MasterCAM与数控加工.docx

行m同“科技就霜学历Zhoukoukejizhiyexueyuan毕业论文MasterCAM与数控加工姓名杜立堂所在学院周口科技职业学院专业班级09数控（三）班学号200903010158指导教员张洪日期2011年11月20日CAD/CAM技术对工业界的影响有Fl共睹，它极大的促进了产品质量、生产效益的提高和设计制造成本的降低，从肯定角度来说,它使设计和生产变得生动，大大削减了人们的重复和烦琐的简洁劳动，使人能最大限度地运用自己的头脑来完成设计和生产工作，使设计和生产成为一种创建艺术品的过程。当前能进行CAD/CAM工作的软件已有很多，有不少软件的功能特别强大，MaSterCAM即是其中之一。在当前的热门软件中，MaStereAM因其易学好用而成为装机率最高、运用最广的软件，广泛应用于机械、电子、模具、汽车、航空和造船等行业，尤其是模具制造业应用最多1引言42 MaSterCAM软件的功能介绍43 MaSterCAM软件在数控车床加工中的实际应用53.1 加工零件图与加工工艺分析53.2 零件的几何建模53.3 确定装夹方法和毛坯尺寸63.4 规划刀具路径83.5 零件的刀具路径模拟和实体切削仿真153.6 生成数控指令代码及程序传输174结束语181引言Mastei-CAM软件因其强大的CAO/CAM功能而享誉全球，包括美国在内的各工业大国，均一样采纳本系统为设计、加工制造的标准。因此，无论在制造业，还是在学校的教学科研中，MaSterrAM软件都棚有广泛的用户群，成为鼓流行的CAD/CAM软件之一.运用MaSIetC"I软件可轻松绘制工件的二维图形,遂行三维曲面设计以及实体造型,创建格确的刀具路径，通过后处理生成数控加工程序，并能邮进行仿真模拟加工。运用CAD/CAM技术进行数控加工，是先进制造技术的瓯要组成部分，它可以使企业提高设计质品，缩短生产周期，降低产M成本，提高经济效益。因此，UaSterCAV软件在国内的数控加工领域有着广袤的前景.2 MasterCAM软件的功能介绍MaSterCAM9.2由1.athe(乍削)、Mill(铳削)、Wire(线切制)和Design(造型)4个模块组成。其中1.athe、Mill和Hirc3大模块都具有完整的三维造型功能，它们既可以和Design模块协作运用，也可单独运用，MasterCAM的主要功能有：(I)CAD绘图功能.MaSIerCAM可设计、编辑困难的二维、三维穹间曲戏，还能生成方程曲线.并具有强大的曲面造型功能和实体造型功能，可用于零件表面局部形态的具体设计，实现精确建模.(2)模拟加工功能.咐SterCAH软件实现车削、铳削和线切割的仿真加工,并可随时修改零件几何模型及加工参数。同时供应相关的加工状况报告，检测加工过程中可能出现的碰撞、干涉、过切等问题，避开实际加工时错误的走刀轨迹给零件加工带来的损失。(3)数控储程功能.采纳此StCrCAM软件的后处理程序可自动生成Na刀具路径文件或M：数控代码，Mastei-CAM系统本身供应(一百多种后处理PST程序，对于不同的数控设备，可依据相应的数控系统选用对应的后处理程序，后置处理生成的XC数控代码经适当修改后,使其符合所用数控设备的要求,就可以输出到数控设备,进行数控加工运用,(4)与数控设务实现干脆通信WaSIerCAM软件生成的NC数控代码，利用计算机的通信接口干脆输出到数控设法中，可以节约大力编”和输入程序的时间，提席工作效率.(三)文件管理和数据交换功能.MaSterCAV软件设置了很多数据转换器，如RSCII、SAT,IGES等，还有针对AUloCAD、Pro/E等软件的数据转换器。