數(shù)控CAM軟件在復(fù)雜零件加工中的應(yīng)用

王磊

[摘 要] 針對(duì)較復(fù)雜零件，若是編程和加工依然采用傳統(tǒng)的手工方法，會(huì)花費(fèi)過(guò)長(zhǎng)的編程時(shí)間，并且很難保證編程的正確率，進(jìn)而降低了零件加工生產(chǎn)率。所以為了進(jìn)行自動(dòng)編程，有必要對(duì)CAM軟件進(jìn)行利用。以復(fù)雜零件加工中運(yùn)用MasterCAM軟件加工為例，對(duì)CAM軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。首先該零件的加工工藝進(jìn)行了分析，再用MasterCAM軟件對(duì)該零件進(jìn)行建模，設(shè)置參數(shù)應(yīng)根據(jù)零件加工工藝進(jìn)行，最后生成程序，然后在數(shù)控機(jī)床中通過(guò)通信傳輸軟件傳入，在機(jī)床準(zhǔn)備工作完成后進(jìn)行加工，最后和已知圖形比較實(shí)際加工出的工件和圖樣、尺寸精度與圖紙要求相符，說(shuō)明在數(shù)控加工中CAM軟件具有一定的使用價(jià)值。

[關(guān) 鍵 詞] 復(fù)雜零件；數(shù)控CAM軟件；加工；數(shù)控機(jī)床

[中圖分類(lèi)號(hào)] TG659 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）34-0232-02

新的歷史時(shí)期，科學(xué)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。而將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控加工中，有利于推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。CAM軟件具有自動(dòng)化的特點(diǎn)，能應(yīng)用在數(shù)控加工中。在數(shù)據(jù)加工設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)與零件設(shè)計(jì)的圖紙相結(jié)合，構(gòu)建CAM軟件模型，通過(guò)一系列的數(shù)據(jù)加工流程，最終形成商品。隨著時(shí)代的進(jìn)步，產(chǎn)品的種類(lèi)不斷推陳出新，由此對(duì)產(chǎn)品的精密度和生產(chǎn)質(zhì)量也提出了更高的要求。因此，在數(shù)控加工過(guò)程中，應(yīng)高度重視先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加工技術(shù)逐步用現(xiàn)代化的數(shù)控加工技術(shù)所取代。這不僅能使數(shù)控加工質(zhì)量提升，還能使數(shù)控加工效率提高。而在數(shù)控加工和復(fù)雜零件的加工中，如何應(yīng)用CAM軟件，是本文重點(diǎn)探討的課題，對(duì)應(yīng)用的形式提出建議，旨在對(duì)數(shù)控加工行業(yè)，發(fā)揮極大的促進(jìn)作用。

一、MasterCAM軟件概述

隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展，CAD/CAM作為先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，有機(jī)結(jié)合了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和機(jī)械制造中得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的手工編程可通過(guò)使用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生機(jī)床的數(shù)控加工程序所替代，運(yùn)用CAD/CAM進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)和加工制造，能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行改善，使企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期縮短，進(jìn)而使產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提高。

美國(guó)的CNC Software公司首次推出的集設(shè)計(jì)和制造的MasterCAM軟件，集自動(dòng)編程于一體。因?yàn)榫哂徐`活的操作，并且對(duì)硬件不具備較高的要求，性?xún)r(jià)比良好，所以受到工程技術(shù)人員和廣大企業(yè)的普遍青睞。在航天、汽車(chē)制造、模具制造和機(jī)械加工中，應(yīng)用非常廣泛，它具有加工實(shí)體模擬、刀具路徑模擬等功能，是目前世界上應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM軟件之一，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，并真正實(shí)現(xiàn)了友好的人機(jī)交互。MasterCAM軟件的功能具有曲面和實(shí)體造型于一體，能生成和管理多種類(lèi)型的數(shù)控加工操作，具有轉(zhuǎn)換處理能力、編輯圖形能力等，通過(guò)傳輸數(shù)據(jù)、仿真加工模型、生成刀具路徑，最終完成零件的數(shù)控機(jī)床加工。

