Mastercam软件在石油测井仪器制造中的应用

2010-11-04曹巍

石油管材与仪器 2010年6期

关键词：数控机床测井刀具

曹巍

(中国电子科技集团公司第二十二研究所七部河南新乡)

Mastercam软件在石油测井仪器制造中的应用

曹巍

(中国电子科技集团公司第二十二研究所七部河南新乡)

文章对Mastercam软件的功能、使用方法和特点进行分析,并通过举例说明了目前该软件应用于石油测井仪器制造行业的状况和前景。

Mastercam;编程;仿真加工

0 引言

Mastercam是集CAD和CAM于一体的软件,是目前机械制造中使用最多的软件之一。该软件容易掌握,使用方便灵活,适合小批量多品种的制造,在中小型工厂应用更为广泛,同时非常适合石油测井仪器制造行业使用。目前我所测井仪器50%以上的零件都采用数控机床加工,尤其是部分形状复杂,要求精度高的重要零件。过去在数控机床加工都是采用人工编程,既复杂又容易出错。现在只需将要加工零件的图形在Mastercam的CAD部分绘制好,再在其CAM部分制定各种加工方法,生成刀具路径,再输出NC程序,将NC程序送入机床,选用适当的刀具便可完成对零件的加工[1]。

1 应用特点分析和举例说明

通常应用Mastercam设计数控机床加工程序也是依照零件整体加工工艺过程而进行的。现以数控车加工程序设计为例,需要经历如下过程:

(1)对零件图进行数控加工工艺性分析,选择适合数控加工的内容,合理安排制定各项工序,按照工序选择各种加工刀具,确定工件装夹方式。

(2)根据已制定的数控车床加工工艺过程,使用Mastercam软件的CAD部分绘制零件的车加工的二维图形。由于是回转体,只需要绘制零件图形的一半[1]。也可使用AutoCAD或其他绘图软件,再将图形文件通过数据接口导入至MasterCAM中。

(3)在软件CAM部分建立需要使用的材料库和刀具库,定义车刀和各项工作设置,其中包括:编辑和定义车削材料参数(切削速度和进给率),设置车床参数、刀具参数、工件参数[2]。

(4)制定车削加工的刀具路径,其中包括外圆、端面、孔、槽和螺纹的粗精加工路径。

(5)使用操作管理器重绘和检验刀具路径,排除可能产生的干涉和过切现象。

(6)通过后处理器输出NC程序,并可显示模拟运行情况,最后传送至数控车床进行试加工。

图1 零件加工图

现举例来说明使用MasterCAM设计图1所示零件(螺套)的车加工程序。经过前4个步骤的设计;绘制零件二维图形,定义各项必要的参数;确定工件在机床中装夹位置(图2表示,其中双点划线表示毛坯外形);建立以端面→外圆→螺纹→内孔为加工顺序的刀具路径;在操作管理器中进行刀具路径模拟和三维动态仿真加工,可以得到精确的仿真结果如图3所示。

这时进入NC程序界面选择适合的后处理文件,MasterCAM软件可自动编制和输出该零件(螺套)的数控车床加工程序,内容如下:

O0001

G21

(TOOL-1 OFFSET-1)

(LFACEODROUGH

RIGHT-80 DEG.INSERT

CNMG 12 04 08)(端面和外圆粗车)

G0T0101

G97S1043M13

G0G54X90.Z48.

G50S3600

G96S295

G99G1X-1.6F.2

G0Z50.

X90.

Z47.

G1X-1.6

......(程序段较长,加以省略)

G0Z52.

X58.2

G1Z-.4

X55.372Z1.014

G0Z48.25

G28U0.W0.M05

T0400

M30

图2 零件装加位置

图3 三维仿真结果图

2 MasterCAM使用过程应注意的问题[3]

为了使MasterCAM更好地应用于现有的设计状况和机床设备,总结出其使用过程中的特点和必要的技术问题如下:

(1)MasterCAM采用的建模技术主要是线框建模和曲面建模,只有部分实体功能,所以在二维图形绘制和三维曲面造型方面有一定能力,但在实体造型方面有其局限性,对于复杂型面的零件进行实体建模比较困难。

(2)MasterCAM提供了多种二维轮廓和曲面加工方式,其本身又分为粗加工和精加工两部分,在每个部分中系统都根据加工数据库的信息预设了加工参数,如果有特殊需要还可进行修改和优化。

(3)MasterCAM提供的界面是窗口式的,在参数设置窗口中又提供了动态预览窗口,另外还提供了丰富的刀具数据库系统,可以根据需要任意地添加刀具信息,在刀具选择和设置方面直观,容易掌握。

(4)在刀位验证方面MasterCAM能复现加工时去除材料的全过程,具备动态模拟,实体仿真和过切检查的功能。另外MasterCAM的CAM系统中提供了NC代码传输功能,可以通过计算机的com口直接与NC机床的RS232进行数据交换,有利于实现自动化生产单元。

(5)在数据接口方面,相对较老的MasterCAM 8/9版的接口数量和转换能力比较有限。而目前最新的MasterCAM X3版提供的文件数据接口数量更为丰富,应用非常灵活方便。

(6)MasterCAM使用中NC程序的自动产生是受软件的后置处理功能控制的。后置处理文件简称后处理文件,是一种可以由用户以回答问题的形式自行修改的文件,其扩展名为.PST。在应用MasterCAM软件的自动编程功能之前,必须先对这个文件进行编辑,才能在执行后处理程序时产生符合机床控制器需要和操作者习惯的NC程序,也就是说后处理程序可以将一种控制器的NC程序定义成该控制器所使用的格式。虽然MasterCAM提供了多种控制器系统的后置处理,但是由于与现有数控机床系统并不完全适合,使得自动编程输出的NC程序还不能直接驱动现有数控机床。这需通过修改后置处理文件来解决。修改过程并不复杂,这里就不再叙述。