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        MasterCAM軟件在數(shù)控銑床中的應用

        2017-06-06 11:39:37潘丹
        商情 2017年16期

        潘丹

        【摘要】隨著工業(yè)4.0時代的到來,數(shù)控技術(shù)在各個領(lǐng)域發(fā)展得非常迅猛,對人的知識儲備也有了更高的要求。內(nèi)蒙古工業(yè)大學從學生全面發(fā)展的角度考慮,在工程訓練中心對全校所有專業(yè)開設工程訓練課程。學生要想全面了解數(shù)控技術(shù),就要學習編程語言、方法和數(shù)控機床操作等內(nèi)容。在我國,MasterCAM軟件是一款在數(shù)控加工制造中應用率較高的CAD/CAM軟件。將其應用到數(shù)控銑雕機工程訓練課中,可以更好地提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

        【關(guān)鍵詞】MasterCAM軟件 CAD/CAM

        隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)控加工隨著時代出現(xiàn)了巨大變化。計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)廣泛應用于產(chǎn)品設計和機械制造中。傳統(tǒng)手工編程數(shù)控指令枯燥、不易記憶,而使用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的NC程序代碼可以替代傳統(tǒng)的手工編程,運用CAD/CAM進行零件的設計和加工制造,可使企業(yè)提高設計質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,降低產(chǎn)品成本,從而取得良好的經(jīng)濟效益。

        1MasterCAM軟件的應用

        1.1MasterCAM的CAD零件造型

        MasterCAM軟件具有強大、穩(wěn)定的造型功能,可以設計出復雜的曲線、曲面零件,它集二維畫圖、三維實體造型、曲面造型、體素拼合等功能于一身。在使用MasterCAM軟件進行CAD零件造型的教學時,采用實例法教學,教師要提供給學生相應的零件圖形和畫法命令,并給他們一定的時間熟悉軟件的使用。在學生能熟練使用軟件繪圖后,要求學生根據(jù)自己的想法設計一個雕刻圖形。

        1.2MasterCAM的CAM刀具路徑

        MasterCAM軟件提供了多種先進的曲面粗加工技術(shù)和豐富的曲面精加工功能,所以,在工作時,可以從中選擇最適合的加工方法,以提高零件的加工效率和質(zhì)量。MasterCAM軟件為零件加工提供了可靠的刀具路徑檢驗功能,能夠模擬零件加工的整個過程。在實際工作中,利用該軟件可以檢查加工過程中是否會出現(xiàn)刀具和夾具與被加工零件發(fā)生干涉或碰撞的情況。利用MasterCAM設置學生設計的奔馳車標雕刻件的加工刀具路徑,根據(jù)工藝要求,可以安排從曲面粗切挖槽等距環(huán)切到曲面精修平行走刀的加工工藝路線。根據(jù)各對話框中的提示設置相應的工藝參數(shù)后,可以控制零件模型,從而獲得刀具路徑。

        1.3MasterCAM的模擬加工

        MasterCAM軟件提供了模擬零件的加工手段,以檢驗最終數(shù)控程序的正確性。通過實體真實感仿真模擬加工過程,可以展示加工零件的任意截面,顯示加工路徑。學生使用操作軟件生成刀具路徑后,可以在模擬加工過程中直觀地觀察自己的工藝參數(shù)設置是否正確,明確整個數(shù)控加工過程。如果加工過程中出現(xiàn)錯誤,能夠及時發(fā)現(xiàn)并改正,很好地避免了因為設計或程序錯誤而引發(fā)的加工事故。

        1.4MasterCAM的后置處理

        MasterCAM提供了約400種以上的后置處理文件,以適應各種數(shù)控系統(tǒng)。比如學生使用的是FANUC數(shù)控系統(tǒng),根據(jù)機床的實際情況編制出后處理文件,編譯NCI文件經(jīng)后置處理生成G代碼。如果學生的圖形設計和編程經(jīng)模擬加工后結(jié)果沒有錯誤,就可以直接選中所有刀具軌跡經(jīng)后處理生成G代碼,具體如圖4所示。生成的G代碼通過機房的網(wǎng)絡傳輸?shù)綌?shù)控銑雕機的計算機中,將毛胚裝夾在工作臺上,設定好機床參數(shù),就可以對工件進行雕刻加工。

