数控CAM软件在复杂零件加工中的应用

王磊

[摘 要] 针对较复杂零件，若是编程和加工依然采用传统的手工方法，会花费过长的编程时间，并且很难保证编程的正确率，进而降低了零件加工生产率。所以为了进行自动编程，有必要对CAM软件进行利用。以复杂零件加工中运用MasterCAM软件加工为例，对CAM软件在数控加工中的应用进行了分析。首先该零件的加工工艺进行了分析，再用MasterCAM软件对该零件进行建模，设置参数应根据零件加工工艺进行，最后生成程序，然后在数控机床中通过通信传输软件传入，在机床准备工作完成后进行加工，最后和已知图形比较实际加工出的工件和图样、尺寸精度与图纸要求相符，说明在数控加工中CAM软件具有一定的使用价值。

[关 键 词] 复杂零件；数控CAM软件；加工；数控机床

[中图分类号] TG659 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）34-0232-02

新的历史时期，科学技术得到了迅猛发展。而将先进的科学技术应用在数控加工中，有利于推动机械制造业的进一步发展。CAM软件具有自动化的特点，能应用在数控加工中。在数据加工设计的过程中，应与零件设计的图纸相结合，构建CAM软件模型，通过一系列的数据加工流程，最终形成商品。随着时代的进步，产品的种类不断推陈出新，由此对产品的精密度和生产质量也提出了更高的要求。因此，在数控加工过程中，应高度重视先进的科学技术，将传统的数据加工技术逐步用现代化的数控加工技术所取代。这不仅能使数控加工质量提升，还能使数控加工效率提高。而在数控加工和复杂零件的加工中，如何应用CAM软件，是本文重点探讨的课题，对应用的形式提出建议，旨在对数控加工行业，发挥极大的促进作用。

一、MasterCAM软件概述

随着现代机械工业的快速发展，CAD/CAM作为先进制造技术的一个重要组成部分，有机结合了传统机械设计制造技术和现代信息技术，并在产品设计和机械制造中得到了广泛的应用。传统的手工编程可通过使用CAD/CAM系统产生机床的数控加工程序所替代，运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造，能对产品质量进行改善，使企业产品开发周期缩短，进而使产品的市场竞争力提高。

美国的CNC Software公司首次推出的集设计和制造的MasterCAM软件，集自动编程于一体。因为具有灵活的操作，并且对硬件不具备较高的要求，性价比良好，所以受到工程技术人员和广大企业的普遍青睐。在航天、汽车制造、模具制造和机械加工中，应用非常广泛，它具有加工实体模拟、刀具路径模拟等功能，是目前世界上应用最广泛的CAD/CAM软件之一，实现了从产品的几何设计到加工制造的CAD/CAM一體化，并真正实现了友好的人机交互。MasterCAM软件的功能具有曲面和实体造型于一体，能生成和管理多种类型的数控加工操作，具有转换处理能力、编辑图形能力等，通过传输数据、仿真加工模型、生成刀具路径，最终完成零件的数控机床加工。

二、MasterCAM软件在复杂零件加工中的应用

首先分析所设计的零件加工工艺，然后利用几何图形进行绘制，在这个过程中，对MasterCAM软件中的CAD设计模块充分利用，完成零件的造型，再利用CAM制造模块，对产生刀具路径、合适的加工步骤、工艺参数和加工部位进行选择，生成刀具的运动轨迹数据。利用模拟轨迹和仿真模块，在通过通信接口，最终有指定数控系统的数控加工程序生成，并向机床传输数控加工程序。

下面与实例相结合，对在复杂零件加工中如何具体应用软件MasterCAM进行分析。

（一）零件连杆的加工工艺分析

上图为加工的零件图，在数控加工自动编程前中运用MasterCAM软件进行复杂零件的加工时，首先需要仔细分析零件的加工工艺，对合理的加工顺序进行确定，尽量减少换刀次数，将零件的加工精度和表面粗糙度提供保障，使加工效率进一步提高。对零件的形状、尺寸和加工精度等因素充分考虑其中，依据先粗加工后精加工的程序，首先对主要表面进行加工，再加工次要表面；先对基准面后进行加工，再对其他表面进行加工。

可通过铣削加工完成上图所示连杆，所用刀具为Φ10的平铣刀、Φ50的钻头及Φ20的平铣刀。挖槽加工、钻孔加工、外形铣削加工，是该零件在数控铣床上加工的工艺流程。

（二）零件连杆的几何造型

实现数控加工的基础，是对零件的几何模型进行构建，MasterCAM四大模块中的任何一个模块，绘图功能都非常强大，都具有进行二维或三维的设计功能。同时因为将许多标准图形转换接口设置在软件系统内，可以将各种类型的图形文件进行转换，实现图形文件共享。

