到了很大的發(fā)展。

隨著微電子技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)編程技術(shù)逐漸發(fā)展到以圖形交互為基礎(chǔ),與CAD相集成的CAD/CAM一體化的編程方法。可提供單一準(zhǔn)確的產(chǎn)品幾何模型,幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便,可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造一體化。通過幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),主要從CAM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、CAM軟件編程過程其操作步驟、數(shù)控自動(dòng)編程的實(shí)踐性等方面談?wù)勎业膸c(diǎn)看法:

一、CAM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要有:

1.復(fù)雜形狀零件的幾何建模

對(duì)于圖紙及曲面特征點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)的復(fù)雜形狀零件數(shù)控編程,其首要環(huán)節(jié)是建立被加工零件的幾何模型。復(fù)雜零件建模的主要技術(shù)內(nèi)容包括:曲線曲面生成、編輯、裁剪、拼接、過度、偏置等等。

2.加工方案與加工參數(shù)的合理選擇

數(shù)控加工的效率與質(zhì)量有賴于加工方案與加工參數(shù)的合理選擇,其中刀具、刀軸控制方式、走刀路線和進(jìn)給速度的自動(dòng)優(yōu)化選擇與自適應(yīng)控制是重中之重。其目的是在滿足加工要求、機(jī)床正常運(yùn)行和一定的刀具壽命的前提下,盡可能提高加工效率。

3.刀具軌跡生成

刀具軌跡生成是復(fù)雜零件數(shù)控加工中最重要的內(nèi)容,能否生成有效的刀具軌跡直接決定了加工的可能性、質(zhì)量與效率。刀具軌跡生成的首要目標(biāo)是使所生成的刀具軌跡能滿足無干涉、無碰撞、軌跡光滑、切削負(fù)荷光滑并滿足要求、代碼質(zhì)量高。同時(shí),刀具軌跡生成還應(yīng)滿足通用性好、穩(wěn)定性好、編程效率高、代碼量小等條件。

4.數(shù)控加工仿真

盡管目前在工藝規(guī)劃和刀具軌跡生成等技術(shù)方面已取得很大進(jìn)展,但由于零件形狀的復(fù)雜多變以及加工環(huán)境的復(fù)雜性,要確保所生成的加工程序不存在任何問題仍十分困難,其中最主要的有加工過程的過切與欠切、機(jī)床各部件之間的干涉與碰撞等。高速加工時(shí)這些問題是致命的。因此,實(shí)際加工前采取一定的措施對(duì)加工程序進(jìn)行檢驗(yàn)并修正是十分必要的。數(shù)控加工仿真通過軟件模擬加工環(huán)境、刀具路徑與材料切除過程來檢驗(yàn)并優(yōu)化加工程序,具有柔韌性好、成本低、效率高且安全可靠等特點(diǎn),是提高編程效率與質(zhì)量的重要措施。

5.后置處理

后置處理是數(shù)控加工編程技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容,它將通過前置處理生成的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合于具體機(jī)床數(shù)據(jù)的數(shù)控加工程序。其技術(shù)內(nèi)容包括機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與求解、機(jī)床結(jié)構(gòu)誤差補(bǔ)償、機(jī)床運(yùn)動(dòng)非線性誤差校核修正、機(jī)床運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性校核修正、進(jìn)給速度校核修正及代碼轉(zhuǎn)換等。因此,有效的后置處理對(duì)于保證加工質(zhì)量、效率與機(jī)床可靠運(yùn)行具有重要作用。

目前CAM系統(tǒng)仍處于相對(duì)獨(dú)立狀態(tài),需要在引入零件CAD模型中幾何信息的基礎(chǔ)上,由人工交互方式,添加被加工的具體對(duì)象、約束條件、刀具與切削用量、工藝參數(shù)等信息。

二、CAM軟件編程過程其操作步驟可歸納如下:

