基于MasterCAM的零件数控加工编程

1 前言

随着现代机械工业的发展，计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)已显示出巨大的潜力，并广泛应用于产品设计和机械制造中，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CNCSoftware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、易学易用并具有良好的价格性能比，因而深受广大企业用户和工程技术人员的欢迎，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，它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，并提供友好的人机交互，从而实现了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是一种功能强大CAD/CAM软件，由CAD和CAM两大部分组成，并分成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，通过对所设计的零件进行加工工艺分析，并绘制几何图形及建模，以合理的加工步骤得到刀具路径，通过程序的后处理生成数控加工指令代码，输人到数控机床既可完成加工。

下面结合实例介绍软件MasterCAM软件在数控加工自动编程中的的使用。

2.1 零件加工工艺分析

图1所示为加工的零件图，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，要尽量减少换刀次数，提高加工效率，并充分考虑零件的形状、尺寸和加工精度，以及零件刚度和变形等因素，做到先粗加工后精加工；先加工主要表面后加工次要表面；先加工基准面后加工其他表面。

图1加工零件图

图1所示零件可通过车削加工完成，所用刀具有外圆车刀、5mm宽的切槽刀及外螺纹车刀等。该零件在数控车床上加工的工艺流程为：轮廓加工、切槽加工*螺纹加工一最后截断。

该零件如果采用循环指令进行编程，则程序包括以下几部分：1)坐标系及加工工艺参数的指定程序；2)轮廓循环的粗、精加工程序；3)切槽循环加工程序；4)螺纹循环加工程序；5)最后的截断加工程序。

2.2 零件的几何建模

建立零件的几何模型是实现数控加工的基础，MasterCAM四大模块中的任何一个模块都具有进行二维或三维的设计功能，具有较强(CAD)绘图功能。可以运用Design模块建模，也可以根据加工要求使用Mill模块、Lathe模块和Wire模块直接建模，同时由于软件系统内设置了许多数据转换档〔1]，可以将各种类型的图形文件如AutoCAD，CADKEY，Mi-CAD等软件上的图形转换至MasterCAM系统上使用。

在进行零件的建模时，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来绘制，以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。图1所示加工的零件，在建模绘图的过程中不需要把零件图全部画出来，只需要画出零件的轮廓即可，如图2粗线所示。

图2所需绘制的轮廓图

2.3 零件加工刀具路径确定

零件的建模后，根据加工工艺的安排，选用相应工序所使用的刀具，根据零件的要求选择加工毛坯，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[2]，从而得到零件加工的刀具路径。MasterCAM系统可生成了相应的刀具路径工艺数据文件NCI，它包含了所有设置好的刀具运动轨迹和加工信息。

图1所示零件可用MastercamLathe进行各种工艺参数设定，得到零件加工的刀具路径。

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[3]，可用来检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求。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，可降低材料消耗，提高生产效率。

2.5 生成数控指令代码及程序传输

通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求时，就可以利用MasterCAM的后置处理程序来生成NCI文件或NC数控代码[4]，MasterCAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。对于不同的数控设备，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。对于具体的数控设备，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[5]，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。

3 结语

采用MasterCAM软件能方便的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，特别对复杂零件的数控程序编制，可大大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]YusufAltintas，数控技术与制造自动化[M].北京：化学工业出版社，2002.11.
[3]周建强，冯晋.MasterCAM在零件设计和加工中的应用[Jl.扬州职业大学学报，2001，(3).
[4]邓小玲，MasterCAM在数控加T-中的应用[i]煤矿机械，2004，(11).
[5]王志平，数控编程与操作[M].北京：高等教育出版社，2003.7.