數控CAM軟件在復雜零件加工中的應用

王磊

[摘 要] 針對較復雜零件，若是編程和加工依然采用傳統的手工方法，會花費過長的編程時間，并且很難保證編程的正確率，進而降低了零件加工生產率。所以為了進行自動編程，有必要對CAM軟件進行利用。以復雜零件加工中運用MasterCAM軟件加工為例，對CAM軟件在數控加工中的應用進行了分析。首先該零件的加工工藝進行了分析，再用MasterCAM軟件對該零件進行建模，設置參數應根據零件加工工藝進行，最后生成程序，然后在數控機床中通過通信傳輸軟件傳入，在機床準備工作完成后進行加工，最后和已知圖形比較實際加工出的工件和圖樣、尺寸精度與圖紙要求相符，說明在數控加工中CAM軟件具有一定的使用價值。

[關 鍵 詞] 復雜零件；數控CAM軟件；加工；數控機床

[中圖分類號] TG659 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）34-0232-02

新的歷史時期，科學技術得到了迅猛發展。而將先進的科學技術應用在數控加工中，有利于推動機械制造業的進一步發展。CAM軟件具有自動化的特點，能應用在數控加工中。在數據加工設計的過程中，應與零件設計的圖紙相結合，構建CAM軟件模型，通過一系列的數據加工流程，最終形成商品。隨著時代的進步，產品的種類不斷推陳出新，由此對產品的精密度和生產質量也提出了更高的要求。因此，在數控加工過程中，應高度重視先進的科學技術，將傳統的數據加工技術逐步用現代化的數控加工技術所取代。這不僅能使數控加工質量提升，還能使數控加工效率提高。而在數控加工和復雜零件的加工中，如何應用CAM軟件，是本文重點探討的課題，對應用的形式提出建議，旨在對數控加工行業，發揮極大的促進作用。

一、MasterCAM軟件概述

隨著現代機械工業的快速發展，CAD/CAM作為先進制造技術的一個重要組成部分，有機結合了傳統機械設計制造技術和現代信息技術，并在產品設計和機械制造中得到了廣泛的應用。傳統的手工編程可通過使用CAD/CAM系統產生機床的數控加工程序所替代，運用CAD/CAM進行零件的設計和加工制造，能對產品質量進行改善，使企業產品開發周期縮短，進而使產品的市場競爭力提高。

美國的CNC Software公司首次推出的集設計和制造的MasterCAM軟件，集自動編程于一體。因為具有靈活的操作，并且對硬件不具備較高的要求，性價比良好，所以受到工程技術人員和廣大企業的普遍青睞。在航天、汽車制造、模具制造和機械加工中，應用非常廣泛，它具有加工實體模擬、刀具路徑模擬等功能，是目前世界上應用最廣泛的CAD/CAM軟件之一，實現了從產品的幾何設計到加工制造的CAD/CAM一體化，并真正實現了友好的人機交互。MasterCAM軟件的功能具有曲面和實體造型于一體，能生成和管理多種類型的數控加工操作，具有轉換處理能力、編輯圖形能力等，通過傳輸數據、仿真加工模型、生成刀具路徑，最終完成零件的數控機床加工。

二、MasterCAM軟件在復雜零件加工中的應用

首先分析所設計的零件加工工藝，然后利用幾何圖形進行繪制，在這個過程中，對MasterCAM軟件中的CAD設計模塊充分利用，完成零件的造型，再利用CAM制造模塊，對產生刀具路徑、合適的加工步驟、工藝參數和加工部位進行選擇，生成刀具的運動軌跡數據。利用模擬軌跡和仿真模塊，在通過通信接口，最終有指定數控系統的數控加工程序生成，并向機床傳輸數控加工程序。

下面與實例相結合，對在復雜零件加工中如何具體應用軟件MasterCAM進行分析。

（一）零件連桿的加工工藝分析

上圖為加工的零件圖，在數控加工自動編程前中運用MasterCAM軟件進行復雜零件的加工時，首先需要仔細分析零件的加工工藝，對合理的加工順序進行確定，盡量減少換刀次數，將零件的加工精度和表面粗糙度提供保障，使加工效率進一步提高。對零件的形狀、尺寸和加工精度等因素充分考慮其中，依據先粗加工后精加工的程序，首先對主要表面進行加工，再加工次要表面；先對基準面后進行加工，再對其他表面進行加工。

可通過銑削加工完成上圖所示連桿，所用刀具為Φ10的平銑刀、Φ50的鉆頭及Φ20的平銑刀。挖槽加工、鉆孔加工、外形銑削加工，是該零件在數控銑床上加工的工藝流程。

（二）零件連桿的幾何造型

實現數控加工的基礎，是對零件的幾何模型進行構建，MasterCAM四大模塊中的任何一個模塊，繪圖功能都非常強大，都具有進行二維或三維的設計功能。同時因為將許多標準圖形轉換接口設置在軟件系統內，可以將各種類型的圖形文件進行轉換，實現圖形文件共享。

