基于MasterCAM仿真技术的研究

摘 要：本文讨论MasterCAM 9.0软件在编程过程中仿真方面的技术问题。主要分析了仿真过程中毛坯形状的设置要点和方法。为确保仿真的真实性，保证加工安全，着重讨论了仿真过程中运用STL文件的重要性，以及STL文件的产生和保存的方法。

关键词：MasterCAM，自动编程，STL文件，仿真

The Study of the Simulation based on MasterCAM

Lv Xingchang

（Yong Kang vocational school， Zhejiang Yong Kang，321300 ）

Abstract：In this paper the key technology of the simultion based on the software MasterCAM is studied. The process of the shape of the stock during simulation is disscussed. To reliability and safety， this paper play emphyse on the apply of STL files and how to generate and save the STL files.

Keywords： MasterCAM， autoprogramm， STL files， simulation

1引言

眾所周知，一般数控自动编程软件都有仿真加工校验功能。有的软件仿真时较为真实，如UG加工仿真，其毛坯的加工余量，可在每次加工自动地进行计算，然后加在CAD设计给出的零件上进行加工仿真。虽不是很好看，但却能反映加工余量的真实情况。有的软件则欠真实，如Master CAM软件的数控加工仿真，方形毛坯和圆柱形毛坯可较真实地仿真，但对于成型毛坯的仿真，则欠真实。Master CAM软件在我国、在世界范围内的应用都很广泛，刚开始的WINDOWS界面的Master CAM软件。为使该软件的仿真更为真实，对加工中的干涉、过切、碰撞等能反应得更准确些，改变编程人员实际加工中凭经验判断程序的合理性，而不用加工仿真效验的做法，使这一软件能更好地为数控编程人员服务，笔者对其仿真毛坯的设置进行了研究，使其达到了生成成型毛坯的效果。

2 基于MasterCAM的常规仿真

利用MasterCAM软件产生刀路后，利用其仿真功能可查看刀路的相关情况，如干涉、过切、碰撞等。步骤是Toolpath— Operations—Verify按钮，出现一仿真工具条，如图1所示。

2.1仿真毛坯件的设置

进入仿真界面后，点选仿真工具条（图1）上的第一个按钮（CONFIGURE），出现仿真配置页面如图2所示。在 “shape”栏中，可以设置Box（长方体）、Cylinder（圆柱体）和File（文档）三种工件形状[1]，其中Box和Cylinder为经常使用的工件形状（图3）。

2.2 真实性的讨论

2.2.1 形状的真实性

毛坯为长方体（Box）时，毛坯边界尺寸由三种方法设定，即扫描刀路（Scan toolpaths），利用工件设定值（Use Job Setup values）和拾取毛坯两角点（Pick stock corners）。其中扫描刀路所产生的毛坯最易失真。例如，为确保安全，往往刀具在毛坯外下刀，而此时若将这部分刀路扫描至毛坯范围中，将失去“在毛坯外下刀”之工艺目的。因此，为确保仿真的真实性，建议尽可能采用后两种毛坯设置方法。

长方体毛坯如图3 a）所示。

圆柱形毛坯有三个要素，即轴线位置、圆柱长度及其直径。圆柱轴线在“Cylinder”栏中选择，并确定其圆柱轴线是否与坐标轴重合。若重合，需进一步确定该圆柱面长度，即其在该轴上的起始坐标和终了坐标。若不重合，则要分别输入多个坐标数字，以确定从标轴的方位及圆柱长度。

一般圆柱类零件只需四轴加工即可完成。为保证四轴加工的顺利完成，建议建模时使圆柱轴线与机床坐标系的某一轴重合（常与X轴重合），既确保了仿真时工件与实际加工相符，又使程序得到一定程序的简化，也便于保证加工精度。

2.2.2 材质的真实性

在仿真配置对话框（图1）中的“Miscellaneous”栏中， “Use TrueSolid”选项为在仿真中是否以真实的材质显示毛坯。

a）非真实材质显示 b）真实材质显示

以真实材质显示时，在仿真过程中可较为明显地看出加工过程中材质的变形情况。

3 基于STL文件的仿真技术

3.1 铸锻毛坯或半成品件的仿真

对于铸件或锻造毛坯，其形状已基本成型。有些复杂工件需要多工序才能完成加工其加工内容，如精度不高的在普通机床完成加工，然后在数控机床上的进行高精度加工内容的铣削。此时，若仍然使用长方体或圆柱体作为仿真时毛坯件，则显得很不真实，甚至有时编程人员都不敢相信。

对于这类工件的数控编程仿真，则可利用STL文件进行毛坯设置。具体步骤如下：

1）将造型后的毛坯存成STL文件。File—Converters—STL—Write file，弹出对话框，如图3所示。

2）输入文件名，点击“保存”按钮。

3.2 STL文件在曲面加工仿真中的应用技巧

曲面的数控编程，其工序往往很多，在仿真过程中，若每做一个刀路就仿真一次，则越到后面，需要仿真的刀路越多，很是费时，效率很低。如图5所示，共有7个工序，全部仿真大约需要40分钟。

若在能保存中途仿真的图形作为下一刀路仿真的毛坯，既可使仿真的效果更为真实，还可大大缩短仿真的时间，从而提高编程的效率。

具体做法如下：

1）在图1的“Miscellaneous”栏中选中“Use TrueSolid”；

2） 仿真运行完毕后结果如图6所示，

3）单击“存储STL文件”键，出现存储文件对话框（图7），输入存储STL文件名；

4）调用仿真结果的STL文件；

仿真设置时，使“Shape”中的“File”项有效，指定“Stock file”为上步存储的T_1文件，则调入了上步的仿真结果STL文件（图8）；

5）进行下一工序的仿真；

4 结论

仿真是常规CAM软件应该具备的功能之一，仿真的真实性有助于判断工艺及程序是否合理。本文通过分析MasterCAM作为常用的自动编程软件之一的仿真配置要点，得出了利用STL文件的产生半成品毛坯，使仿真过程更接近加工实际。

参考文献

[1] 苟琪.MasterCAM五轴加工方法.北京：机械工业出版社，2005年1月

[2]李云龙 曹岩.MasterCAM9.1数控加工实例精解. 北京：机械工业出版社，2004年7月

[3] 唐立山.MasterCAM数控铣加工仿真真实性研究.制造技术与机床，2007年第9期：P78～79

作者简介：

沈军（1988.11-），大学本科，助理讲师，从事数控加工技术与应用方面的教学与研究工作。