MasterCAM Art在工程训练课程中的应用

刘海亮　王东辉　臧琛

【摘 要】MasterCAM Art具有位图转换矢量图的功能、矢量图生成三维模型的功能、刀具路径生成和动态仿真加工功能以及按数控系统后处理生成NC代码功能，软件操作易学易懂。为了提高学生的学习积极性和实践动手能力，在工程训练课程中的数控铣模块的教学上，将MasterCAM Art应用到学生的实训学习中。

【关键词】MasterCAM Art；矢量图；浮雕模型；浮雕加工

0 引言

工程训练是培养应用创新型工程技术人才的实践教学内容，注重培养学生理论联系实际的意识。学生将所学基础知识通过实际制造工件来强化所学效果，既发挥了学生个人潜力也提升了学生的团队意识和创新意识[1]。

随着我国制造业的快速发展和技术的提升，数控加工技术得到了越来越多的应用。尤其是在模具设计及制造领域内，复杂型面的设计和加工，更多地使用数控加工技术[2]。

为了学生在曲面加工方面的理解和制造，我们在工程训练课程的数控铣模块应用MasterCAM Art软件进行学习和浮雕工件的制作。利用MasterCAM 软件的绘图和实体功能可以实现一些产品的设计造型，还可以利用接口导入其他软件的文件以满足零件设计造型的要求。但是，对于一些图形比较复杂的产品来说，零件的造型需要更长的时间。如果在教学过程中，学生选择了比较复杂的型面进行造型和加工，会影响整个教学过程的顺利进行，因此，为了学生能了解曲面的造型和加工制造，我们在课堂教学中引入MasterCAM Art，它具有位图到三维曲面的转换功能。

1 MasterCAM Art造型和加工整体流程

MasterCAM Art导入图片后，设置对话框中的相应参数生成曲面，按照造型要求及后续的加工要求可以对曲面进行修改，得到符合最终要求的曲面。根据工艺分析得到合理刀具路径，通过仿真后生成相应数控系统的NC程序，机床输入程序后可加工相应工件[2]。软件操作整体流程如图1所示。

2 MasterCAM Art产品造型

2.1 矢量化图片

利用MasterCAM Art的Trace Image-Raster to Vector功能可以将图片转换成矢量图。转化矢量图的过程中可以通过参数设置的调整尽可能的使生成的矢量图平滑[3]。图片转化后的矢量图是由线段和圆弧组成，由于选择的图片质量的问题，矢量图会出现缺失或形状变化等现象，这时我们需要对矢量图进行分析、修补等操作，否则会对后续的造型产生影响。对矢量图进行修补时，可以先利用软件的分析功能找到线条未串连连接处，然后利用绘图功能命令逼近修改矢量图形，使矢量图连接完整。本文以学生选择的哆啦A梦图片为例进行操作处理，如图2图3所示。

2.2 产品造型

MasterCAM Art的产品造型是基于矢量图中的图素，控制其横截面参数进行的膨胀处理生成的特殊曲面[4]。操作Organic Surface对话框，参照哆啦A梦的图片或模型设置相关参数，编辑操作矢量生成三维浮雕模型。针对模型中的一些因为干涉而产生的边缘和折痕，可以继续通过布尔运算、光顺平滑、纹理等操作来对模型进行处理。对模型的光顺处理可以使得后续的加工走刀过程中，刀具过渡更加光滑，提升产品的表面质量[5]。产品的造型如图4所示。

3 MasterCAM Art编程及加工处理

3.1 刀具路径的生成

MasterCAM Art针对浮雕曲面加工开发了相应的刀具加工路径供客户选择。它与专门的铣削加工模块相比较，能够大大地提升加工效率和表面质量[3]。

加工过程中，刀具和走刀方式的选择及加工参数等对加工精度的影响非常的大，因此，我们在给同学们讲清楚工艺知识后会确定出一种最优的加工分析结果从而生成刀具路径。针对工程训练中为学生准备的材料和配置的机床，曲面粗加工时为了快速去除毛坯获得产品形状，采用Ф2的立铣刀，曲面精加工时选用Ф1的球头刀完成成形工序。曲面粗加工时走刀方式采取环切分层方式，精加工走刀采用平行截线方式。综合分析设置好加工参数，生成的刀具路径如图5所示。

3.2 仿真加工及后处理

生成刀具路径后，利用软件可以设定出模型的毛坯尺寸等参数，然后利用软件的仿真加工功能可以实现加工过程的仿真，进一步检验加工的路径是否合理。若合理，可以根據机床所使用的数控系统自动生成加工的NC程序；若观察到加工路径存在错误，可以重新进行工艺分析进行修改，生成新的加工路径。正确的加工NC程序就可以实现模型的加工。仿真加工如图6所示。

4 结语

在工程训练课程中利用MasterCAM Art软件进行教学，因为软件操作简单容易掌握，学生的学习积极性很高，对工艺知识等知识的了解掌握也就更加深刻。学生了解掌握了知识并提高了实践能力、提升了创新创造能力，我们的工程训练课程也就达到了教学目的。

【参考文献】

[1]戴青云，钟润阳，王美林，等.创新驱动环境下特色工程训练实践体系构建——以广东工业大学为例[J].科技管理研究，2014，4：80-85.

[2]袁惊滔.基于MASTERCAM和ARTCAM的图片三维造型与加工[J].航空精密制造技术，2015，51（3）：57-59.

[3]恽志东.基于MasterCAM X Art的浮雕设计与数控加工[J].工具技术，2009，43：79-82.

[4]刘伟苓，赵庆志，赵森，张辉新.基于MasterCAM的煤矿机械标牌雕刻加工[J].煤矿机械，2014，35（3）：110-112.

[5]沈长生，郭旭红.基于ArtRTCAM软件的浮雕设计[J].制造技术与机床，2012，2：32-35.

[责任编辑：张涛]