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文檔簡介
1、<p> 基于Master CAM的自動編程與加工</p><p> 摘要:通過典型零件分析MasterCAM在零件造型,設計方法和編輯技巧。討論二維輪廓刀具路徑的生成方法。MasterCAM作為高端CAD/CAM軟件在實際加工中有著廣泛應用。</p><p> 關鍵詞:MasterCAM 刀具路徑 數(shù)控加工 自動編程 加工工藝</p>&l
2、t;p><b> 一、自動編程的特點</b></p><p> 使用Mastercam 實現(xiàn)DNC加工, DNC(直接數(shù)控)是指用一臺計算機直接控制多臺數(shù)控機床,其技術是實現(xiàn)CAD/CAM的關鍵技術之一。由于本工件較大,處理的數(shù)據(jù)多,所生成的程序長,數(shù)控機床的磁泡存儲器已不能滿足程序量的要求,這樣就必須采用DNC加工方式,利用RS-232串行接口,將計算機和數(shù)控機床連接起來。利用M
3、astercam的Communic功能進行通訊,而不必考慮機床的內存不足問題,經大量的實踐,用Mastercam軟件編制復雜零件的加工程序極為方便,而且能對加工過程進行實時仿真,真實反映加工過程中的實際情況。</p><p><b> 1.基本特點:</b></p><p> (1) 數(shù)學處理能力強</p><p> 對輪廓形狀不是由簡單
4、的直線、圓弧組成的復雜零件,特別是空間曲面零件,以及幾何要素雖不復雜,但程序量很大的零件,計算工作相當繁瑣,采用手工編制程序的方法是難以完成的。例如,對一般二次曲線廓形,手工編程必須采取直線或圓弧逼近的方法,算出各節(jié)點的坐標值,其中列算式、解方程,雖說能借助計算器進行計算,但工作量之大是難以想象的。而自動編程借助于系統(tǒng)軟件強大的數(shù)學處理能力,計算機能自動計算出加工該曲線的刀具軌跡,快速而又準確。自動編程系統(tǒng)還能處理手工編程難以勝任的二次
5、曲面和特殊曲面。</p><p> (2) 快速、自動生成數(shù)控程序</p><p> 對非圓曲線的輪廓加工,手工編程即使解決了節(jié)點坐標的計算,也往往因為節(jié)點數(shù)過多,程序段很大而使編程工作又慢又容易出錯。自動編程的優(yōu)點之一,就是在完成計算刀具運動軌跡之后,后置處理程序能在極短的時間內自動生成數(shù)控加工程序,且該數(shù)控加工程序不會出現(xiàn)語法錯誤。當然自動生成數(shù)控加工程序的速度還取決于計算機硬件的
6、檔次,檔次越高,速度越快。</p><p> (3) 后置處理程序靈活多變</p><p> 由于數(shù)控系統(tǒng)的指令形式不盡相同,機床的輔助功能也不一樣,伺服系統(tǒng)的特性也有差別。因此,同一個零件在不同的數(shù)控機床上加工,數(shù)控加工程序也應該是不一樣的。但在前置處理過程中,大量的數(shù)學處理,軌跡計算卻是一致的。這就是說,前置處理可以通用化,只要稍微改變一下后置處理程序,就能自動生成適用于不同數(shù)控機
7、床的數(shù)控程序來。后置處理相比前置處理,工作量要小得多,程序簡單得多,因而它靈活多變。對于不同的數(shù)控機床,取用不同的后置處理程序,等于完成了一個新的自動編程系統(tǒng),極大地擴展了自動編程系統(tǒng)的使用范圍。</p><p> (4) 程序自檢、糾錯能力強、</p><p> 復雜零件的數(shù)控加工程序往往很長,要一次編程成功,不出一點錯誤是不現(xiàn)實的。手工編程時,可能出現(xiàn)書寫有錯誤,算式有問題,也可能
8、程序格式出錯,靠人工檢查一個個的錯誤是困難的,費時又費力。采用自動編程,程序有錯主要是原始數(shù)據(jù)不正確而導致刀具運動軌跡有誤,或刀具與工件干涉,或刀具與機床相撞,等等。自動編程能夠通過系統(tǒng)先進的、完善的診斷功能,在計算機屏幕上對數(shù)控加工程序進行動態(tài)模擬,連續(xù)、逼真地顯示刀具加工軌跡和零件加工輪廓,發(fā)現(xiàn)問題能及時對數(shù)控加工程序中產生錯誤的位置及類型進行修改,快速又方便。現(xiàn)在,往往在前置處理階段計算出刀具運動軌跡以后立即進行動態(tài)模擬檢查,確定
9、無誤以后再進入后置處理階段,生成正確的數(shù)控加工程序來。</p><p> (5) 便于實現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)的通訊 </p><p> 二、自動編程的應用場合</p><p> 1.自動編程特點:編程工作的大部分或全部由計算機完成的過程稱自動
10、編程。編程人員只要根據(jù)零件圖紙和工藝要求,用規(guī)定的語言編寫一個源程序或者將圖形信息輸入到計算機中,由計算機自動地進行處理,計算出刀具中心的軌跡,編寫出加工程序清單,并自動制成所需控制介質。由于走刀軌跡可由計算機自動繪出,所以可方便地對編程錯誤及時修正。</p><p> 2.適用場合:但對于形狀復雜或輪廓不是由直線、圓弧組成非圓曲線零件;或者是空但程序量很大,因計算相當繁瑣,手工編程困難且易出錯,必須采用自動編
