1 前言

隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)已顯示出巨大的潛力，并廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和機(jī)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(yùn)用CAD/CAM進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)和加工制造，可使企業(yè)提高設(shè)計(jì)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(jì)效益。

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

2 MasterCAM軟件的功能及運(yùn)用

MasterCAM是一種功能強(qiáng)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(gè)功能模塊。集設(shè)計(jì)與制造于一體，通過對(duì)所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)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(jī)床既可完成加工。

下面結(jié)合實(shí)例介紹軟件MasterCAM軟件在數(shù)控加工自動(dòng)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(yùn)用MasterCAM軟件對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控加工自動(dòng)編程前，首先要對(duì)零件進(jìn)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(shí)，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(zhǔn)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?cái)唷?

該零件如果采用循環(huán)指令進(jìn)行編程，則程序包括以下幾部分：1)坐標(biāo)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?cái)嗉庸こ绦颉?

2.2 零件的幾何建模

建立零件的幾何模型是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的基礎(chǔ)，MasterCAM四大模塊中的任何一個(gè)模塊都具有進(jìn)行二維或三維的設(shè)計(jì)功能，具有較強(qiáng)(CAD)繪圖功能。可以運(yùn)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(shí)由于軟件系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了許多數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換至MasterCAM系統(tǒng)上使用。

在進(jìn)行零件的建模時(shí)，無需畫出整個(gè)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(biāo)出，這樣既節(jié)省建模時(shí)間，又能滿足數(shù)控加工的需要；建模時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的實(shí)際尺寸來繪制，以保證計(jì)算生成的刀具路徑坐標(biāo)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(shí)，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(yīng)工序所使用的刀具，根據(jù)零件的要求選擇加工毛坯，同時(shí)正確選擇工件坐標(biāo)原點(diǎn)，建立工件坐標(biāo)系統(tǒng)，確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相對(duì)尺寸，并進(jìn)行各種工藝參數(shù)設(shè)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(yīng)的刀具路徑工藝數(shù)據(jù)文件NCI，它包含了所有設(shè)置好的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡和加工信息。

圖1所示零件可用MastercamLathe進(jìn)行各種工藝參數(shù)設(shè)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(shè)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(cè)工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理，零件在數(shù)控實(shí)際加工中是否存在干涉，設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作是否正確，實(shí)際零件是否符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)在數(shù)控模擬加工中，系統(tǒng)會(huì)給出有關(guān)加工過程的報(bào)告。這樣可以在實(shí)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(jì)算機(jī)模擬數(shù)控加工，確認(rèn)符合實(shí)際加工要求時(shí)，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(duì)于不同的數(shù)控設(shè)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(duì)于具體的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)選用對(duì)應(yīng)的后置處理程序，后置處理生成的NC數(shù)控代碼經(jīng)適當(dāng)修改后[5]，如能符合所用數(shù)控設(shè)備的要求，就可以輸出到數(shù)控設(shè)備，進(jìn)行數(shù)控加工使用。

3 結(jié)語

采用MasterCAM軟件能方便的建立零件的幾何模型，迅速自動(dòng)生成數(shù)控代碼，縮短編程人員的編程時(shí)間，特別對(duì)復(fù)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(xiàn)：
[1]王貴明，數(shù)控實(shí)用技術(shù)[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2007.7.
[2]YusufAltintas，數(shù)控技術(shù)與制造自動(dòng)化[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.11.
[3]周建強(qiáng)，馮晉.MasterCAM在零件設(shè)計(jì)和加工中的應(yīng)用[Jl.揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，(3).
[4]鄧小玲，MasterCAM在數(shù)控加T-中的應(yīng)用[i]煤礦機(jī)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.