MasterCAM在哈斯機床多軸加工中的應用探析

李金蓮

（長沙航空職業技術學院，湖南 長沙 410014）

Mastercam是美國CNCS of twareInc公司研發的一款軟件。Mastercam的出現很大程度上提高了機械生產效率。在CAM的多軸加工中加工模塊不斷出現和完善，擴大了機床加工的范圍，降低了機床加工地難度。Mastercam具有有二維繪圖、曲面設計、三維實體造型、數控編程等功能。它的幾何造型方便直觀，簡單易懂。根據多種零件的不同，Mastercam可以提供一共六類29種不同的加工方式。在CAM的軟件里，必須進行后置處理才能生成和加工機床相匹配的數字控制的形式。由于加工機床的種類多種多樣，所以后處理的文件不一定完全和加工機床匹配。因此，在最后需要加工者對后期加工進行一定的修改，使之相匹配。Master CAM是CAM中利用的最廣泛的一類軟件。操作簡單，容易學習。不需要復雜地設置便可以生成哈斯數控系統代碼，進行后處理。Mastercam9.0以上的版本還具有支持中文環境的功能，因為價格比較合適，是廣大中小企業在自己的經濟能力中所能接受的，因此具有比較廣闊的發展空間。

1 加工方案的制定

本次進行加工設備為哈斯銑床，采用哈斯五軸（3＋2）機床后，工作空間變小，適合進行小型零件的加工。先用70mm×52mm的鋁料進行錐面的加工，在錐面上刻字的加工，錐面的加工采取“沿邊五軸”加工的策略，刻字的加工采取“曲面五軸”的加工策略。

2 機床的偏置測量和設定

2.1 五軸加工的設置內容介紹

零件在五軸加工時需進行內容的設定，主要設置以下幾種內容：編程零點到c軸中心位置偏執設置、編程方式的選擇和旋轉臺旋轉中心到擺動中心位置偏置設置、刀具長度補償設置、加工工件坐標系的位置偏置設置、機床五軸RTCPJJIJ工設置。現以廣數GSK25i五軸數控系統的后置處理為例子，來介紹機床的偏置測量和設定。

2.1 旋轉軸和直線軸位置偏置

（1）旋轉中心到擺動中心偏置距離測量，具體操作方法如下：首先旋轉B軸，采用打表方式校平、校正C軸，要求C軸的平面和Z軸的平面要重合，接著在C軸上裝上一個圓棒，對C軸進行旋轉后銑出圓棒直徑為D，最后對圓棒進行分中，找出XYZ～dt的坐標系零點位置坐標c為參考機床 c軸中心的位置坐標（x、y、b、c）。在非數控系統五軸功能狀況下進行后置的處理。程序運行時除上述設置以外，刪除后置處理程序中的五軸加工，如果加工時需多把刀具、換刀時只能單獨的使用刀具長度補償。

（2）編程時要用五軸加工的功能，旋轉軸位置偏置的設置廣州數控GSK25i數控系統在五軸加工中用于設置轉軸位置的參數主要有轉臺中心位置參數8020和工作臺第一旋轉軸和工作臺第二旋轉軸的偏置矢量參數8021。

（3）轉臺中心位置的設置：轉臺中心位置是指裝夾工件的c軸的軸心處，先分析“機床坐標轉臺”，確定軸心的位置，位置為c轉臺。如果轉臺的對刀方式不同，那么“機床機械坐標值”就會不一樣，這就要求在設置轉臺中心位置時需保持和工件坐標系相同的對刀方式。如果設置的坐標為主軸的端面對刀，這時主軸端面降到旋轉軸心處時的“機床機械坐標值”對著“轉臺中心位置”。刀尖對著刀的時候，“轉臺中心位置”應該是刀具到旋轉軸軸心時候的“機床機械坐標值”。如果進行刀具的更換，應該進行刀具的補償，不應該重新進行坐標系的設置，參數不能隨便的修改，坐標系也不應重新設置。除此之外，在進行測量的時候，應把轉臺放在水平位置上。把第一旋轉軸到第二旋轉軸的偏置矢量設置為8021。列舉AB雙轉臺作為示范，如果數控系統中第一旋轉軸是A軸，第二旋轉軸是B軸。起點設置為主動軸的軸心，終點設置成從動軸的軸心，機床坐標系保持不變作為參照。如果B轉臺在A轉臺的上面，坐標系的參數為正數；如果B轉臺在A轉臺的下面，坐標系的參數為負數。用來表示旋轉軸中心的位置坐標。從第一旋轉軸A軸到第二旋轉軸B軸的偏置距離測量，它的矢量方向應該相反，將A軸作為坐標參考周。使用五軸加工功能程序后處理：使用五軸加工功能的特征編程、刀具中心點控制（RTCP）的功能時，省去了在后處理程序中提供繁瑣的參數這一步，要求類型相同的旋轉軸，五軸加工功能在雙轉臺中都適用。如果把機床坐標軸偏置參數設置為0，以AB雙轉臺為例子進行分析，構建后處理器時選擇雙擺頭方式。如果將旋轉軸設置成BC方式，這樣設置以后特定的機床參數和經過后處理的坐標值就沒關系了。