用户可以将多种类型的文件与MnsterCAM软件数据库进行转换.HHSterCAil软件还带有刀具肉和材料库等，使实际加工变得特别便利.3 MaSterCAM软件在数控车床加工中的实际应用下面以固定座为例说明MastcrCAM软件在数控乍床加工的应用。3.1 加工零件图与加工工艺分析图1为“固定座”零件图的例视图。其加工工艺为：车端面-车外圆-切梢-钻孔-镣孔-内螺纹加工-切断。图1“固定座”零件图3.2 零件的几何建模建立零件的几何模型是数控加工的基础。在MaSIereRM车床加工中，工件一般都是回转体，所以只需进行二维图形的绘制，并且绘制号件的-半轮加即可，即只需绘制回转体的用线叩可。须要说明的是，由于在MaSterCAM9.2中,凹槽的形态及尺寸可以由“切梢的型式参数”选项卡的内容来定义，螺纹的形态及参数可以由“螺纹型式的参数”选项卡的内容来定义,因此绘图时无需构造凹措和螺纹的几何形态,只需绘出凹槽的特征点以及螂纹的起点和终点即可。内镶奴处的轮廓是蝶奴的奴小百径27.6mm。G终绘出的零件几何模型如图2所示。图2“固定座”零件几何模型3.3 确定装夹方法和毛坯尺寸HilSIerCAM车削加工系统可以生成多种车削加工路径,包括快证车削、车端面、粗车、精车、切梢、钻孔、车螺代、切断、C轴加工等加工路径.在车削加工系统的各模组生成刀具路径之前，缭要进行工作设定，即设设毛坯尺寸大小及卡盆的装夹位置.依次单击【回主功能表】一【刀具路径】一【工作设定】选项，系统弹出【车床的工作设定】对话框.其中【一般的设定】选项卡只要按默认位设置即可.在【边界的设定】选项卡中,选择StOCk【毛坯】选ISfl中的“1.eftspindle【左主轴】"选项,设程工件的主轴方向，如图3所示.图3“边界设定”对话框单击StOCk【总坯】选项组中的ParameterS【参数】按钮，在弹出的"BarStock（棒料毛坯）”对话框中设置毛坯棒料尺寸分别为：毛坯外Ia直径为IIOnUn、长度为160mm.右端面起点为原点。在IiarSlOCk【棒料毛坏】对话框中，还可以勾选UseMargins【运用边缘】选项，以显示出工件的边缘，同时可以在右边的输入枢中修改直径、左边和右边的边缘.如图4所示.另外.还可胞击PreVi”【预览】按钮视察毛坯的外形设置状况,假如不合理,可以修改或苴新设定。须要说明的是,由于软件只是演示加工的效果,没有考虑车削作用力,夹持工件的长度可以陋意确定：但在实际加工工件时,由于切削力很大，卡盆夹持工件的长度（毛坯的长度）必需足帔长，否则可能会将工件掾1发生平安事故.图4显示毛坯的边缘部分设置完工件的毛坯尺寸.后F一步任务是设置工件夹头。方法为：在【车床的工作设定】时话框下的【边界的设定】选项卡中,选择ChUCk【夹头】选项组中的“1.eftspindle【左主轴】“选项，班翼工件的主轴方向。然后单击ChUCk【夹头】选项的中的Parameters【参数】按钮，在冲出的ChUCkJaW【卡爪】对话框设置卡爪的形态和位置.卡爪的形态可通过修改卡爪的宽度和高度来完成，如图5所示.与毛坯的设定一样，工件夹头的设置也可单击PreVieW【预览】按钮视察工件夹头的位置是否正确,假如不正确也可以修改或垂新设定。工件夹头的位置可通过干脆输入夹头配标来确定，也可在图5的“Userdefined【用户自定义】"选项处修改X和Z的数值来确定。留意此处的X值必需是恰好是毛坯的半径值.图5修改卡爪形态和位置为了使仿真效果更加形能直观，还可通过勾选“Shadeb。UndarieS【边界加阴影】”复选框对毛坯和卡盘加上阴影效果.加上阴影后的工件毛坯和K盘外形如图6所示.图6夹头和毛坯加上阴影后的效果3.4 规划刀具路径（1）0面加工设*.