1、1MasterCAM 在数控机床实训教学中的应用摘要:现今社会,由于计算机技术的快速发展与普及, CAD/CAM 也随之成为现代机械工业必不可少的一部分,尤其是数控加工行业提出了更新的技术要求。本文就运用 MasterCAM 软件与数控机床实训教学相结合,通过对“奥运标志”加工,阐述 MasterCAM 自动编程及加工的方法与步骤。 关键词:CAD/CAM;数控加工;MasterCAM 中图分类号: TG659 文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)06A-0223-01 MasterCAM 是美国 CNC Software 公司研制开发集设计和制造于一体的 CAD/CAM
2、软件,也是我国目前机加行业中使用最普遍的软件之一。利用MasterCAM 系统中的 CAD 绘图建模功能绘制生成的二维或三维零件模型,或利用该系统提供的数据接口将在其它 CAD 软件中做好的零件模型数据读入,然后综合运用所学过的相关知识,选择合适的加工方法,选取要加工的对象以及刀具、切削用量、进退刀路线等参数后,该系统便自动计算出加工余量,并动态显示出各不同加工表面的刀具路径,随后设定工件毛坯及机床坐标系等相关参数后进行加工仿真模拟,经仔细检验各切削参数及刀具路径合理后,最终通过程序的后处理生成数控加工指令代码,再通过计算机与机床的通讯接口(如 RS232)将数控指令加工代码输入到数控机床既可
3、完成零件的加工。 2下面我就根据 MasterCAM 工作流程并结合图 2“奥运标志”零件实例详细介绍 MasterCAM 软件在数控编程中的的运用,通过这样的强化训练,以开拓学生的创新思维,使学生在整个专业的知识面融会贯通提高技能。 一、利用 masterCAM 的 CAD 功能建立零件的几何模型 建立零件的几何模型 MasterCAM 可以支持三种途径来完成。 1.由 MasterCAM 系统本身的 CAD 模块来建立模型。 2.通过 MasterCAM 系统提供的 DWG、DXF、IGES 等多种标准图形转换接口,把其他 CAD 软件(比如 AutoCAD)生成的图形转换成本系统的图形文
4、件(.MC*),实现图形文件共享。 3.通过 MasterCAM 系统提供的 ASC 图形转换接口,把经过三坐标测量仪或扫描仪测得的实物数据转换成本系统的图形文件。由于在本文中给出的零件图样是 AutoCAD 的图形,所以在实际生产中,我们可以通过系统提供的图形转换接口把该零件图形直接转换成 MasterCAM 格式的图形。 二、选择切削方式,设置零件加工工艺参数 在运用软件自动编程前,首先要对零件进行工艺分析,确定合理的加工顺序,选择或建立新的刀具使其符合加工需要,根据零件的要求定义毛坯,同时正确选择工件坐标原点,确定工件坐标系与机床坐标系的相对尺寸,并进行各种加工参数的设置,比如主轴转速、
5、进给速度、每次切削深度等。对于图 2 所示的零件,材料为 45 钢,毛坯尺寸为:120*88*20mm,加工时选择的刀具主要有:50 端面(平面的粗、精加工)、16 立铣刀(外轮廓外形的粗加工及半精加工)、6(外形精加工及残料清角加工)立铣刀以及 6(内部各形状曲线的加工及标示头像部位的挖槽粗、精加工)键3槽立铣刀各一把。另外在设置好刀具参数及加工切削方式后,在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时,还应尽量减少换刀次数,提高加工效率,并考虑零件的形状、尺寸和加工精度,以及零件的刚度和变形等因素。 三、设置刀具路径并对刀具轨迹进行模拟仿真 在确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具
6、、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后,系统便自动计算出机加工余量,并动态显示出和粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀位轨迹,还可以根据加工工艺的安排,利用 MasterCAM 系统提供的实体验证功能,能够观察切削加工的过程,这样就可以检测到加工参数的设置是否合理,零件在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等情况,从而可以判断刀具轨迹是否合理,刀位计算是否正确,是否存在刀具干涉、空走刀撞刀等情况,若存在问题则要对其进行更改或调整直至合理。 四、设置并优化后处理程序 后置处理的任务是按照具体数控机床的运动结构形式、功能代码和指令格式,将 Mast
7、erCAM 软件前置处理生成的刀位轨迹文件,转换成与实际数控机床相适应的数控加工程序,只有有了 NC 程序我们才能在真实的机床上进行零件的加工,所以我们还要通过一个后置处理程序将刀具路径转换成 NC 文件,不同的机床所对应的后置处理程序是不同的。针对实际机床,主要设置的内容有以下几点: 1.从 G54G59 的工件坐标系指令中指定一个,对刀时需定义工件坐标原点,原点的机械坐标值保存在 CNC 控制器的 G54G59 指令参数中,4CNC 控制器执行 G54G59 指令时,调出相应的参数用于工件加工。采用系统缺省的后处理文件时,相关参数设置正确的情况下可输出 G55G59 指令,但无法实现 G5
8、4 指令的自动输出,所以要将 G54 设为第一输出坐标指令。 2.MPFAN.PST 后处理文件针对的是 4 轴加工中心(铣床),而 GSK928MA数控系统使用的是 3 轴,多出了第 4 轴数据“A0.“,所以要去掉其第四轴输出。 3.去掉刀具号、换刀指令、回参考点动作、去掉 NC 文件中的注释行。4.GSK928MA 系统的最小脉冲当量为 0.01mm,则输出的 NC 程序要保留小数点后两位。 五、将生成的 NC 程序输入到数控机床,并控制数控机床进行实际加工 生成正确的程序后,可以通过数据线(一般 RS232C)将计算机和机床相连接实现在线加工,前提要正确设定通信参数。而后通过在数控机床上正确装夹工件与刀具,设定好工件坐标系及各参数后(具体操作过程这里不在详述),启动机床程序加工零件。 参考文献: 1孙祖和.MasterCAM 设计和制造范例解析.北京.机械工业出版社,2003. 2美彼得?斯密斯.著 罗学科 刘瑛 黄根隆 译 .数控编程手册. 北京.化学工业出版社.2005. 5