（4）五軸數控加工原理：五軸數控加工是在任意的3個直線坐標軸（x、y、z）的基礎上增加了 2個旋轉軸（A、B、C任意軸的組合）的一種多軸數控的加工方式。五軸機床有3個直線軸和2個旋轉軸進行配合加工，2個旋轉軸主要為加工進行旋轉定位，不能改變刀具的位置，3個直線軸主要是聯動的作用，五軸定向的原理基本如此。其結構圖見圖1。

圖1

（5）五軸數控加工優點：此結構優點是有足夠的行程范圍對于旋轉坐標來講，加工細致，適合中小型體零件的五面的粗、精銑削加工，加工時機床操作簡單，可以提高加工效率，提高加工的精準度，減少加工時的裝夾次數。

（6）“沿邊五軸”和“曲面五軸”刻字效果：實現了刻字的仿真，刻字比較清晰，做工細致。Master CAM技術操作簡單易懂，較為簡潔。

3 MasterCAM操作特點

DNC的加工主要使用Mastercam來實現，一臺計算機控制多臺數控機床的方式成為DNC，實現CAD/CAM的關鍵技術主要為Mastercam。因為處理的數據比較繁瑣，設置的程序比較復雜，受各種條件的限制，加工方式主要是DNC，用RS-232進行串行接口，把計算機和數控機床連接起來。通訊工具則采用Mastercam的Communic，這樣一來就給機床內存創造了更加廣闊的空間，經過不斷地大量的加工表明，采用Mastercam來編制復雜零件的加工程序可以簡化加工的步驟，加工的相似度得到大大提高，而且還能比較準確的反應出加工步驟和情況。

4 Mastercam的功能特色

進行曲面的粗加工和曲面的精加工是Masterca擅長的。Mastercam有粗加工的技術比較超前，采用Masterca加工樂以提高零件的加工效率，簡化零件的加工步驟。如果采用Mastercam的精加工方式，如果加工的零部件比較困難，用不同的加工方式進行零件的加工。多軸加工也是Mastercam加工的功能，使加工零部件多種多樣。

Mastercam可以檢驗刀具的路徑是否正確，在零部件加工的整個過程中Mastercam可以進行完整的敘述。

由于數控系統機床的類型多種多樣，Mastercam提供了上百種不同的處理后置文件系統，對處理的軟件劃分細致。經常用FANUC系統進行文件的后置處理，這樣一來我們可以根據不同的機床不同結構，設置出操作編程，用FANUC的后置處理文件，這樣一來就生成了NCI文件的后置處理程序。除Mastercam以外，還推出升級版的MastercamX2。MastercamX2和Windows技術進行了親密結合，它的設計非常新穎，設計感很強烈，設計操作更加簡單高效。通過Mastercam用戶可以自己完成產品外觀設計，編輯代碼，完成工作流程，實現產品的加工。由于操作簡單易懂，所以應用范圍也比較寬泛，主要應用于各種模具制造、模型設計、機械零部件加工制造、除此之外，Mastercam在電子制造、汽車制造與設計、航空航天新型產業中也被廣泛應用。Mastercam比較簡單，較容易學習，價格親民，性價比較高。Mastercam是廣大中小企業的親睞對象，也是CNC編程初學者入門的首選軟件。

MastercamX2對 Windows操作界面進行了改版升級，提升了刀路的準確程度，在傳輸信息準確度方面也進一步進行了完善，主要有以下特點：

（1）在操作方面，采用了“窗口式操作”和“以對象為中心”的操作方式，容易操作，比較簡單。

（2）在設計方面，更加具有設計感，坐標系統的工作更加全面。曲面轉化也更加全面。

（3）在加工方面，要變更刀具的路徑的話，其他參數不需變動，只變動刀具的直徑和刀角的半徑就可以。

（4）刀具庫和材料庫被加入Mastercam系統，加強了自動化，提高了效率，不需要人為更改進給率和轉速。

（5）Mastercam是一套用圖形來驅動的軟件，操作簡單易懂易學，所以應用廣泛。

5 Mastercam的發展前景分析

Mastercam在數控加工方面優勢明顯，因為產生的NC程序較為簡單高效，但在業內還是有較強的競爭對手，如PTC、Delcam、CAMWORKS等。但是和這些軟件相比，Mastercam在2D加工方面有絕對的優勢；在曲面方面，在簡單規則類方面、軸曲面方面依然遙遙領先。

Mastercam在配置不怎么高的計算機上就能運行操作，簡單易懂，大多數用戶都可以接受使用，能很大程度上給企業帶來經濟效益。除此之外，Mastercam價格較低，性價比比較高，能被很多中小企業普遍接受。隨著我國加工制造業的不斷發展，Mastercam在中國的銷量會不斷的提升，機械設計與加工人員需要不斷的學習Mastercam。

綜上所述，由于MasterCAM的操作簡單，方便簡潔，涉及方面廣泛，簡化了零件生產的步驟，簡化了哈斯機床的多軸加工，提高了機床生產效率。在如今生產生活中應用廣泛。所以MasterCAM有較好的發展前景。