mastercam 学习报告 suse
MasterCAM外形铣削挖槽以及钻孔数控仿真加工
【摘要】本文以一个零件利用Mastercam的二维设计和数控仿真加工以及后期
G代码的生成为实例进行详细说明。对于一个零件怎样从mastercam的二维绘图中绘制零件草图，怎样选择材料进行数控仿真加工，加工时该选什么样的加工方式，刀具加工路径怎样生成，怎样进行而其处理得到G代码，本文都结合实例做了详细阐述。
【Abstract】this article give us a example of 2d-design by mastercam
and numerical control simulation processing ，along with how to get G code。As well as a part，how to use mastercam to designing part and simulating manufacturing。And what kind of processing methed should been choose。
【关键词】mastercam 二维加工数控仿真加工外形铣削挖槽钻孔
一、MasterCAM简介
1.MasterCAM简介
Mastercam是美国CNC Software,Inc公司开发的基于PC平台的
CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等到功能于一身，对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果。它具有方便直观的几何造型 Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam9.0以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是最理想的选择。
具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能Mastercam提供了多
种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。Mastercam还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。
可靠的刀具路径校验功能 Mastercam可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。
Mastercam提供400种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，我厂采用的是FANUC系统，机床为四轴联动卧式铣床。根据机床的实际结构，我们编制了专门的后置处理文件，绳槽曲面加工刀具路径NCI文件经后置处理后生成加工程序。
2.Mastercam功能模块简介
Mastercam是CAD和CAM集成开发系统，它主要包括以下功能模块：（1）CAD模块
CAD模块主要包括二维几何设计和三维几何设计模块，它提供了方便快捷的设计零件外形所需的理想环境，其造型功能十分强大，可以方便快捷的设计出复杂的曲面和零件，同时还能生成方程曲线，。其采用了NURBS 数学模型，可生成各种的复杂曲面；本软件同时对曲线、曲面进行编辑修改都十分方便。
Mastercam还能方便地接受AutoCAD的DXF及DWG文件；另外，他与SolidWorks三维参数化实体造型软件也有专用的数据接口。
（2）CAM模块
CAM主要包括Mill、Lathe和Router3大部分，分别对应铣削、车削和刨削加工。Mastercam模块主要是对造型对象编制刀具路线，通过后处理转换成NC程序。Mastercam中的刀具路线与被加工零件的模型是一体的，当修改零件的几何参数后，Mastercam能够迅速而准确的更新刀具路径。
Mastercam具有很强劲的曲面粗加工以及灵活的曲面精加工功能，在曲面的粗、精加工中，Mastercam提供了8种先进的粗加工方式和10种先进的精加工方式，极大地提高了加工效率。
Mastercam的多轴加工功能为零件的加工提供了更大的灵活性。应用多轴加工功能能方便快捷的编制出高质量的多轴加工程序。
CAM模块还提供了刀具库和材料库管理功能。同时，它还具有很多的辅助功能，例如，模拟加工、计算加工时间等，为提供加工效率和精度提供了帮助。
总之，Mastercam的性能优越、功能强大而稳定，易学易用，而且对计算机硬件要求低，是一个适用于实际应用和教学的CAD/CAM集成软件，值得我们机械类专业的人员掌握。
二、二维设计及加工
1.二维建模
首先打开mastercam在“文件”菜单中选择保存路径并保存（此目的是为了防止文件意外丢失）。然后按下“F9”键，显示出坐标系，并以坐标原点开始绘图（草图中心与坐标系中心重合方便加工）。首先绘制两个直径20的通孔，再利用两点画弧绘制铣槽的轮廓，直径6的通孔首先绘制一个以后再通过阵列得到一行，再通过镜像得到另一列。在利用绘制直线命令和圆弧命令绘制零件外轮廓。得如图1示零件。
图1
2二维加工分析
加工方式包括挖槽加工，外形铣削加工和钻孔加工。
1)加工要求：
选择直径6平面铣刀进行加工；
深度分层粗切削量为2，采用一次切削，切削量为0.5；
采用等距环切铣削方式，XY方向采用一次精切削，切削量为0.25，采用每层均精铣方式；
采用螺旋下刀方式，螺旋下刀高度为2；
钻孔选择直径为20和12钻头进行钻孔，钻孔方式均采用深孔钻
“peckdrill/counterbore”。
工件尺寸为“X170，Y120，Z20”工件原点为图形中心点。
注：因在绘制草图是选择工件中心为草图中心，故工件原点与图形中心重合不需要再对草图进行移动。
2)加工设置
