MasterCAM在零件数控加工中的运用
1 前言 随着现代机械工业的发展，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）已显示出巨大的潜力，并广泛应用于产品设计和机械制造中，使用CAD/CAM系统产生的NC程序代码可以替代传统的手工编程，运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造，可使企业提高设计质量，缩短生产周期，降低产品成本，从而取得良好的经济效益。 MasterCAM软件是美国的CNC Software公司开发的基于PC平台的CAD/CAM系统，由于它对硬件要求不高，并且操作灵活、易学易用并具有良好的价格性能比，因而深受广大企业用户和工程技术人员的欢迎，广泛应用于机械加工、模具制造、汽车工业和航天工业等领域，它具有二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能，并提供友好的人机交互，从而实现了从产品的几何设计到加工制造的CAD/CAM一体化。是目前世界上应用最广泛的CAD/CAM软件之一。 2 MasterCAM软件的功能及运用 MasterCAM是一种功能强大CAD/CAM软件， 由CAD和CAM两大部分组成，并分成Design（造型）,Mill（铣削加工）、Lathe（车削加工）和Wire（线切割）4个功能模块。集设计与制造于一体，通过对所设计的零件进行加工工艺分析，并绘制几何图形及建模，以合理的加工步骤得到刀具路径，通过程序的后处理生成数控加工指令代码，输人到数控机床既可完成加工。 下面结合实例介绍软件MasterCAM软件在数控加工自动编程中的的使用。
图1 加工零件图
零件加工工艺分析 图1所示为加工的零件图，在运用MasterCAM软件对零件进行数控加工自动编程前，首先要对零件进行加工工艺分析，确定合理的加工顺序，在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时，要尽量减少换刀次数，提高加工效率，并充分考虑零件的形状、尺寸和加工精度，以及零件刚度和变形等因素，做到先粗加工后精加工;先加工主要表面后加工次要表面;先加工基准面后加工其他表面。 图1所示零件可通过车削加工完成， 所用刀具有外圆车刀、5mm宽的切槽刀及外螺纹车刀等。该零件在数控车床上加工的工艺流程为:轮廓加工、切槽加工、螺纹加工一最后截断。 该零件如果采用循环指令进行编程，则程序包括以下几部分:1）坐标系及加工工艺参数的指定程序;2）轮廓循环的粗、精加工程序;3）切槽循环加工程序;4）螺纹循环加工程序;5）最后的截断加工程序。 2.2零件的几何建模 建立零件的几何模型是实现数控加工的基础，MasterCAM四大模块中的任何一个模块都具有进行二维或三维的设计功能，具有较强（CAD）绘图功能。可以运用Design模块建模，也可以根据加工要求使用Mill模块、Lathe模块和Wire模块直接建模，同时由于软件系统内设置了许多数据转换档，可以将各种类型的图形文件如AutoCAD,CADKEY,Mi-CAD等软件上的图形转换至MasterCAM系统上使用。 在进行零件的建模时，无需画出整个零件的模型来，只需要画出其加工部分的轮廓线即可，加工尺寸、形位公差及配合公差可以不标出，这样既节省建模时间，又能满足数控加工的需要;建模时，应根据零件的实际尺寸来绘制，以保证计算生成的刀具路径坐标的正确性;并可将不同的加工工序分别绘制于不同的图层内，利用MasterCAM中图层的功能，在确定刀具路径时，加以调用或隐藏，以选择加工需要的轮廓线。图1所示加工的零件，在建模绘图的过程中不需要把零件图全部画出来，只需要画出零件的轮廓即可，如图2粗线所示。 
图2 所需绘制的轮廓图
零件加工刀具路径确定 零件的建模后，根据加工工艺的安排，选用相应工序所使用的刀具，根据零件的要求选择加工毛坯，同时正确选择工件坐标原点，建立工件坐标系统，确定工件坐标系与机床坐标系的相对尺寸，并进行各种工艺参数设定，从而得到零件加工的刀具路径。MasterCAM系统可生成了相应的刀具路径工艺数据文件NCI，它包含了所有设置好的刀具运动轨迹和加工信息。 图1所示零件可用Mastercam Lathe进行各种工艺参数设定，得到零件加工的刀具路径。 零件的模拟数控加工 设置好刀具加工路径后，利用MasterCAM系统提供的零件加工模拟功能，能够观察切削加工的过程，可用来检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求。同时在数控模拟加工中，系统会给出有关加工过程的报告。这样可以在实际生产中省去试切的过程，可降低材料消耗，提高生产效率。 生成数控指令代码及程序传输 通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求时，就可以利用MasterCAM的后置处理程序来生成NCI文件或NC数控代码,Ma sterCAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。对于不同的数控设备，其数控系统可能不尽相同，选用的后置处理程序也就有所不同。对于具体的数控设备，应选用对应的后置处理程序，后置处理生成的NC数控代码经适当修改后，如能符合所用数控设备的要求，就可以输出到数控设备，进行数控加工使用。 3 结语 采用MasterCAM软件能方便的建立零件的几何模型，迅速自动生成数控代码，缩短编程人员的编程时间，特别对复杂零件的数控程序编制，可大大提高程序的正确性和安全性，降低生产成本，提高工作效率