二、MasterCAM軟件在復(fù)雜零件加工中的應(yīng)用

首先分析所設(shè)計(jì)的零件加工工藝，然后利用幾何圖形進(jìn)行繪制，在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)MasterCAM軟件中的CAD設(shè)計(jì)模塊充分利用，完成零件的造型，再利用CAM制造模塊，對(duì)產(chǎn)生刀具路徑、合適的加工步驟、工藝參數(shù)和加工部位進(jìn)行選擇，生成刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。利用模擬軌跡和仿真模塊，在通過(guò)通信接口，最終有指定數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控加工程序生成，并向機(jī)床傳輸數(shù)控加工程序。

下面與實(shí)例相結(jié)合，對(duì)在復(fù)雜零件加工中如何具體應(yīng)用軟件MasterCAM進(jìn)行分析。

（一）零件連桿的加工工藝分析

上圖為加工的零件圖，在數(shù)控加工自動(dòng)編程前中運(yùn)用MasterCAM軟件進(jìn)行復(fù)雜零件的加工時(shí)，首先需要仔細(xì)分析零件的加工工藝，對(duì)合理的加工順序進(jìn)行確定，盡量減少換刀次數(shù)，將零件的加工精度和表面粗糙度提供保障，使加工效率進(jìn)一步提高。對(duì)零件的形狀、尺寸和加工精度等因素充分考慮其中，依據(jù)先粗加工后精加工的程序，首先對(duì)主要表面進(jìn)行加工，再加工次要表面；先對(duì)基準(zhǔn)面后進(jìn)行加工，再對(duì)其他表面進(jìn)行加工。

可通過(guò)銑削加工完成上圖所示連桿，所用刀具為Φ10的平銑刀、Φ50的鉆頭及Φ20的平銑刀。挖槽加工、鉆孔加工、外形銑削加工，是該零件在數(shù)控銑床上加工的工藝流程。

（二）零件連桿的幾何造型

實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的基礎(chǔ)，是對(duì)零件的幾何模型進(jìn)行構(gòu)建，MasterCAM四大模塊中的任何一個(gè)模塊，繪圖功能都非常強(qiáng)大，都具有進(jìn)行二維或三維的設(shè)計(jì)功能。同時(shí)因?yàn)閷⒃S多標(biāo)準(zhǔn)圖形轉(zhuǎn)換接口設(shè)置在軟件系統(tǒng)內(nèi)，可以將各種類(lèi)型的圖形文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)圖形文件共享。

在對(duì)連桿造型時(shí)，在繪圖的過(guò)程中，可直接連接Mill模塊，并結(jié)合連桿的實(shí)際尺寸大小來(lái)繪制繪圖時(shí)，通過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算，對(duì)生成的刀具路徑的正確性提供保障。

（三）確定零件連桿的加工刀具路徑

CAM數(shù)控編程處可在零件的CAD造型完成后進(jìn)行。CAM制造模塊要求對(duì)合適的加工步驟、合適的加工刀具進(jìn)行選擇。刀具路徑文件的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，是通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)處理完成的。

（四）實(shí)體切削仿真和零件連桿的刀具路徑模擬

將刀具加工路徑設(shè)置好后，實(shí)體加工模擬功能可利用MasterCAM系統(tǒng)完成，首先，應(yīng)在切削加工的過(guò)程，對(duì)是否合理設(shè)置檢測(cè)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，零件在數(shù)控實(shí)際加工中是否存在干涉，對(duì)刀具路徑的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。系統(tǒng)在數(shù)控模擬加工中，會(huì)給出相關(guān)加工過(guò)程的報(bào)告。由此，可將材料消耗降低，并將實(shí)際生產(chǎn)中試切的過(guò)程省去，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高。

（五）生成加工NC代碼及傳輸程序

利用MasterCAM系統(tǒng)的Post后處理功能，將連桿幾何圖形所規(guī)劃的挖槽加工、鉆孔加工及外形加工刀具路徑所生成的NCI刀具路徑文件轉(zhuǎn)成能被CNC機(jī)床所使用的NC代碼，并利用Communic傳輸功能進(jìn)行NC代碼的傳輸。對(duì)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)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，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。

