劉海亮　王東輝　臧琛

【摘 要】MasterCAM Art具有位圖轉(zhuǎn)換矢量圖的功能、矢量圖生成三維模型的功能、刀具路徑生成和動態(tài)仿真加工功能以及按數(shù)控系統(tǒng)后處理生成NC代碼功能，軟件操作易學易懂。為了提高學生的學習積極性和實踐動手能力，在工程訓練課程中的數(shù)控銑模塊的教學上，將MasterCAM Art應用到學生的實訓學習中。

【關鍵詞】MasterCAM Art；矢量圖；浮雕模型；浮雕加工

0 引言

工程訓練是培養(yǎng)應用創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的實踐教學內(nèi)容，注重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的意識。學生將所學基礎知識通過實際制造工件來強化所學效果，既發(fā)揮了學生個人潛力也提升了學生的團隊意識和創(chuàng)新意識[1]。

隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)的提升，數(shù)控加工技術(shù)得到了越來越多的應用。尤其是在模具設計及制造領域內(nèi)，復雜型面的設計和加工，更多地使用數(shù)控加工技術(shù)[2]。

為了學生在曲面加工方面的理解和制造，我們在工程訓練課程的數(shù)控銑模塊應用MasterCAM Art軟件進行學習和浮雕工件的制作。利用MasterCAM 軟件的繪圖和實體功能可以實現(xiàn)一些產(chǎn)品的設計造型，還可以利用接口導入其他軟件的文件以滿足零件設計造型的要求。但是，對于一些圖形比較復雜的產(chǎn)品來說，零件的造型需要更長的時間。如果在教學過程中，學生選擇了比較復雜的型面進行造型和加工，會影響整個教學過程的順利進行，因此，為了學生能了解曲面的造型和加工制造，我們在課堂教學中引入MasterCAM Art，它具有位圖到三維曲面的轉(zhuǎn)換功能。

1 MasterCAM Art造型和加工整體流程

MasterCAM Art導入圖片后，設置對話框中的相應參數(shù)生成曲面，按照造型要求及后續(xù)的加工要求可以對曲面進行修改，得到符合最終要求的曲面。根據(jù)工藝分析得到合理刀具路徑，通過仿真后生成相應數(shù)控系統(tǒng)的NC程序，機床輸入程序后可加工相應工件[2]。軟件操作整體流程如圖1所示。

2 MasterCAM Art產(chǎn)品造型

2.1 矢量化圖片

利用MasterCAM Art的Trace Image-Raster to Vector功能可以將圖片轉(zhuǎn)換成矢量圖。轉(zhuǎn)化矢量圖的過程中可以通過參數(shù)設置的調(diào)整盡可能的使生成的矢量圖平滑[3]。圖片轉(zhuǎn)化后的矢量圖是由線段和圓弧組成，由于選擇的圖片質(zhì)量的問題，矢量圖會出現(xiàn)缺失或形狀變化等現(xiàn)象，這時我們需要對矢量圖進行分析、修補等操作，否則會對后續(xù)的造型產(chǎn)生影響。對矢量圖進行修補時，可以先利用軟件的分析功能找到線條未串連連接處，然后利用繪圖功能命令逼近修改矢量圖形，使矢量圖連接完整。本文以學生選擇的哆啦A夢圖片為例進行操作處理，如圖2圖3所示。

2.2 產(chǎn)品造型

MasterCAM Art的產(chǎn)品造型是基于矢量圖中的圖素，控制其橫截面參數(shù)進行的膨脹處理生成的特殊曲面[4]。操作Organic Surface對話框，參照哆啦A夢的圖片或模型設置相關參數(shù)，編輯操作矢量生成三維浮雕模型。針對模型中的一些因為干涉而產(chǎn)生的邊緣和折痕，可以繼續(xù)通過布爾運算、光順平滑、紋理等操作來對模型進行處理。對模型的光順處理可以使得后續(xù)的加工走刀過程中，刀具過渡更加光滑，提升產(chǎn)品的表面質(zhì)量[5]。產(chǎn)品的造型如圖4所示。

3 MasterCAM Art編程及加工處理

3.1 刀具路徑的生成

MasterCAM Art針對浮雕曲面加工開發(fā)了相應的刀具加工路徑供客戶選擇。它與專門的銑削加工模塊相比較，能夠大大地提升加工效率和表面質(zhì)量[3]。

加工過程中，刀具和走刀方式的選擇及加工參數(shù)等對加工精度的影響非常的大，因此，我們在給同學們講清楚工藝知識后會確定出一種最優(yōu)的加工分析結(jié)果從而生成刀具路徑。針對工程訓練中為學生準備的材料和配置的機床，曲面粗加工時為了快速去除毛坯獲得產(chǎn)品形狀，采用Ф2的立銑刀，曲面精加工時選用Ф1的球頭刀完成成形工序。曲面粗加工時走刀方式采取環(huán)切分層方式，精加工走刀采用平行截線方式。綜合分析設置好加工參數(shù)，生成的刀具路徑如圖5所示。

3.2 仿真加工及后處理

生成刀具路徑后，利用軟件可以設定出模型的毛坯尺寸等參數(shù)，然后利用軟件的仿真加工功能可以實現(xiàn)加工過程的仿真，進一步檢驗加工的路徑是否合理。若合理，可以根據(jù)機床所使用的數(shù)控系統(tǒng)自動生成加工的NC程序；若觀察到加工路徑存在錯誤，可以重新進行工藝分析進行修改，生成新的加工路徑。正確的加工NC程序就可以實現(xiàn)模型的加工。仿真加工如圖6所示。

4 結(jié)語

在工程訓練課程中利用MasterCAM Art軟件進行教學，因為軟件操作簡單容易掌握，學生的學習積極性很高，對工藝知識等知識的了解掌握也就更加深刻。學生了解掌握了知識并提高了實踐能力、提升了創(chuàng)新創(chuàng)造能力，我們的工程訓練課程也就達到了教學目的。

【參考文獻】

[1]戴青云，鐘潤陽，王美林，等.創(chuàng)新驅(qū)動環(huán)境下特色工程訓練實踐體系構(gòu)建——以廣東工業(yè)大學為例[J].科技管理研究，2014，4：80-85.

[2]袁驚滔.基于MASTERCAM和ARTCAM的圖片三維造型與加工[J].航空精密制造技術(shù)，2015，51（3）：57-59.

[3]惲志東.基于MasterCAM X Art的浮雕設計與數(shù)控加工[J].工具技術(shù)，2009，43：79-82.

[4]劉偉苓，趙慶志，趙森，張輝新.基于MasterCAM的煤礦機械標牌雕刻加工[J].煤礦機械，2014，35（3）：110-112.

[5]沈長生，郭旭紅.基于ArtRTCAM軟件的浮雕設計[J].制造技術(shù)與機床，2012，2：32-35.

[責任編輯：張濤]