MasterCAM MILL在数控加工中的应用

0 引言

　　产品的制造过程中最关键的技术环节包含设计、工艺规划、制造三大项目。目前，计算机技术均已很好地融入其中，形成了工业界目前非常流行的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)。

1 MasterCAM功能介绍

　　MasterCAM就是目前国内外工业企业广泛采用的CAD/CAM集成软件（包含CAPP），它以PC为平台，在windows视窗下使用。利用这个软件，可以辅助使用者完成产品的“设计——工艺规划——制造”全过程中最核心的问题，而且轻松、精确、高效、直观……本文就具体讨论一下它在产品制造中的具体应用。

图1 MasterCAM的功能

　　MasterCAM包括四个模块：Design-设计模块；mill-铣削模块；lathe-车削模块：wire-线切割模块。本文以应用最广的mill模块为例讲解MasterCAM的产品制造过程。

2 产品设计——零件几何建模

　　MasterCAM中零件的建模可以通过三种方式实现：

　　2.1 利用MasterCAM本身的CAD功能来进行建模。包括二维绘图和三维造型，可以非常方便的完成各种二维平面图形的绘制工作，并能对它进行各种编辑、尺寸标注、图案填充等工作；可以非常直观地用多种方法创建规则曲面（圆柱、球面）和复杂异形曲面（波浪形曲面、鼠标状曲面等），并且可以编辑；可以非常随意地创建各种基本实体。联合多种笔记功能可以创建任意复杂程度的实体，并可以灵活地进行修改。实体建模采用目前流行的parasolid核心。

　　2.2 通过标准图形转换接口，把其他的CAD文件转换成为MasterCAM系统可以识别的图形文件。

　　2.3 通过MasterCAM系统提供的ASCII图形转换接口，把经过三坐标测量仪或其他实体测量系统测得的实物数据转换成为MasterCAM系统可以识别的图形文件。

3 工艺规划——设置工艺参数，定义零件加工工艺，精确刀具路径

　　在MasterCAM中，可以凭借你的加工经验，利用软件提供的多项功能，完成刀具路径的设计工作，这个过程就是CAPP的最重要部分。

　　实际生产中，一个零件的加工牵涉到很多的内容，比如选择刀具、选择机床、确定加工方法和工艺路线、选择工艺参数(只要指切削速度、进给量、背吃刀量)等，缺一不可。

　　MasterCAM中，这些选择工作是在操作者的指引下完成的的。操作者按照自己的专业知识和经验来亲自制定。

　　当零件的加工工艺确定之后，就可以通过MasterCAM系统指定加工方式和加工参数等，生成刀具轨迹。加工必须使用刀具，只要被运动者的刀具接触到的材料都将被切除，所以刀具的引动轨迹实际上就决定了零件加工后的形状，因此设计刀具的运行轨迹是至关重要的，刀具轨迹常称为刀具路径。

图2 使用MasterCAM系统的加工流程

　　MasterCAM的CAM功能强大，生成的刀具路径技术很丰富。系统提供了包括多种曲面粗加工功能、曲面精加工功能、曲面修整加工功能以及一些提高曲面加工效率的方法。

　　此外，MasterCAM的任务管理器(Operations Manager)可以把同一加工任务的各项操作集中在一起。管理器的界面很简练，清晰地列出了与当前任务相关的各个方面，如零件的几何模型、加工使用的刀具以及加工参数等。在管理器内，很容易生成刀具路径，编辑、校验刀具路径也很方便。在不同的工序之间很容易拷贝和粘贴加工参数、刀具路径、刀具定义。

4 产品制造——生成数控加工程序，并模拟加工

　　为了能直观的观察加工个过程、判断刀具轨迹和加工结果的正误，MasterCAM中设置了一个功能齐全的模拟器，可以再屏幕上就预见到“实际”的加工过程，非常有真实感。

　　设置好刀具加工路径后，可以通过MasterCAM系统提供的Backplot(刀具模拟)和Verify(实体切削校验)零件进行加工模拟，观察切削加工，从而可以在不进行试切的情况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。

　　当模拟完成，各方面都比较满意时，系统就可同时产生NCI文件了。NCI文件记录了刀具轨迹的数据和辅助加工的一些数据，它是一个数据文件。要得到具体的数控程序，需要进行后置处理。 

　　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。后置处理就是将零件的NCI文件翻译成具体的数控程序。点选Select All Post，出现Post processing界面，钩选Save NC file，钩选Edit，单击“OK”生成数程序，然后通过”MasterCAM”的通信端口传输至数控机床即可进行加工，实现计算机辅助制造(CAM)。