1 前言

隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展，計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)已顯示出巨大的潛力，并廣泛應用于產(chǎn)品設計和機械制造中，使用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的NC程序代碼可以替代傳統(tǒng)的手工編程，運用CAD/CAM進行零件的設計和加工制造，可使企業(yè)提高設計質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，從而取得良好的經(jīng)濟效益。

MasterCAM軟件是美國的CNCSoftware公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM系統(tǒng)，由于它對硬件要求不高，并且操作靈活、易學易用并具有良好的價格性能比，因而深受廣大企業(yè)用戶和工程技術人員的歡迎，廣泛應用于機械加工、模具制造、汽車工業(yè)和航天工業(yè)等領域，它具有二維幾何圖形設計、三維曲面設計、刀具路徑模擬、加工實體模擬等功能，并提供友好的人機交互，從而實現(xiàn)了從產(chǎn)品的幾何設計到加工制造的CAD/CAM一體化。是目前世界上應用最廣泛的CAD/CAM軟件之一。

2 MasterCAM軟件的功能及運用

MasterCAM是一種功能強大CAD/CAM軟件，由CAD和CAM兩大部分組成，并分成Design(造型)，Mill(銑削加工)、Lathe(車削加工)和Wire(線切割)4個功能模塊。集設計與制造于一體，通過對所設計的零件進行加工工藝分析，并繪制幾何圖形及建模，以合理的加工步驟得到刀具路徑，通過程序的后處理生成數(shù)控加工指令代碼，輸人到數(shù)控機床既可完成加工。

下面結合實例介紹軟件MasterCAM軟件在數(shù)控加工自動編程中的的使用。

2.1 零件加工工藝分析

圖1所示為加工的零件圖，在運用MasterCAM軟件對零件進行數(shù)控加工自動編程前，首先要對零件進行加工工藝分析，確定合理的加工順序，在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時，要盡量減少換刀次數(shù)，提高加工效率，并充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度，以及零件剛度和變形等因素，做到先粗加工后精加工；先加工主要表面后加工次要表面；先加工基準面后加工其他表面。

圖1加工零件圖

圖1所示零件可通過車削加工完成，所用刀具有外圓車刀、5mm寬的切槽刀及外螺紋車刀等。該零件在數(shù)控車床上加工的工藝流程為：輪廓加工、切槽加工*螺紋加工一最后截斷。

該零件如果采用循環(huán)指令進行編程，則程序包括以下幾部分：1)坐標系及加工工藝參數(shù)的指定程序；2)輪廓循環(huán)的粗、精加工程序；3)切槽循環(huán)加工程序；4)螺紋循環(huán)加工程序；5)最后的截斷加工程序。

2.2 零件的幾何建模

建立零件的幾何模型是實現(xiàn)數(shù)控加工的基礎，MasterCAM四大模塊中的任何一個模塊都具有進行二維或三維的設計功能，具有較強(CAD)繪圖功能?？梢赃\用Design模塊建模，也可以根據(jù)加工要求使用Mill模塊、Lathe模塊和Wire模塊直接建模，同時由于軟件系統(tǒng)內(nèi)設置了許多數(shù)據(jù)轉換檔〔1]，可以將各種類型的圖形文件如AutoCAD，CADKEY，Mi-CAD等軟件上的圖形轉換至MasterCAM系統(tǒng)上使用。

在進行零件的建模時，無需畫出整個零件的模型來，只需要畫出其加工部分的輪廓線即可，加工尺寸、形位公差及配合公差可以不標出，這樣既節(jié)省建模時間，又能滿足數(shù)控加工的需要；建模時，應根據(jù)零件的實際尺寸來繪制，以保證計算生成的刀具路徑坐標的正確性；并可將不同的加工工序分別繪制于不同的圖層內(nèi)，利用MasterCAM中圖層的功能，在確定刀具路徑時，加以調(diào)用或隱藏，以選擇加工需要的輪廓線。圖1所示加工的零件，在建模繪圖的過程中不需要把零件圖全部畫出來，只需要畫出零件的輪廓即可，如圖2粗線所示。

圖2所需繪制的輪廓圖

2.3 零件加工刀具路徑確定

零件的建模后，根據(jù)加工工藝的安排，選用相應工序所使用的刀具，根據(jù)零件的要求選擇加工毛坯，同時正確選擇工件坐標原點，建立工件坐標系統(tǒng)，確定工件坐標系與機床坐標系的相對尺寸，并進行各種工藝參數(shù)設定[2]，從而得到零件加工的刀具路徑。MasterCAM系統(tǒng)可生成了相應的刀具路徑工藝數(shù)據(jù)文件NCI，它包含了所有設置好的刀具運動軌跡和加工信息。

圖1所示零件可用MastercamLathe進行各種工藝參數(shù)設定，得到零件加工的刀具路徑。

2.4 零件的模擬數(shù)控加工

設置好刀具加工路徑后，利用MasterCAM系統(tǒng)提供的零件加工模擬功能，能夠觀察切削加工的過程[3]，可用來檢測工藝參數(shù)的設置是否合理，零件在數(shù)控實際加工中是否存在干涉，設備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設計要求。同時在數(shù)控模擬加工中，系統(tǒng)會給出有關加工過程的報告。這樣可以在實際生產(chǎn)中省去試切的過程，可降低材料消耗，提高生產(chǎn)效率。

2.5 生成數(shù)控指令代碼及程序傳輸

通過計算機模擬數(shù)控加工，確認符合實際加工要求時，就可以利用MasterCAM的后置處理程序來生成NCI文件或NC數(shù)控代碼[4]，MasterCAM系統(tǒng)本身提供了百余種后置處理PST程序。對于不同的數(shù)控設備，其數(shù)控系統(tǒng)可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。對于具體的數(shù)控設備，應選用對應的后置處理程序，后置處理生成的NC數(shù)控代碼經(jīng)適當修改后[5]，如能符合所用數(shù)控設備的要求，就可以輸出到數(shù)控設備，進行數(shù)控加工使用。

3 結語

采用MasterCAM軟件能方便的建立零件的幾何模型，迅速自動生成數(shù)控代碼，縮短編程人員的編程時間，特別對復雜零件的數(shù)控程序編制，可大大提高程序的正確性和安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。

參考文獻：
[1]王貴明，數(shù)控實用技術[M]機械工業(yè)出版社，2007.7.
[2]YusufAltintas，數(shù)控技術與制造自動化[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.11.
[3]周建強，馮晉.MasterCAM在零件設計和加工中的應用[Jl.揚州職業(yè)大學學報，2001，(3).
[4]鄧小玲，MasterCAM在數(shù)控加T-中的應用[i]煤礦機械，2004，(11).
[5]王志平，數(shù)控編程與操作[M].北京：高等教育出版社，2003.7.