茹慶峰

摘 要:Master/CAM軟件是集計算機輔助設計和制造于一體的軟件。它不僅可以繪制二維和三維零件圖形,也能在CAM模塊中,直接編制刀具路徑和數(shù)控加工程序。在模具設計和數(shù)控加工中使用非常普遍,而且應用相當成功。

關鍵詞:Master/CAM 自動編程 數(shù)控 加工中心

數(shù)控自動編程是利用計算機和相應的編程軟件編制數(shù)控加工程序的過程。

現(xiàn)代加工業(yè)的發(fā)展,實際生產(chǎn)過程中,比較復雜的二維零件、具有曲線輪廓和三維復雜零件越來越多,手工編程已滿足不了實際生產(chǎn)的要求。如何在較短的時間內編制出高效、快速、合格的加工程序,在這種需求的推動下,數(shù)控自動編程得到了很大的發(fā)展。

隨著微電子技術和CAD技術的發(fā)展,自動編程技術逐漸發(fā)展到以圖形交互為基礎,與CAD相集成的CAD/CAM一體化的編程方法。可提供單一準確的產(chǎn)品幾何模型,幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便,可實現(xiàn)設計、制造一體化。通過幾年的教學經(jīng)驗,主要從CAM系統(tǒng)關鍵技術、CAM軟件編程過程其操作步驟、數(shù)控自動編程的實踐性等方面談談我的幾點看法:

一、CAM系統(tǒng)關鍵技術主要有:

1.復雜形狀零件的幾何建模

對于圖紙及曲面特征點測量數(shù)據(jù)的復雜形狀零件數(shù)控編程,其首要環(huán)節(jié)是建立被加工零件的幾何模型。復雜零件建模的主要技術內容包括:曲線曲面生成、編輯、裁剪、拼接、過度、偏置等等。

2.加工方案與加工參數(shù)的合理選擇

數(shù)控加工的效率與質量有賴于加工方案與加工參數(shù)的合理選擇,其中刀具、刀軸控制方式、走刀路線和進給速度的自動優(yōu)化選擇與自適應控制是重中之重。其目的是在滿足加工要求、機床正常運行和一定的刀具壽命的前提下,盡可能提高加工效率。

3.刀具軌跡生成

刀具軌跡生成是復雜零件數(shù)控加工中最重要的內容,能否生成有效的刀具軌跡直接決定了加工的可能性、質量與效率。刀具軌跡生成的首要目標是使所生成的刀具軌跡能滿足無干涉、無碰撞、軌跡光滑、切削負荷光滑并滿足要求、代碼質量高。同時,刀具軌跡生成還應滿足通用性好、穩(wěn)定性好、編程效率高、代碼量小等條件。

4.數(shù)控加工仿真

盡管目前在工藝規(guī)劃和刀具軌跡生成等技術方面已取得很大進展,但由于零件形狀的復雜多變以及加工環(huán)境的復雜性,要確保所生成的加工程序不存在任何問題仍十分困難,其中最主要的有加工過程的過切與欠切、機床各部件之間的干涉與碰撞等。高速加工時這些問題是致命的。因此,實際加工前采取一定的措施對加工程序進行檢驗并修正是十分必要的。數(shù)控加工仿真通過軟件模擬加工環(huán)境、刀具路徑與材料切除過程來檢驗并優(yōu)化加工程序,具有柔韌性好、成本低、效率高且安全可靠等特點,是提高編程效率與質量的重要措施。

5.后置處理

后置處理是數(shù)控加工編程技術的一個重要內容,它將通過前置處理生成的刀位數(shù)據(jù)轉換成適合于具體機床數(shù)據(jù)的數(shù)控加工程序。其技術內容包括機床運動學建模與求解、機床結構誤差補償、機床運動非線性誤差校核修正、機床運動的平穩(wěn)性校核修正、進給速度校核修正及代碼轉換等。因此,有效的后置處理對于保證加工質量、效率與機床可靠運行具有重要作用。