三、數(shù)控加工中CAM軟件中的應(yīng)用形式

（一）模擬數(shù)控加工

首先，是構(gòu)建立體幾何。在數(shù)控加工的過(guò)程中，一項(xiàng)最基本的內(nèi)容是構(gòu)建立體幾何。所以，工作人員在構(gòu)建在幾何立體的過(guò)程中，可對(duì)其他的繪圖軟件充分運(yùn)用，例如，通過(guò)文件轉(zhuǎn)換的形式，利用AutoCAD、Pro/E、UG、SolidWorks等制圖軟件，轉(zhuǎn)換幾何圖形，以達(dá)到對(duì)CAM軟件格式相符合的要求。在通過(guò)對(duì)CAM軟件的運(yùn)用，利用框線(xiàn)的形式，即興加工幾何圖形，不單單能最大限度上提高模擬的質(zhì)量，還能使數(shù)控加工的速度極大提升，通過(guò)邊建模邊加工的方式，促進(jìn)數(shù)控加工的效率的提高。

其次，是選擇數(shù)控加工的形式。在數(shù)控加工的過(guò)程中，外形、槽、通槽、球體、孔，是其主要的特征。所以，在數(shù)控加工的過(guò)程中，需要詳細(xì)分析其特征，對(duì)加工的形式，可結(jié)合數(shù)控加工的特征進(jìn)行選擇，挖槽、外形、通槽、球面等是其主要加工的形式。所以，工作人員在進(jìn)行數(shù)控加工的過(guò)程中，需要全面了解數(shù)據(jù)加工技術(shù)，掌握哪種數(shù)控加工形式比較適用，以此將加工時(shí)間和建模時(shí)間最大限度的減少。

（二）數(shù)控加工的仿真技術(shù)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，為了在激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，數(shù)控加工行業(yè)就必須要在數(shù)控加工的過(guò)程中，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和效率的不斷提高。在數(shù)控加工的過(guò)程中，為了保障加工時(shí)間，需要遵循一定的技術(shù)加工流程，保障工件和刀具的加工質(zhì)量。同時(shí)，在加工的過(guò)程中，還應(yīng)合理設(shè)計(jì)刀具的路徑。并在CAM中生成刀具總導(dǎo)軌的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)數(shù)控加工中的仿真技術(shù)的運(yùn)用，真實(shí)模擬數(shù)控加工流程。

（三）數(shù)控加工的后期處理技術(shù)

在數(shù)控加工的過(guò)程中，工作人員如果已經(jīng)認(rèn)可所構(gòu)建的圖形，則可以確認(rèn)數(shù)控加工程序。首先對(duì)CAM軟件中的處理器進(jìn)行利用，以生成數(shù)據(jù)代碼。后期處理技術(shù)主要是指為形成文件，可數(shù)控加工圖形。因?yàn)樵跀?shù)控加工的過(guò)程中，可運(yùn)用不同的控制系統(tǒng)，因此數(shù)控加工代碼也具有不同的格式。在數(shù)控加工的過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)管理刀具路徑，在對(duì)后期的處理技術(shù)充分運(yùn)用，最后改變并儲(chǔ)存最后的程序。最后，工作人員在對(duì)相應(yīng)的程序充分利用，編輯和檢驗(yàn)數(shù)控加工文件。由此，不僅能對(duì)數(shù)控加工的質(zhì)量提供保障，還能使數(shù)控加工的時(shí)間極大地縮短，促進(jìn)了加工效率的提升。

總的來(lái)說(shuō)，隨著不斷發(fā)展的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)，開(kāi)始緊密結(jié)合數(shù)控加工技術(shù)與CAM軟件，促進(jìn)其朝著智能化和網(wǎng)絡(luò)化制造的方向發(fā)展。作為加工技術(shù)人員，應(yīng)深入研究CAM技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)，并在實(shí)踐過(guò)程中，不斷提高CAM軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用水平，以充分發(fā)揮數(shù)控加工技術(shù)與CAM軟件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通過(guò)MasterCAM軟件的運(yùn)用，能夠構(gòu)建復(fù)雜零件的幾何模型，并有NC代碼自動(dòng)生成，可使編程人員的編程時(shí)間極大地縮短，尤其是編制復(fù)雜零件的數(shù)控程序，能使程序的正確性和安全性極大的提高。在提高工作效率的同時(shí)，還能使生產(chǎn)成本降低。而在數(shù)控加工和復(fù)雜零件的加工中，如何應(yīng)用CAM軟件，是本文重點(diǎn)探討的課題，通過(guò)對(duì)應(yīng)用形式提出建議，旨在對(duì)發(fā)展數(shù)控加工行業(yè)，發(fā)揮極大的促進(jìn)作用。

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