基于MasterCAM的数控加工编程与实操

秦嬿

摘 要： 本文阐述了利用MasterCAM软件对旋钮零件进行加工编程的过程，包含实体建模、刀具路径确定、模拟数控加工和生成数控指令代码等步骤。通过实例说明MasterCAM软件的功能和在机械加工领域的广泛应用。

关键词： MasterCAM 数控 加工编程

1.引言

随着现代工业技术的迅猛发展，数控加工随着时代出现了巨大变化。计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）广泛应用于产品设计和机械制造中。传统手工编程数控指令枯燥、不易记忆，而使用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、易学易用且具有良好的价格性能比，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，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，从而实现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由CAD和CAM两大部分组成，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。masterCAM系统中的CAD绘图建模功能绘制生成三维零件模型，然后选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后，该系统便自动计算出机加工余量，动态显示出粗加工、半精加工、精加工对应的不同加工表面的刀位轨迹和机床代码，省去人为编制NC程序的烦恼。

下面结合实例介绍MasterCAM软件在数控加工自动编程中的使用。

2.1零件加工工艺分析

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，尽量减少换刀次数。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。

旋钮零件可通过铣削加工完成，所用刀具选择φ12平铣刀和φ6球刀。该零件在数控铣床上加工的工艺流程可设定为：平面铣——外形铣——曲面挖槽粗加工——曲面平行铣精加工。

2.2零件的几何建模

在进行零件的建模时，通过CAD模块画图，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，这样既能节省建模时间，又能满足数控加工的需要。建模时，应根据零件的实际尺寸绘制，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。

该零件的编程程序包括以下几部分：（1）工件的平面铣削程序。（2）圆柱形轮廓的外形铣削程序。（3）旋钮轮廓的挖槽粗加工程序。（4）旋钮的外形铣半精加工和精加工程序。

2.3零件加工刀具路径确定

零件建模后，选用相应工序使用的刀具，根据零件的要求选择毛坯，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系统可生成相应的刀具路径工艺数据文件NCI，包含所有设置好的刀具运动轨迹和加工信息。

通过Mastercam Mill进行各种工艺参数设定，得到零件加工的刀具路径和加工顺序是：面铣——圆柱形外形铣——按钮轮廓的曲面挖槽粗加工——曲面平行铣精加工。

2.4零件的模拟数控加工

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。在仿真过程中，刀具沿着定义的加工轨迹进行动态加工，可以直观地掌握数控加工的过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀和撞刀。刀位计算是否正确、加工刀具轨迹定义的合理与否、实际零件是否符合设计要求等。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，降低材料消耗，提高生产效率。

2.5生成数控指令代码及程序传输

通过仿真以后，确认符合实际加工要求后，就可以利用MasterCAM的后置处理程序生成NC数控代码。对于不同的数控设备，其数控系统可能不同，选用的后置处理程序也有所不同。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数控代码应适当修改，如华中数控铣床是三轴加工的铣床，在后置处理生成的NC代码中应删除第四轴指令，检查无误后，就可以进行数控加工。

3.结语

采用MasterCAM软件能方便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，特别可以完成对复杂零件的数控程序编制，大力提高程序的正确性和安全性，降低生产成本，提高工作效率。

参考文献：

[1]王贵明.数控实用技术[M].机械工业出版社，2007.7.

[2]王志平.数控编程与操作[M].北京：高等教育出版社，2003.7.