在對連桿造型時，在繪圖的過程中，可直接連接Mill模塊，并結合連桿的實際尺寸大小來繪制繪圖時，通過準確計算，對生成的刀具路徑的正確性提供保障。

（三）確定零件連桿的加工刀具路徑

CAM數控編程處可在零件的CAD造型完成后進行。CAM制造模塊要求對合適的加工步驟、合適的加工刀具進行選擇。刀具路徑文件的運動軌跡數據，是通過系統的自動處理完成的。

（四）實體切削仿真和零件連桿的刀具路徑模擬

將刀具加工路徑設置好后，實體加工模擬功能可利用MasterCAM系統完成，首先，應在切削加工的過程，對是否合理設置檢測工藝參數進行檢測，零件在數控實際加工中是否存在干涉，對刀具路徑的正確性進行驗證。系統在數控模擬加工中，會給出相關加工過程的報告。由此，可將材料消耗降低，并將實際生產中試切的過程省去，促進生產效率的提高。

（五）生成加工NC代碼及傳輸程序

利用MasterCAM系統的Post后處理功能，將連桿幾何圖形所規劃的挖槽加工、鉆孔加工及外形加工刀具路徑所生成的NCI刀具路徑文件轉成能被CNC機床所使用的NC代碼，并利用Communic傳輸功能進行NC代碼的傳輸。對不同的數控設備，其數控系統可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。對具體的數控設備，應選用對應的后置處理程序，后置處理生成的NC數控代碼經適當修改后，如能符合所用數控設備的要求，就可以輸出到數控設備，進行數控加工使用。

三、數控加工中CAM軟件中的應用形式

（一）模擬數控加工

首先，是構建立體幾何。在數控加工的過程中，一項最基本的內容是構建立體幾何。所以，工作人員在構建在幾何立體的過程中，可對其他的繪圖軟件充分運用，例如，通過文件轉換的形式，利用AutoCAD、Pro/E、UG、SolidWorks等制圖軟件，轉換幾何圖形，以達到對CAM軟件格式相符合的要求。在通過對CAM軟件的運用，利用框線的形式，即興加工幾何圖形，不單單能最大限度上提高模擬的質量，還能使數控加工的速度極大提升，通過邊建模邊加工的方式，促進數控加工的效率的提高。

其次，是選擇數控加工的形式。在數控加工的過程中，外形、槽、通槽、球體、孔，是其主要的特征。所以，在數控加工的過程中，需要詳細分析其特征，對加工的形式，可結合數控加工的特征進行選擇，挖槽、外形、通槽、球面等是其主要加工的形式。所以，工作人員在進行數控加工的過程中，需要全面了解數據加工技術，掌握哪種數控加工形式比較適用，以此將加工時間和建模時間最大限度的減少。

（二）數控加工的仿真技術

隨著我國國民經濟的迅猛發展，為了在激烈的行業競爭中立于不敗之地，數控加工行業就必須要在數控加工的過程中，促進產品質量和效率的不斷提高。在數控加工的過程中，為了保障加工時間，需要遵循一定的技術加工流程，保障工件和刀具的加工質量。同時，在加工的過程中，還應合理設計刀具的路徑。并在CAM中生成刀具總導軌的過程中，通過對數控加工中的仿真技術的運用，真實模擬數控加工流程。

（三）數控加工的后期處理技術

在數控加工的過程中，工作人員如果已經認可所構建的圖形，則可以確認數控加工程序。首先對CAM軟件中的處理器進行利用，以生成數據代碼。后期處理技術主要是指為形成文件，可數控加工圖形。因為在數控加工的過程中，可運用不同的控制系統，因此數控加工代碼也具有不同的格式。在數控加工的過程中，應通過管理刀具路徑，在對后期的處理技術充分運用，最后改變并儲存最后的程序。最后，工作人員在對相應的程序充分利用，編輯和檢驗數控加工文件。由此，不僅能對數控加工的質量提供保障，還能使數控加工的時間極大地縮短，促進了加工效率的提升。

總的來說，隨著不斷發展的機械制造產業，開始緊密結合數控加工技術與CAM軟件，促進其朝著智能化和網絡化制造的方向發展。作為加工技術人員，應深入研究CAM技術和數控加工技術，并在實踐過程中，不斷提高CAM軟件在數控加工中的應用水平，以充分發揮數控加工技術與CAM軟件的應用優勢。通過MasterCAM軟件的運用，能夠構建復雜零件的幾何模型，并有NC代碼自動生成，可使編程人員的編程時間極大地縮短，尤其是編制復雜零件的數控程序，能使程序的正確性和安全性極大的提高。在提高工作效率的同時，還能使生產成本降低。而在數控加工和復雜零件的加工中，如何應用CAM軟件，是本文重點探討的課題，通過對應用形式提出建議，旨在對發展數控加工行業，發揮極大的促進作用。

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