11、程的方法。</p><p> 三、手動編程的應用場合</p><p> 1.手動編程特點:從零件圖樣分析及工藝處理、數(shù)值計算、書寫程序單、制穿孔紙帶直至程序的校驗等各個步驟,均由人工完成,則屬手工編程。</p><p> 2.適用場合:對于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件來說,編程計算較簡單,程序量不大,手工編程即可實現(xiàn)。但對于形狀復雜或輪廓不是由直線、圓弧組
12、成非圓曲線零件</p><p> 3.自動編程和手動編程相比較</p><p> 1)手動編程沒有自動編程應用廣泛、手動編程只適合零件比較簡單、程序單比較短的工件。而自動編程對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的復雜零件,特別是空間曲面零件,以及幾何要素雖不復雜,但數(shù)控機床程序量很大的零件,計算則相當繁瑣,采用手工程序編制是難以完成的工件。</p><p>
13、2)手動編程沒有自動編程效率高、準確度高</p><p> 3)手動編程容易出錯數(shù)字容易出錯 </p><p> 四、常見的自動編程方法</p><p> 數(shù)控編程有很多軟件最常用的有常見自動編程的方法主要有ug,pro-E,mastercam,caxa等,ug應用最廣。自動編程實際上是進行一系列設置后進行刀具模擬,
14、然后在把刀位數(shù)據(jù)用某一處理器生成G代碼。它有不同的加工類型,比如說輪廓銑削,曲面銑削,刻模.....,主要用在加工中心,線切割等,車床基本不用,除非是不規(guī)則曲線,加工中心上也主要是加工不規(guī)則曲面,或者是復雜的輪廓 </p><p> ?。?)PRO / E軟件</p><p> 1)鑄造模具廠金屬模具和壓鑄模具的加工企業(yè)現(xiàn)在使用PRO/E軟件進行設計,利用其實體參數(shù)化的功能。PRO/E
15、的開發(fā)比較早目前在機加工和模具制造方面使用比較多(特別是日企和臺企),其特點在于參數(shù)化設計和曲面建模方面的專長,但缺點是其操作不怎么人性化</p><p><b> ?。?)UG軟件</b></p><p> 1)UG的功能比較強大,既有強大的繪圖功能,又有很強的編程后處理功能,還有電極拆分,分模等擴展模塊,所以被很多人用到。</p><p>
16、; ?。?)CIMATRON/DELCAM等軟件</p><p> 1)而數(shù)控編程軟件則使用CIMATRON和DELCAM,在實際工作中使用的效果比較好。</p><p> (4)Mastercam軟件</p><p> 五、國內外Master CAM技術發(fā)展狀況CAD/CAM(計算機輔助設計及制造)技術產生于19世紀50年代后期發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)中,
17、隨著計算機軟硬件技術和計算機圖形學技術的發(fā)展而迅速成長起來。1989年美國國家工學院將CAD/CAM技術評為當代(1964~1989)十項最杰出的工程技術成就之一。30多年來CAD技術和系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展,CAD/CAM技術的應用已迅速成軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴展,由大型企業(yè)向中型小企業(yè)推廣,由高技術領域的應用向日用家電、輕工產品的設計和制造中普及,對設計和制造業(yè)產生了革命性的影響,而且這一技術正在從發(fā)達國家“流向”發(fā)展中國家。</p
18、><p> 六、選擇Mastercam作為課題的原因</p><p> Mastercam具有強勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。 Mastercam提供了多種先進的粗加工技術,以提高零件加工的效率和質量。Mastercam還具有豐富的曲面精加工功能,可以從中選擇最好的方法,加工最復雜的零件。Mastercam的多軸加工功能,為零件的加工提供了更多的靈活性。 可靠的刀具路徑校驗功
19、能 Mastercam可模擬零件加工的整個過程,模擬中不但能顯示刀具和夾具,還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。它提供400種以上的后置處理文件以適用于各種類型的數(shù)控系統(tǒng),我廠采用的是FANUC系統(tǒng),機床為四軸聯(lián)動臥式銑床。根據(jù)機床的實際結構,我們編制了專門的后置處理文件,繩槽曲面加工刀具路徑NCI文件經后置處理后生成加工程序。</p><p> 七、利用Mastercam仿真加工 </
