基于MasterCAM在數控加工中的應用

仝朝記　喬娟

摘要：本文介紹了MasterCAM軟件的特點和功能，并結合實例分析MasterCAM在數控加工中應用，從MsterCAM軟件繪圖到零件加工成型的一體化過程，強調了該軟件在工業中的重要地位，以及給現代化產業帶來的方便，本文就結合MasterCAM軟件在數控加工中運用進行研究。

關鍵詞：FAUNC 加工中心；數控加工；MasterCAM；CAD/CAM；對刀

隨著計算機軟件的不斷更新，現代工業的持續發展，計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）已顯示出巨大的潛力，并廣泛應用于產品設計和數控加工中，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，縮短生產周期，降低產品成本，提高加工質量，為企業創造良好的經濟效益。

1、特點

MasterCAM軟件是美國的CNC Software公司開發的，該軟件易學易用，操作方便，因而深受廣大企業用戶和工程技術人員的歡迎，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，它不但具有二維幾何圖形設計；三維實體、曲面設計；而且還有刀具路徑模擬、加工實體模擬等功能，同時提供友好的人機交互界面，從而實現了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，近兩年全國性的數控技能競賽都體現了這一點。

2、功能

MasterCAM是一種功能強大CAD/CAM軟件， 由CAD和CAM兩大部分組成，分成實體造型、銑削加工、車削加工和線切割4個功能模塊。通過對所設計的零件進行加工工藝分析，并繪制幾何圖形及建模，編制刀具路徑，通過程序的后處理生成數控加工NC指令代碼，輸人到數控機床既可完成加工。Mastercam具有強勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能，以提高零件加工的效率和質量。可以從中選擇最合理、最好的加工方法，加工最復雜的零件。Mastercam的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。Mastercam還具有可靠的刀具路徑校驗功能，可模擬零件加工的整個過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞問題。尤其在數控加工中心加工一些復雜的零件，手工編程難度大，MasterCAM優勢更為明顯。

3、舉例：如下圖是發動機連桿的零件圖

3.1加工工藝分析

1）根據零件圖形，確定合理的加工順序。2）在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時，要盡量減少換刀次數，提高加工效率。3）選擇合理刀具及切削用量。4）充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度。做到先粗后精；先主后次；基面先行；互為基準。

3.2 刀具選用

要完成該零件的銑削加工， 所用刀具有：1）選用直徑為徑為Φ20mm的立銑刀進行面銑和外輪廓的粗、精加工。2）選用直徑為Φ19.8mm與Φ9.8mm的鉆頭粗加工孔，再選用直再選用直徑為Φ20mm與Φ10mm的鉸刀精鉸孔。3）選用直徑為Φ6mm立銑刀加工內輪廓至尺寸。由于零件為對稱圖形，完成一半加工后，；加工中心自動停止，松開夾具，調轉工件，夾緊加工另一半，程序不變。

3.3零件的幾何建模

根據以上視圖運用MasterCAM建立幾何模型， MasterCAM四大模塊中的任何一個模塊都具有進行二維或三維的設計功能，具有較強（CAD）繪圖功能，故可以根據加工要求將各種類型的圖形文件通過軟件上的圖形轉換至MasterCAM系統上使用，在進行零件的建模時，無需畫出整個零件的模型，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來繪制，以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。

3.4設置刀具路徑

零件的建模后，根據加工工藝的安排，選用相應工序所使用的刀具，根據零件的要求選擇加工毛坯。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。如面銑（上表面）——外輪廓加工——鉆孔（Φ10mm和Φ20mm的孔）——鉸孔——實體加工（內輪廓）。設置好的刀具運動軌跡和加工信息，通過計算功能生成刀具路徑。

3.5 的模擬加工

刀具加工路徑生成后，利用MasterCAM系統提供的零件加工模擬功能，可以真實觀察實體切削加工的過程，可以看出工藝參數的設置是否合理，零件在數控實際加工中是否存在干涉，設備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設計要求。這樣可以在實際生產中省去試切的過程，可降低材料消耗，提高生產效率，增加經濟效益。

3.6工件的裝夾

由于工件為對稱圖形，且外輪廓為不規則曲線，一般的裝夾不能滿足加工要求，需分兩步：第一步，用工作臺面上的臺虎鉗口兩內側面夾少于二分之一工件的厚度，保持工件長邊接觸，夾緊牢固可靠，以通過兩孔的軸線為基準進行裝夾，加工零件的第一半；第二步，在加工中心上做一與外輪廓曲線相吻合的內槽其槽深為二分之一零件厚度，且內槽軸線處有兩個與零件兩孔相吻合的兩中心軸，所謂專用夾具，其目的為了裝夾牢靠，保證較高的加工精度。

3.7對刀

通過計算機模擬數控加工，確認符合加工要求。以FAUNC系統加工中心為例，通過手輪方式，分別找到x軸中點和y軸中點，再移動z軸讓刀具接觸工件設置零點，在G54坐標系輸入兩軸中點坐標，按復位鍵確認對刀錯對。再對第二把刀時在刀補里輸入刀差補償即可。工件調頭需重新確定刀具到工件上表面的距離。

3.8校驗機床精度

針對不同的數控機床，由于使用年限及系統好壞的原因，機床的加工精度會或多或少的出現一些誤差，有些零件加工完后檢驗尺寸大了，可以通過調整程序控制加工精度，但比較費時，影響加工效率；如果加工完后工件尺寸小了，直接導致廢品，給經濟帶來不可估量的損失。所以在加工零件之前，先要校驗數控系統本身的誤差是多少，在加工之前可以通過調整程序或修改刀補來控制加工精度。其操作過程：先用端銑刀銑一刀平面，根據程序中數值與測得值比較，如兩數值一樣，說明機床或對刀沒有出現誤差，否則根據所述方法調整誤差，直到達成一致為準。

3.9生成程序、傳輸實體加工

對完刀后確定工件定位準確，夾緊牢固，就可以利用MasterCAM的后置處理生成NC數控代碼，檢查程序是否有錯，通過查找關鍵代碼進行程序修改，檢查無誤后通過傳輸線將程序輸入數控裝置進行實體切削加工，為了節省時間也可以一邊傳輸一邊進行實體加工，但要注意的是：開始加工為確保可靠運行，校驗對刀正誤，將功能按鍵打在單段運行，進給倍率調至零，快速倍率調至25%，確認正常再按循環連續運行。加工過程中調節進給倍率，主軸轉速來達到最佳切削效果。MasterCAM系統本身提供了百余種后置處理PST程序。對于不同的數控設備，應選用對應的后置處理程序。

4. 結束語

熟練的掌握MasterCAM軟件的應用，對于我們機加工行業來說非常重要，掌握了這門技術，能方便的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，減少中間煩鎖的計算過程，特別對于復雜零件數控程序的編制，可大大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]王志平，數控編程與操作[M].北京：高等教育出版社，2003.7

[2]王貴明，數控實用技術[M]機械工業出版社，2007.7

[3]杜家熙，數控機床構造與編程，職業高等教育出版社，2003.5

[4]周建強，馮晉.MasterCAM在零件設計和加工中的應用，2001.3

[5]楊偉群，數控工藝員培訓教程，清華大學出版社，2004.5