端面加工设置主要包括越面加工刀具的选择、刀具参数（主要是进给速率和主轴转速）的选择、端面车削参数的设置（主要有用车、精车的进给St7.轴加工终点等）,其它的参数如车削的形式、刀片的参数、刀把的参数、导入/导出方向等一般可按默认进行设K1.设四完毕后单击“车床-车端面”对话框中的【确定】按钮，系统即快速生成仿真加工的刀具路径。（2）外加工设.外国1工设置包括外IMI粗乍和外阴精军两个方面。其中外阴用车设的.主要包括外圆粗车刀具的选择、刀具数（主要是进给速率和主轴转速的选择、外眼机车参数的设假（主要有粗车进给后、精华余后、刀具的导入/导出方向，以及是否加工凹梢）等.具体方法如下:a.在“主功能表”下单击【刀具路径】-【粗车】-【串连】-【部分串连】.b.分别选择部分串连的第一个图素和最终图素，如图7所示.须要留意的是,在选择第一个图索时应尽量把近串连图素的起点，选择最终一个串连图索时应尽量把近串连图索的终点，否则图索不会正确申连并弹出相应的警告。而当正确申连时，所形成的中连线段会变成黄色，且单击主功能表的“执行”吩咐后在起点和终点处会分别出现一个的头，如图8所示.图7选择图素图8正确串连的结果c.在弹出的“车床-粗车”对话框的【刀具参数】选项卡中选用粗车刀具.并设置合理的刀具参数（切削速度和主轴转速）。粗下时由于切削力较大，一般选择中等切削速吱和较低的主轴转速（般为450-600转min>d.电击【相牟的参数】选项卡，按图9所示设置粗下加工梦数。刀具参数及加工参数是限制粗车加工质量和效率的主要因素，因此要留意合理选择.不同刀具的切削用盘是不相同的.一般来说，粗加工时，切削深度大，切削力也大，选择刀具时要选用直径大一点的刀具。另外,机车时还必需设置好合理的“预留量”即精加工余量，以便卜.一步的精加工。图9设置“租车”加工参数e.单击【用车的参数】选项卡中的1.eadin/out【导入/导出】按钮，可分别设置进刀和退刀的方向和距离.如图10和11所示.导入和导出的设置对于加工带有凹槽的外表面和内孔是特别必要的，假如没有设置的话，则可能不能正常加工或产生干涉或碰撞等现象.图10设置导入角度和拒肉图11设置导出角度和距离f.设置是否加工凹槽及凹槽切入方向。单击1.eadinout导入/导出】按钮下方的PlUnReParamelerS【切入参数】，弹出图12所示的PIUngeParameterS【切入参数】对话框。该对话框的默认参数是不加工凹梢部分，即图中的第项.可以依据工件外形设置是否加工凹槽及凹槽切入方向。假如凹槽在海面方向，可选择第四项：假如凹槽在外IMr方向，可选择第三项：假如端而方向和外圆方向都有凹槽.则选择其次项.当外圆方向有凹槽时，还需设置刀宽补偿，即刀具切入的合适角度，这样才能确保挖楸时不会产生干涉.图12凹梢加工及“切入参数”对话框设置g.全部参数设时.完毕后，单击“车床-租车”对话框中的【确定】按钮，系统自动演示刀具的加工过程并生成相应的刀具轨迹图（如图13所示。图13机车外圆的仿真加工刀具路径外圆精车的设置方法与外圆粗车的设置方法相同，【精车的参数】选项卡中各参数与【租车的参数】选项卡中的参数也基本相同,如图14所示。不同的是【精车的参数】选项卡中增加的“Numberoffinish,输入框用来设置精加工的次数。精加工的次数应设W.为租车加工完成后的精加工预留枇除以“FinishStePoVer”输入框中设定的精车加工进刀做.图14箱加工参数设置界面（3）切播加工设,在【车床的刀具路径机关设定】主菜单中，电击【切槽】选项，弹出如图15所示的梢的定义方式对话框.按默认值单击“0K【痂定】"按钮，选取事先绘制的特征点P2后按键.