目前CAM系統(tǒng)仍處于相對獨立狀態(tài),需要在引入零件CAD模型中幾何信息的基礎上,由人工交互方式,添加被加工的具體對象、約束條件、刀具與切削用量、工藝參數(shù)等信息。

二、CAM軟件編程過程其操作步驟可歸納如下:

1.理解零件圖紙或其他的模型數(shù)據(jù),確定加工內容。

2.確定加工工藝(裝夾、刀具、毛坯情況),據(jù)工藝確定刀具原點位置。

3.利用CAD功能建立加工模型或通過數(shù)據(jù)接口讀入已有的CAD模型數(shù)據(jù)文件,根據(jù)編程需要,進行適當刪減與增補。

4.選擇合適的加工策略,CAM軟件根據(jù)全面提供的信息,自動生成刀具軌跡。

5.進行加工仿真或刀具路徑模擬,以確定加工結果和刀具路徑與設想的一致。

6.通過與加工機床相對應的后置處理文件,CAM軟件將刀具路徑轉換成加工代碼。

7.將加工代碼(G命令)傳輸?shù)郊庸C床上,完成零件加工。

由于零件的難易程度不同,以上操作步驟將會依據(jù)零件實際情況,而有所增減。

三、數(shù)控自動編程的實踐性主要有:

為了達到數(shù)控技術和其他機械類專業(yè)對本課程的要求,必須建立本課程獨立的實踐教學體系,即數(shù)控機床結構及編程實驗——數(shù)控機床操作實訓——綜合實踐訓練。

1.課程實驗 主要開設數(shù)控機床結構實驗,使學生了解數(shù)控機床的機械結構,同時開設數(shù)控編程的實驗,包括①手工編程:每個學生一臺模擬編程器,完成數(shù)控機床編程訓練。②計算機輔助編程(自動編程)。每個學生一臺計算機及配套CAD/CAM軟件,完成復雜形狀零件自動編程訓練,通過編程訓練使學生掌握數(shù)控編程的方法和技巧。

2.數(shù)控機床操作實訓 對學生進行數(shù)控機床和加工中心實際操作訓練,使學生掌握數(shù)控機床、加工中心的程序輸入、刀具參數(shù)設置、機床調整、機床維護知識,使學生能夠操作數(shù)控機床并加工出合格零件,培養(yǎng)學生操作機床的基本技能。

3.綜合實踐訓練 學生自己選擇中等復雜程度的零件,分析零件結構、制訂工藝過程、工藝路線,選擇數(shù)控機床、刀具、夾具等,編制加工程序,自己動手操作加工出零件,培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識解決實際問題的能力。

CAM軟件是集計算機輔助設計和制造于一體的軟件。它的CAD模塊不僅可以繪制二維和三維零件圖形,也能在CAM模塊中,直接編制刀具路徑和數(shù)控加工程序。目前在模具設計和數(shù)控加工中使用非常普遍,而且是應用相當成功的軟件。主要應用于加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床、線切割、雕刻機等數(shù)控加工設備。

MasteCAM軟件把計算機輔助設計(CAD)功能和計算機輔助制造(CAM)功能有機地結合在一起。從設計繪制圖形到編制刀具路徑,通過仿真加工來驗證刀具軌跡和優(yōu)化程序;通過后處理器將刀具軌跡轉換為機床數(shù)控系統(tǒng)能夠識別的數(shù)控加工文件,然后通過計算機通信(RS-232接口)將NC程序發(fā)送到加工中心等數(shù)控機床,完成對工件的加工。其編程速度和編程效率比以前在數(shù)控機床上使用手工編程更為先進,所以被數(shù)控加工廣泛應用。

參考文獻:

1.《數(shù)控加工工藝學》 唐應謙 中國勞動保障出版社

2.《數(shù)控加工技術》 周濟 國防工業(yè)出版社

作者單位:山西國防軍星技工學校