在软件菜单栏中一次选择“M机床类型”、“M铣床”、“系统默认”，然后选择“T 刀具路径”、“P挖槽刀具路径”，在弹出的“串联”对话框中选择串联，再在图形中选择所要加工的部分。在系统弹出的如图2示的挖槽铣削对话框中，在道具栏的空白区域内单击鼠标右键，在弹出的菜单栏中选择从刀具库中选择刀具命令[刀具管理]，系统弹出如图3示的刀具对话框，选择215号平面铣刀具。单击右侧的向上按钮，结果如图3所示，然后打钩，完成刀具选择。
图2从刀具库中选择刀具
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图3选择加工刀具
在2D参数对话框中设置相关参数。本例中第一次挖槽深度为5，所以在“D深度”中输入“-5”，选红“E分层铣深”，在弹出的对话框中设置“最大粗切深度2.0”、“精修次数1”、“精修步进量0.5”，如图4和图5。
图4设置外形加工参数
图5分层铣削参数设置
在“粗切/精修的参数”对话框中选择切削方式“等距环切”，精修“次数1”、“间距0.25”等，如图6。
图6切削方式及参数设置
3)毛坯材料设置
通过软件左端刀具路径中“属性”一栏，选择材料设置，将弹出材料设置对话框。本例中工件材料的形状选择“立方体”，工件原点即为坐标原点，“X170”、“Y120”、“Z20”，显示方式选择“实体”（这个可根据个人情况而定）。如图7。
图7工件材料设置
通过以上几个步骤，基本完成一个零件的加工设置。本例通过以上一系列的设置得到的效果图如图8。可以对此加工进行加工预览（这里放在最后，把所有加工
工序完成后一起预览加工效果）。
图8第一次挖槽参数设置后的刀具路径效果图
4)钻孔加工：
完成第一部分的加工，槽内的直径20的圆孔加工：在菜单栏选择“T刀具路径”，再选择“钻孔刀具路径”弹出图9所以对话框，选择“选取图素”选取第一个孔后按住shift键选第二个孔。
图9
重复上一步加工步骤中的选取刀具，刀具选择直径20的中心钻。
参数设置如图10所示。
图10大孔加工参数设置
图11第二次挖槽参数设置后的刀具路径效果图同理按照加工大孔的方法加工小孔。
图12待加工小孔的选择
图13小孔刀具选择
图14小孔加工参数设置
图15小孔加工完成图
5)外形铣削：
最外边的轮廓采用“C外形铣削刀具路径”方法进行加工，首先选取加工轮廓对话框如图16所示，外形加工参数如下图17，切削深度“-20”，刀具补偿采用右补偿，采用分层铣削，最大粗切步进量为2，并一次精修，精修步进量：0.5。为了提高加工效率采用不提刀。
图16铣削外形参数选择
图17外形铣削外形加工参数
图18 外形分成铣削参数设置
完成刀具参数设置，毛坯材料设置等一系列参数后，进行仿真加工，仿真加工时在左侧按住ctrl键连续选取加工工序，再将红色三角形光标移到属性下再选择仿真加工如图19所示，仿真加工效果图如图20。
图19仿真加工设置
图20零件仿真加工效果图
3 NC程序的生成
通过后处理功能，生成NC代码，通过数据传输，在数控机床上进行加工。生成NC代码的具体操作是，单击如图21所示的加工操作管理器中的POST后处理命令按钮G1，系统弹出后处理参数设置对话框，点击确定按钮。在NC管理器中，输入文件名称，设置文件路径后，点击保存按钮。系统弹出图17所示的NC 程序编辑器，显示产生的NC程序。
图20 NC代码生成操作
图21后期处理该零件加工的NC程序代码
注：因代码太长，故只截取部分代码。
三、MasterCAM学习总结
通过本学期对MasterCAM课程的学习和在实验中的应用，让我了解到MasterCAM是CAD和CAM集成开发系统，它包括了CAD模块和CAM模块。
首先，CAD模块主要包括二维几何设计和三维几何设计模块，它提供了方便快捷的设计零件外形所需的理想环境，其造型功能十分强大，可以方便快捷的设计出复杂的曲面和零件，同时还能生成方程曲线，。其采用了NURBS数学模型，可生成各种的复杂曲面；本软件同时对曲线、曲面进行编辑修改都十分方便。MasterCAM还能方便地接受AutoCAD的DXF及DWG文件；另外，他与SolidWorks三维参数化实体造型软件也有专用的数据接口。
其次，CAM主要包括Mill、Lathe和Router3大部分，分别对应铣削、车削和刨削加工。MasterCAM模块主要是对造型对象编制刀具路线，通过后处理转换成NC程序。MasterCAM中的刀具路线与被加工零件的模型是一体的，当修改零件的几何参数后，MasterCAM能够迅速而准确的更新刀具路径。MasterCAM具有很强劲的曲面粗加工以及灵活的曲面精加工功能，在曲面的粗、精加工中，MasterCAM 提供了8种先进的粗加工方式和10种先进的精加工方式，极大地提高了加工效率。MasterCAM的多轴加工功能为零件的加工提供了更大的灵活性。应用多轴加工功能能方便快捷的编制出高质量的多轴加工程序。CAM模块还提供了刀具库和材料库管理功能。同时，它还具有很多的辅助功能，例如，模拟加工、计算加工时间等，为提供加工效率和精度提供了帮助。
在学习和实验中体会到MasterCAM的以其优越的性能、强大的功能，使其建模和加工中对制造行业作出了巨大贡献。尽管在学习的过程中遇到了不少的问题，比如，在三维加工过程中刀具参数的设置不好，会导致在加工路径生成的过程和模拟加工过程出错或撞刀等问题，不过最后都能够通过查阅资料和请教老师同学予以解决。MasterCAM是一款非常适合实际应用的CAD/CAM集成软件，很值得我们机械类专业的人员学习并掌握。
四、参考文献
[1] 周磊，周鸿斌.Mastercam X基础教程.—北京：清华大学出版社，2006.8 [4] 郑舸. Mastercam上机实验指导书.—自贡：四川理工学院机械工程学院，2011.5
数控编程与Mastercam
————课程结业报告
姓名：汪
专业班级：机电101
学号：100
时间：2013.06.12