系统弹出如图16所示的“车点-径向粗车”对话框.这里须要设置的内容主要有切槽刀的选择、刀具参数及切削用堆的设定、槽的几何形态及尺寸的定义、槽的粗加工参数及精加工参数（平安高度、下刀位置、加工方向、切削方式、导入/导出路径等）的设定。设置后,退出对话框，即可得到切槽刀具的加工路径。国15相的定义方式图16切槽的参数设置（4）钻孔加工没钻孔加工设置主要包括钻头的选择、刀具参数的设定和加工参数（平安距离、下刀位切削深度等）的设定，而“CustomDrillparameters【典型钻孔循环】"对话框中按默认值设置叩可。设置.1毕后,单击“车床-钻孔”对话框中的【确定】按钮，则在退出对话框的同时显示牯孔时刀具的加工路径.(6)镇孔加工皿加工M30三X2mm的内螺纹，一般先用怙头怙出直径为4125mm的孔，再悔孔至直径27.6nnu在MaSIerCAM中，镇孔加工的设置方法与外国车削加工时的设过方法是一样的，但是由于锁孔加工的是内孔，比较简沽出现干涉现象，因此在选择刀具时首先要选择镣孔刀，其次，一方面要考虑刀杆直径及刀尖与刀杆中心线之f可的应离与孔的尺寸的关系，另一方面要合理设置好刀具的导入/导出角度和距离，尽最避开碰撞和干涉现象的发生,在设置加工参数方面，系统是按标准刀具的尺寸和形态来推断是否碰撞的,并不能完全反映实际加工的状况：因为在实际应用中,可以通过修磨刀尖和刀杆的形态等方法来避开便撞和干涉现象的发生。因此，仿直时可选用刀杆略微小一点的镣刀，实际运用时则可选用刀杆比仿我时略慨大一点的镣刀：而旦在生成刀具路径的程中，当出现图17所示的提示时，忽视碰撞提示,选择“Yes【是】”选项，让系统生成刀具路径，最终生成的镣孔粗、精加工的刀具轨迹图如图18所示.图17刀具储撞提示-HOFS图18镣孔加工的刀具轨迹图(6)顺工好.MaSIerCAM车床模块拥有完整的蝶纹加工功能，包括多头娇纹加工功能、螺纹查表功能以及螺纹直径自动计算功能等.螺纹加工设置主要包括螺蚊刀的选择、刀具参数及切削用量的设定、端纹型式冬数的定义、端纹切削参数(螺纹加工指令、切削深度、走刀次数、平安距离、导入角度、引入长度和超越长度等)的设定。在“【螺纹型式的参数】“对话框中可以定义螺纹参数(如图19所示)。“1.ead”输入框用来设置蝶奴的蝶折，有两种表示方法，当选择“牙m11选项时，输入框中的输入他表示为每充米K度上墀蚁的个数：当选择“mm/牙”选项时，输入枢中的输入值表示为螺纹的瑞距”“MajorDiameter”输入框用于设置螺纹大径，"MinorDiameter"输入框用于设置螺纹小径"Threaddepth”输入框用于设置牙形高度：这3个参数只要输入其中两个,第3个参数就会自动计算出来.也可进入“公式计算”对话框,输入基本大径和镶距后，系统自动计算出蝶奴小径和牙膨而度.另外，当娣纹的爆距确定之后，主轴转速和给速度之间，也只褂输入其中一个参数，另外一个参数就自动计算出来.设置完成后，单击“车床-车螺纹”对话框中的【确定】按钮，则在退出对话框的同时自动生成蝴纹加工的刀具路径。图19设应摞纹形态参数对话框（7）切断加工设.当选择“切断”吩咐时系统会百先提示“切断：请选择边界位置”，此时可输入切断点的坐标，也可选取一个己经存在的点来定义下削的起始位置.选择完毕后，系统弹出“车床-切断”的设置对话枢。在这里，系统会我认运用径向车削的切梢刀，但由于切槽刀的长度较小，囚此必需理新选择切断刀，切断加工设置和切相加工设置基本一样.主要包括切断刀的选择、刀具参数（刀片尺寸参数和刀把尺寸参数的设定）及切削用量的设定、切断加工参数（平安商度、退刀半径、加工终点X向位置、对刀点位置、年次进刀距离、导入/导出路径等）的设定。