        2零件的加工過程

        2.1零件加工工藝分析

        在運用MasterCAM軟件對零件進行數(shù)控加工自動編程前,首先要對零件進行加工工藝分析,確定合理的加工順序,在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時,盡量減少換刀次數(shù)。做到先粗加工后精加工,先加工主要表面后加工次要表面,先加工基準面后加工其他表面。旋鈕零件可通過銑削加工完成,所用刀具選擇φ12平銑刀和φ6球刀。該零件在數(shù)控銑床上加工的工藝流程可設定為:平面銑——外形銑——曲面挖槽粗加工——曲面平行銑精加工。

        2.2零件的幾何建模

        在進行零件的建模時,通過CAD模塊畫圖,無需畫出整個零件的模型來,只需要畫出其加工部分的輪廓線即可,加工尺寸、形位公差及配合公差可以不標出,這樣既能節(jié)省建模時間,又能滿足數(shù)控加工的需要。建模時,應根據(jù)零件的實際尺寸繪制,保證計算生成的刀具路徑坐標的正確性,并可將不同的加工工序分別繪制于不同的圖層內(nèi),利用MasterCAM中圖層的功能,在確定刀具路徑時,加以調(diào)用或隱藏,以選擇加工需要的輪廓線。

        該零件的編程程序包括以下幾部分:(1)工件的平面銑削程序。(2)圓柱形輪廓的外形銑削程序。(3)旋鈕輪廓的挖槽粗加工程序。(4)旋鈕的外形銑半精加工和精加工程序。

        2.3零件加工刀具路徑確定

        零件建模后,選用相應工序使用的刀具,根據(jù)零件的要求選擇毛坯,同時正確選擇工件坐標原點,建立工件坐標系統(tǒng),確定工件坐標系與機床坐標系的相對尺寸,并進行各種工藝參數(shù)設定,從而得到零件加工的刀具路徑。MasterCAM系統(tǒng)可生成相應的刀具路徑工藝數(shù)據(jù)文件NCI,包含所有設置好的刀具運動軌跡和加工信息。通過MastercamMill進行各種工藝參數(shù)設定,得到零件加工的刀具路徑和加工順序是:面銑——圓柱形外形銑——按鈕輪廓的曲面挖槽粗加工——曲面平行銑精加工。

        2.4零件的模擬數(shù)控加工

        設置好刀具加工路徑后,利用MasterCAM系統(tǒng)提供的零件加工模擬功能,能夠觀察切削加工的過程,可用來檢測工藝參數(shù)的設置是否合理。在仿真過程中,刀具沿著定義的加工軌跡進行動態(tài)加工,可以直觀地掌握數(shù)控加工的過程,判斷刀具軌跡的連續(xù)性、合理性,是否存在刀具干涉、空走刀和撞刀。刀位計算是否正確、加工刀具軌跡定義的合理與否、實際零件是否符合設計要求等。同時在數(shù)控模擬加工中,系統(tǒng)會給出有關(guān)加工過程的報告,這樣可以在實際生產(chǎn)中省去試切的過程,降低材料消耗,提高生產(chǎn)效率。

        2.5生成數(shù)控指令代碼及程序傳輸

        通過仿真以后,確認符合實際加工要求后,就可以利用MasterCAM的后置處理程序生成NC數(shù)控代碼。對于不同的數(shù)控設備,其數(shù)控系統(tǒng)可能不同,選用的后置處理程序也有所不同。具體的數(shù)控設備,應選用對應的后置處理程序,后置處理生成的NC數(shù)控代碼應適當修改,如華中數(shù)控銑床是三軸加工的銑床,在后置處理生成的NC代碼中應刪除第四軸指令,檢查無誤后,就可以進行數(shù)控加工。

        3.結(jié)語

        采用MasterCAM軟件能方便建立零件的幾何模型,迅速自動生成數(shù)控代碼,縮短編程人員的編程時間,特別可以完成對復雜零件的數(shù)控程序編制,大力提高程序的正確性和安全性,降低生產(chǎn)成本,提高工作效率。

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