基于MasterCAM仿真技術的研究

摘 要：本文討論MasterCAM 9.0軟件在編程過程中仿真方面的技術問題。主要分析了仿真過程中毛坯形狀的設置要點和方法。為確保仿真的真實性，保證加工安全，著重討論了仿真過程中運用STL文件的重要性，以及STL文件的產生和保存的方法。

關鍵詞：MasterCAM，自動編程，STL文件，仿真

The Study of the Simulation based on MasterCAM

Lv Xingchang

（Yong Kang vocational school， Zhejiang Yong Kang，321300 ）

Abstract：In this paper the key technology of the simultion based on the software MasterCAM is studied. The process of the shape of the stock during simulation is disscussed. To reliability and safety， this paper play emphyse on the apply of STL files and how to generate and save the STL files.

Keywords： MasterCAM， autoprogramm， STL files， simulation

1引言

眾所周知，一般數控自動編程軟件都有仿真加工校驗功能。有的軟件仿真時較為真實，如UG加工仿真，其毛坯的加工余量，可在每次加工自動地進行計算，然后加在CAD設計給出的零件上進行加工仿真。雖不是很好看，但卻能反映加工余量的真實情況。有的軟件則欠真實，如Master CAM軟件的數控加工仿真，方形毛坯和圓柱形毛坯可較真實地仿真，但對于成型毛坯的仿真，則欠真實。Master CAM軟件在我國、在世界范圍內的應用都很廣泛，剛開始的WINDOWS界面的Master CAM軟件。為使該軟件的仿真更為真實，對加工中的干涉、過切、碰撞等能反應得更準確些，改變編程人員實際加工中憑經驗判斷程序的合理性，而不用加工仿真效驗的做法，使這一軟件能更好地為數控編程人員服務，筆者對其仿真毛坯的設置進行了研究，使其達到了生成成型毛坯的效果。

2 基于MasterCAM的常規仿真

利用MasterCAM軟件產生刀路后，利用其仿真功能可查看刀路的相關情況，如干涉、過切、碰撞等。步驟是Toolpath— Operations—Verify按鈕，出現一仿真工具條，如圖1所示。

2.1仿真毛坯件的設置

進入仿真界面后，點選仿真工具條（圖1）上的第一個按鈕（CONFIGURE），出現仿真配置頁面如圖2所示。在 “shape”欄中，可以設置Box（長方體）、Cylinder（圓柱體）和File（文檔）三種工件形狀[1]，其中Box和Cylinder為經常使用的工件形狀（圖3）。

2.2 真實性的討論

2.2.1 形狀的真實性

毛坯為長方體（Box）時，毛坯邊界尺寸由三種方法設定，即掃描刀路（Scan toolpaths），利用工件設定值（Use Job Setup values）和拾取毛坯兩角點（Pick stock corners）。其中掃描刀路所產生的毛坯最易失真。例如，為確保安全，往往刀具在毛坯外下刀，而此時若將這部分刀路掃描至毛坯范圍中，將失去“在毛坯外下刀”之工藝目的。因此，為確保仿真的真實性，建議盡可能采用后兩種毛坯設置方法。

長方體毛坯如圖3 a）所示。

圓柱形毛坯有三個要素，即軸線位置、圓柱長度及其直徑。圓柱軸線在“Cylinder”欄中選擇，并確定其圓柱軸線是否與坐標軸重合。若重合，需進一步確定該圓柱面長度，即其在該軸上的起始坐標和終了坐標。若不重合，則要分別輸入多個坐標數字，以確定從標軸的方位及圓柱長度。

一般圓柱類零件只需四軸加工即可完成。為保證四軸加工的順利完成，建議建模時使圓柱軸線與機床坐標系的某一軸重合（常與X軸重合），既確保了仿真時工件與實際加工相符，又使程序得到一定程序的簡化，也便于保證加工精度。

2.2.2 材質的真實性

在仿真配置對話框（圖1）中的“Miscellaneous”欄中， “Use TrueSolid”選項為在仿真中是否以真實的材質顯示毛坯。

a）非真實材質顯示 b）真實材質顯示

以真實材質顯示時，在仿真過程中可較為明顯地看出加工過程中材質的變形情況。

3 基于STL文件的仿真技術

3.1 鑄鍛毛坯或半成品件的仿真

對于鑄件或鍛造毛坯，其形狀已基本成型。有些復雜工件需要多工序才能完成加工其加工內容，如精度不高的在普通機床完成加工，然后在數控機床上的進行高精度加工內容的銑削。此時，若仍然使用長方體或圓柱體作為仿真時毛坯件，則顯得很不真實，甚至有時編程人員都不敢相信。

對于這類工件的數控編程仿真，則可利用STL文件進行毛坯設置。具體步驟如下：

1）將造型后的毛坯存成STL文件。File—Converters—STL—Write file，彈出對話框，如圖3所示。

2）輸入文件名，點擊“保存”按鈕。

3.2 STL文件在曲面加工仿真中的應用技巧

曲面的數控編程，其工序往往很多，在仿真過程中，若每做一個刀路就仿真一次，則越到后面，需要仿真的刀路越多，很是費時，效率很低。如圖5所示，共有7個工序，全部仿真大約需要40分鐘。

若在能保存中途仿真的圖形作為下一刀路仿真的毛坯，既可使仿真的效果更為真實，還可大大縮短仿真的時間，從而提高編程的效率。

具體做法如下：

1）在圖1的“Miscellaneous”欄中選中“Use TrueSolid”；

2） 仿真運行完畢后結果如圖6所示，

3）單擊“存儲STL文件”鍵，出現存儲文件對話框（圖7），輸入存儲STL文件名；

4）調用仿真結果的STL文件；

仿真設置時，使“Shape”中的“File”項有效，指定“Stock file”為上步存儲的T_1文件，則調入了上步的仿真結果STL文件（圖8）；

5）進行下一工序的仿真；

4 結論

仿真是常規CAM軟件應該具備的功能之一，仿真的真實性有助于判斷工藝及程序是否合理。本文通過分析MasterCAM作為常用的自動編程軟件之一的仿真配置要點，得出了利用STL文件的產生半成品毛坯，使仿真過程更接近加工實際。

參考文獻

[1] 茍琪.MasterCAM五軸加工方法.北京：機械工業出版社，2005年1月

[2]李云龍 曹巖.MasterCAM9.1數控加工實例精解. 北京：機械工業出版社，2004年7月

[3] 唐立山.MasterCAM數控銑加工仿真真實性研究.制造技術與機床，2007年第9期：P78～79

作者簡介：

沈軍（1988.11-），大學本科，助理講師，從事數控加工技術與應用方面的教學與研究工作。