设应完毕后，退出对话框，即可得到切断刀具的加工路径。但有两点必需咨意：第，由于工件的毛坯直径较大，选择切断刀时必需设置刀具具有足帔的长度。¾l图20所示，由于工件的毛坯直径为IlOmm,故（:的尺寸设区为60mm：图2Q刀把的参数设置其次，在实际加工时，通常是在加工外圈时，将切断位因的外阴面也一并加工，切断时干腌从精加工完毕的外圈面处起先加工，这样方面使切槽刀具切入工件时受力匀称，另一方面也不会使加工外圆时在终点处由于退刀而留下一个毛刺。3.5 零件的刀具路径模拟和实体切削仿真在进行前面的设置时,MaSIerCAM将创建一组包含“加工参数信息”、“加工刀具信息”、“图形信息”和“NCI文件信息”等4项内容的信息单元，这样的一个服元就是一个操作，设置好加工刀具路径后，利用MasterCAM系统供应的实体加工模拟功能，可以视察切削加工的过程，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，验证刀具路径的正确性.图21所示的时话框中,显示了全部的操作,可对列出的彩项操作进行编辑修改，直到满足。同时对话框中还供应了“Backplolt刀具路径模拟】"、“Verify【实体聘证功能】“以及“Post【后置处理”等选项，实现特定的快!作。当单击“Backplot【刀具路径模拟】”选项时,操作管理器消逝，同时在主功设表中出现如图22所示的菜单，在这里可以进行各整元的刀具路径模拟（在进行刀其路径模拟时,只选择想要检查的加工单元即可）,也可进行全部单元的刀具路径模拟：可以手动限制，也可以自动限制；可以限制是否显示刀具、是否显示加工路径、是否者色验证；还可以设定路径模拟显示的参数等。单击Terify【实体脸证功能】"时，可以进行实体切削仿真加工，也可以剖切素材后再进行仿直加工，两种效果分别如图23和图24所示.零件的刀具路径模拟和实体切削仿真，在实际生产中省去试切工序的同时还能降低材料的消耗，大大提寤了生产效率并降低生产成本.图21操作管理器对话框PS¼HftvIiJ示刀具YNTiW图22"刀具路模拟”菜单图24制切素材后实体切削仿我加工效果图3.6 生成数控指令代码及程序传输模拟加工后，各种参数的设设都没有任何问心，就可以利用MaSterCAM的后发处理程序生成NCl文件或NC文件，NCI文件为数控加工信息文件，这是生成数控程序文件之前的过渡文件：NC文件则为最终有效的数控程序文件.线如机床系统与MaSterCAM默认的系统（一般为FANUC系统）不一样,还要在图25所示的对话框中勾选项“Edit【漏和】”选项，这样生成的程序可以诳一步编辑后再输出到数控设备，进行数控加工运用。图26为生成的可编料程序。图25后处理程序对话框图26生成的可编辑程序4结束语通过以上对MasterCAM软件的功能介绍及其在数控车床加工中的实际应用例了，可以看到，MasterCAM软件在车床模块的应用主要有：绘制零件的轮席图形：依据零件工艺流程设舛.刀具和加工参数，褥到刀具路径：零件的刀具路径模拟和实体切削验证：进行后设处理，生成有效的数控程序文件.运用MaSteiaY软件的CAM功能生成数控代码，并传输至数控设备，操作者只需输入刀具参数,就可以依据编制好的程序进行零件加工.不仅大大削减了编程人员的工作fit，更缩短了手工编程在车床上的调试时间，提高了工作效率，特殊是对于一些形态困难的零件，用手工编程很难实现，在%SIerCAM软件中则可以探松完成.而且当零件几何模型或加工参数修改后，MasterCAM软件能快速精确地自动更新相应的刀具路径，无需理新设计和计籁刀具路径.这样可以大大提高生产效率、降低生产成本，提高生产的自动化程度.