1.理解零件圖紙或其他的模型數(shù)據(jù),確定加工內(nèi)容。

2.確定加工工藝(裝夾、刀具、毛坯情況),據(jù)工藝確定刀具原點(diǎn)位置。

3.利用CAD功能建立加工模型或通過數(shù)據(jù)接口讀入已有的CAD模型數(shù)據(jù)文件,根據(jù)編程需要,進(jìn)行適當(dāng)刪減與增補(bǔ)。

4.選擇合適的加工策略,CAM軟件根據(jù)全面提供的信息,自動(dòng)生成刀具軌跡。

5.進(jìn)行加工仿真或刀具路徑模擬,以確定加工結(jié)果和刀具路徑與設(shè)想的一致。

6.通過與加工機(jī)床相對(duì)應(yīng)的后置處理文件,CAM軟件將刀具路徑轉(zhuǎn)換成加工代碼。

7.將加工代碼(G命令)傳輸?shù)郊庸C(jī)床上,完成零件加工。

由于零件的難易程度不同,以上操作步驟將會(huì)依據(jù)零件實(shí)際情況,而有所增減。

三、數(shù)控自動(dòng)編程的實(shí)踐性主要有:

為了達(dá)到數(shù)控技術(shù)和其他機(jī)械類專業(yè)對(duì)本課程的要求,必須建立本課程獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)體系,即數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及編程實(shí)驗(yàn)——數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)——綜合實(shí)踐訓(xùn)練。

1.課程實(shí)驗(yàn) 主要開設(shè)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu),同時(shí)開設(shè)數(shù)控編程的實(shí)驗(yàn),包括①手工編程:每個(gè)學(xué)生一臺(tái)模擬編程器,完成數(shù)控機(jī)床編程訓(xùn)練。②計(jì)算機(jī)輔助編程(自動(dòng)編程)。每個(gè)學(xué)生一臺(tái)計(jì)算機(jī)及配套CAD/CAM軟件,完成復(fù)雜形狀零件自動(dòng)編程訓(xùn)練,通過編程訓(xùn)練使學(xué)生掌握數(shù)控編程的方法和技巧。

2.數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn) 對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)控機(jī)床和加工中心實(shí)際操作訓(xùn)練,使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床、加工中心的程序輸入、刀具參數(shù)設(shè)置、機(jī)床調(diào)整、機(jī)床維護(hù)知識(shí),使學(xué)生能夠操作數(shù)控機(jī)床并加工出合格零件,培養(yǎng)學(xué)生操作機(jī)床的基本技能。

3.綜合實(shí)踐訓(xùn)練 學(xué)生自己選擇中等復(fù)雜程度的零件,分析零件結(jié)構(gòu)、制訂工藝過程、工藝路線,選擇數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具等,編制加工程序,自己動(dòng)手操作加工出零件,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

CAM軟件是集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造于一體的軟件。它的CAD模塊不僅可以繪制二維和三維零件圖形,也能在CAM模塊中,直接編制刀具路徑和數(shù)控加工程序。目前在模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工中使用非常普遍,而且是應(yīng)用相當(dāng)成功的軟件。主要應(yīng)用于加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床、線切割、雕刻機(jī)等數(shù)控加工設(shè)備。

MasteCAM軟件把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)功能和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)功能有機(jī)地結(jié)合在一起。從設(shè)計(jì)繪制圖形到編制刀具路徑,通過仿真加工來驗(yàn)證刀具軌跡和優(yōu)化程序;通過后處理器將刀具軌跡轉(zhuǎn)換為機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)控加工文件,然后通過計(jì)算機(jī)通信(RS-232接口)將NC程序發(fā)送到加工中心等數(shù)控機(jī)床,完成對(duì)工件的加工。其編程速度和編程效率比以前在數(shù)控機(jī)床上使用手工編程更為先進(jìn),所以被數(shù)控加工廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):

1.《數(shù)控加工工藝學(xué)》 唐應(yīng)謙 中國(guó)勞動(dòng)保障出版社

2.《數(shù)控加工技術(shù)》 周濟(jì) 國(guó)防工業(yè)出版社

作者單位:山西國(guó)防軍星技工學(xué)校