数控论文

基于Master cam设计软件在数控自动编

程技术中的应用

摘要：介绍MasteCAM软件的特点和功能，重点说明MasterCAM软件在数控加工中的应用。

关键词：CAD/CAM; MasterCAM软件; 数控加工

1、MasteCAM的发展

MasterCAM软件是美国的CNC Software公司推出的集设计和制造、数控机床自动编程于一体的CAD/CAM软件。1984年美国CNC Software Inc.公司推出第一代Mastercam产品，这一软件就以其强大的加工功能闻名于世。多年来该软件在功能上不断更新与完善，已被工业界及学校广泛采用。 2008年，CIMdata公司对CAM软件行业的分析排名表明：Mastercam销量再次排名世界第一，是CAD／CAM 软件行业持续11年销量第一软件巨头。 Mastercam后续发行的版本对三轴和多轴功能做了大幅度的提升，包括三轴曲面加工和多轴刀具路径。2010年11月，推出Mastercam X5版本。

Mastercam具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。 Mastercam提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。Mastercam的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。 Mastercam提供400种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，比如常用的FANUC系统，根据机床的实际结构，编制专门的后置处理文件，编译NCI文件经后置处理后便可生成加工程序。

2、MasteCAM的应用

Mastercam不但具有强大稳定的造型功能，其可靠刀具路径效验功能使Mastercam可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的CAD/CAM软件。同时Mastercam对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果。 Mastercam软件已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与CNC加工。

从80年代末起，我国就引进了这一款著名的CAD/CAM软件，为我国的制造业迅速崛起作出了巨大贡献。由于它对硬件要求不高，具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件，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。

随着现代机械工业的快速发展，CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术成为现代信息技术与传统机械设计制造技术相结合的一个典型范例，是先进制造技术的一个重要组成部分，它广泛应用于产品设计和机械制造中，使用CAD/CAM系统产生机床的数控加工程序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，可以缩短企业产品开发周期，改善产品质量，从而提高产品的市场竞争力。

3、MasterCAM软件的功能

MasterCAM是一种功能很强的CAD/CAM软件，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。它由CAD设计模块和CAM制造模块组成，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。CAM制造模块可生成和管理多种类型的数控加工操作。MasterCAM软件将CAD设计和CAM制造模块集成于一个系统环境中，完成零件几何造型、刀具路径生成、加工模拟仿真、数控加工程序生成和数据传输，最终完成零件的数控机床加工。

在设计方面，Master CAM具有强大的图形兼容和离散计算功能。Master CAM集二维和三维的线架、曲面、实体造型于一体，并在系统内部提供了标准图形转换接口，如DXF、IGES、STL、DWG等，可以把其他CAD软件生成的图形转换成Master CAM系统的图形文件，这样就可以实现图形文件的共享。除此以外，在Master CAM内部还提供了ASCⅡ图形转换接口，可以把经三坐标测量仪或扫描仪测的的实物数据（X、Y、Z坐标离散点）转换成图形文件。在零件图形设计完成后，可以马上进行刀具路径规划、设计并由模拟仿真数控加工，CAM刀具路径经后处理直接生成NC程序，从而大大地缩短了产品的设计、生产周期，提高了生产效率，节约了加工成本，避免了资源浪费。由于以上原因，使Master CAM在数控加工行业内成为了应用最广泛的CAD/CAM软件之一。

4. MasterCAM软件在数控加工中的应用

首先对所设计的零件进行加工工艺分析，然后利用MasterCAM 软件中的CAD设计模块绘制几何图形，完成零件的造型，再利用CAM 制造模块选择合适的加工步骤、合适的加工刀具、材料、工艺参数和加工部位，产生刀具路径，生成刀具的运动轨迹数据，通过仿真模块进行轨迹模拟。最终生成适合指定数控系统的数控加工程序，并通过通信接口，把数控加工程序送给机床系统完成加工。

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。在使用自动编程加工零件的过程中，首先要根据零件图纸制定出其加工工艺，再由Master CAM中的CAD模块绘制出零件图形，然后选择合适的系统模拟出刀具路径，最后经后处理生成NC程序。

4.1 零件连杆的加工工艺分析

图1

图1所示连杆可通过铣削加工完成，所用刀具Φ10的平铣刀、Φ50的钻头及Φ20的平铣刀。该零件在数控铣床上加工的工艺流程为：挖槽加工、钻孔加工、外形铣削加工。

4.2 零件连杆的几何造型

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)的绘图功能。同时由于软件系统内设置了许多标准图形转换接口，可以将各种类型的图形文件如AutoCAD,Pro/ENGINEER,UG等软件上的图形转换成MasterCAM系统的图形文件，实现图形文件共享。

在对连杆造型时，我们就可以直接在Mill模块中进行绘图，绘图时必须根据连杆的实际尺寸大小来绘制，以保证计算生成的刀具路径的正确性。

4.3零件连杆的加工刀具路径确定

当完成了零件的CAD造型后，就可以进入CAM数控编程处理。CAM制造模块要求选择合适的加工步骤、合适的加工刀具、材料、工艺参数和加工部位，通过系统的处理自动生成刀具路径文件，生成刀具的运动轨迹数据。

本例零件连杆加工刀具路径利用Mill确定具体包括以下的内容：

(1)加工坯料及对刀点的确定。

(2)挖槽加工刀具路径的确定，包括刀具的选择、刀具参数、加工参数（安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式、切削量等）。

(3)钻孔加工刀具路径的确定，包括钻头的选择、刀具参数的设定、加工参数（安全高度、下刀位置、切削深度等）的设定。

(4)外形加工刀具路径的确定，包括刀具的选择，刀具参数的设定，加工顺序，加工参数（安全高度、下刀位置、补偿量、切削量等）。