在对连杆造型时，在绘图的过程中，可直接连接Mill模块，并结合连杆的实际尺寸大小来绘制绘图时，通过准确计算，对生成的刀具路径的正确性提供保障。

（三）确定零件连杆的加工刀具路径

CAM数控编程处可在零件的CAD造型完成后进行。CAM制造模块要求对合适的加工步骤、合适的加工刀具进行选择。刀具路径文件的运动轨迹数据，是通过系统的自动处理完成的。

（四）实体切削仿真和零件连杆的刀具路径模拟

将刀具加工路径设置好后，实体加工模拟功能可利用MasterCAM系统完成，首先，应在切削加工的过程，对是否合理设置检测工艺参数进行检测，零件在数控实际加工中是否存在干涉，对刀具路径的正确性进行验证。系统在数控模拟加工中，会给出相关加工过程的报告。由此，可将材料消耗降低，并将实际生产中试切的过程省去，促进生产效率的提高。

（五）生成加工NC代码及传输程序

利用MasterCAM系统的Post后处理功能，将连杆几何图形所规划的挖槽加工、钻孔加工及外形加工刀具路径所生成的NCI刀具路径文件转成能被CNC机床所使用的NC代码，并利用Communic传输功能进行NC代码的传输。对不同的数控设备，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。

三、数控加工中CAM软件中的应用形式

（一）模拟数控加工

首先，是构建立体几何。在数控加工的过程中，一项最基本的内容是构建立体几何。所以，工作人员在构建在几何立体的过程中，可对其他的绘图软件充分运用，例如，通过文件转换的形式，利用AutoCAD、Pro/E、UG、SolidWorks等制图软件，转换几何图形，以达到对CAM软件格式相符合的要求。在通过对CAM软件的运用，利用框线的形式，即兴加工几何图形，不单单能最大限度上提高模拟的质量，还能使数控加工的速度极大提升，通过边建模边加工的方式，促进数控加工的效率的提高。

其次，是選择数控加工的形式。在数控加工的过程中，外形、槽、通槽、球体、孔，是其主要的特征。所以，在数控加工的过程中，需要详细分析其特征，对加工的形式，可结合数控加工的特征进行选择，挖槽、外形、通槽、球面等是其主要加工的形式。所以，工作人员在进行数控加工的过程中，需要全面了解数据加工技术，掌握哪种数控加工形式比较适用，以此将加工时间和建模时间最大限度的减少。

（二）数控加工的仿真技术

随着我国国民经济的迅猛发展，为了在激烈的行业竞争中立于不败之地，数控加工行业就必须要在数控加工的过程中，促进产品质量和效率的不断提高。在数控加工的过程中，为了保障加工时间，需要遵循一定的技术加工流程，保障工件和刀具的加工质量。同时，在加工的过程中，还应合理设计刀具的路径。并在CAM中生成刀具总导轨的过程中，通过对数控加工中的仿真技术的运用，真实模拟数控加工流程。

（三）数控加工的后期处理技术

在数控加工的过程中，工作人员如果已经认可所构建的图形，则可以确认数控加工程序。首先对CAM软件中的处理器进行利用，以生成数据代码。后期处理技术主要是指为形成文件，可数控加工图形。因为在数控加工的过程中，可运用不同的控制系统，因此数控加工代码也具有不同的格式。在数控加工的过程中，应通过管理刀具路径，在对后期的处理技术充分运用，最后改变并储存最后的程序。最后，工作人员在对相应的程序充分利用，编辑和检验数控加工文件。由此，不仅能对数控加工的质量提供保障，还能使数控加工的时间极大地缩短，促进了加工效率的提升。

总的来说，随着不断发展的机械制造产业，开始紧密结合数控加工技术与CAM软件，促进其朝着智能化和网络化制造的方向发展。作为加工技术人员，应深入研究CAM技术和数控加工技术，并在实践过程中，不断提高CAM软件在数控加工中的应用水平，以充分发挥数控加工技术与CAM软件的应用优势。通过MasterCAM软件的运用，能够构建复杂零件的几何模型，并有NC代码自动生成，可使编程人员的编程时间极大地缩短，尤其是编制复杂零件的数控程序，能使程序的正确性和安全性极大的提高。在提高工作效率的同时，还能使生产成本降低。而在数控加工和复杂零件的加工中，如何应用CAM软件，是本文重点探讨的课题，通过对应用形式提出建议，旨在对发展数控加工行业，发挥极大的促进作用。

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