基于MasterCAM的數控加工編程與實操

秦嬿

摘 要： 本文闡述了利用MasterCAM軟件對旋鈕零件進行加工編程的過程，包含實體建模、刀具路徑確定、模擬數控加工和生成數控指令代碼等步驟。通過實例說明MasterCAM軟件的功能和在機械加工領域的廣泛應用。

關鍵詞： MasterCAM 數控 加工編程

1.引言

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。

MasterCAM軟件是美國的CNC Software公司開發的基于PC平臺的CAD/CAM系統，由于它對硬件要求不高，并且操作靈活、易學易用且具有良好的價格性能比，廣泛應用于機械加工、模具制造、汽車工業和航天工業等領域，具有二維幾何圖形設計、三維曲面設計、刀具路徑模擬、加工實體模擬等功能，從而實現從產品的幾何設計到加工制造的CAD/CAM一體化，是目前世界上應用最廣泛的CAD/CAM軟件之一。

2.MasterCAM軟件的功能及運用

MasterCAM由CAD和CAM兩大部分組成，分成Design（造型），Mill（銑削加工）、Lathe（車削加工）和Wire（線切割）4個功能模塊，集設計與制造于一體。masterCAM系統中的CAD繪圖建模功能繪制生成三維零件模型，然后選擇合適的加工工藝方法，安排零件的加工工序，確定粗加工、半精加工、精加工對應的不同加工表面的刀具、切削用量、進退刀路徑、主軸轉速等參數后，該系統便自動計算出機加工余量，動態顯示出粗加工、半精加工、精加工對應的不同加工表面的刀位軌跡和機床代碼，省去人為編制NC程序的煩惱。

下面結合實例介紹MasterCAM軟件在數控加工自動編程中的使用。

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Mastercam Mill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。

參考文獻：

[1]王貴明.數控實用技術[M].機械工業出版社，2007.7.

[2]王志平.數控編程與操作[M].北京：高等教育出版社，2003.7.