20、p><p> 1.主要分為五個步驟:</p><p> ?。?)零件模型建立,首先在Solidworks環(huán)境下建立零件CAD三維模型,利用IGES、STEP、STL等文件格式輸出到MasterCAM環(huán)境中,或者在MasterCAM系統(tǒng)的零件模型建模模塊中直接建立零件三維模型;</p><p> ?。?)零件工藝規(guī)劃,在MasterCAM的ToolPath菜單下的Job
21、Setup模塊設置毛坯尺寸、邊界、刀具尺寸、刀具基準點、進給率、快進路徑和切削加工方式等內容;前兩項工作為圖形化數(shù)控編程的前置處理;</p><p> ?。?)刀位軌跡的計算與生成,選擇刀位軌跡生成命令,系統(tǒng)自動計算節(jié)點數(shù)據(jù),并將其轉換為刀位文件;</p><p> ?。?)刀位軌跡的仿真驗證,驗證刀位軌跡的成形正確性和刀具工件間的干涉情況,保證加工零件形狀的正確性和避免刀具運動碰撞;如果
22、發(fā)現(xiàn)程序錯誤,則重新設置工藝規(guī)劃參數(shù);</p><p> ?。?)后置處理,將刀位文件轉換具體加工中心能支持的數(shù)控程序代碼。</p><p> 2.所選零件圖及分析</p><p> 該零件比較簡單,主要部分為銑削,四個等直徑通孔為鉆削。由于毛坯余量較小,無需進行粗加工,直接精加工。</p><p><b> 3.實驗報告&l
23、t;/b></p><p> (1)給出在數(shù)控編程全過程的詳細流程,表達出關鍵環(huán)節(jié)、參數(shù)。</p><p> 1)銑削上表面:銑削深度3mm。</p><p> 2)銑削外平面:銑削深度2mm。</p><p> 3)銑中心孔:銑削深度2mm。</p><p> 4)鉆角上四個孔:通孔。</p&g
24、t;<p> (2)給出零件CAD模型三維圖界面,說明零件結構要求。如果是在Solidworks下建立的模型,給出模型轉換文件格式及其特點。</p><p> 在Solidworks中,將零件圖保存為IGS的格式,然后在Mastercam中打開。打開以后,以曲面的形式出現(xiàn),還要用solid from surfaces命令將面轉化為實體。Slidworks軟件建模效率高且簡單易學,導入Master
25、cam接口技術成熟,很方便。</p><p> ?。?)給出工藝規(guī)劃界面,說明刀具、材料、加工參數(shù)。</p><p> 選用直徑6.0mm的銑刀。</p><p> 選用直徑為4.0mm的鉆頭。</p><p><b> 材料選為45號鋼。</b></p><p> ?。?)截取部分刀位文件
26、、數(shù)控文件(文件頭、部分主體、文件尾);</p><p><b> 文件頭:</b></p><p><b> %</b></p><p><b> O0000</b></p><p> (PROGRAM NAME - 計算機集成制造技術實驗 )</p>
27、<p> (DATE=DD-MM-YY - 25-11-10 TIME=HH:MM - 22:25 )</p><p><b> N100 G21</b></p><p> N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90</p><p> ( TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1
28、 DIA. - 1. )</p><p> N104 T1 M6</p><p> N106 G0 G90 G54 X-26.1 Y-24.998 A0. S0 M5</p><p> N108 G43 H1 Z50.</p><p><b> N110 Z25.</b></p><p>
29、 N112 G1 Z12. F0.</p><p> N114 X25.6</p><p><b> 部分主體:</b></p><p> N130 G1 X25.6</p><p> N132 G3 Y-21.267 R.373</p><p> N134 G1 X-25.6<
30、/p><p> N136 G2 Y-20.521 R.373</p><p> N138 G1 X25.6</p><p> N140 G3 Y-19.775 R.373</p><p> N142 G1 X-25.6</p><p> N144 G2 Y-19.028 R.374</p><
31、p> N146 G1 X25.6</p><p> N148 G3 Y-18.282 R.373</p><p> N150 G1 X-25.6</p><p> N152 G2 Y-17.536 R.373</p><p> N154 G1 X25.6</p><p> N156 G3 Y-16.7
32、9 R.373</p><p> N158 G1 X-25.6</p><p> N160 G2 Y-16.043 R.373</p><p> N162 G1 X25.6</p><p> N164 G3 Y-15.297 R.373</p><p> N166 G1 X-25.6</p>&
33、lt;p> N168 G2 Y-14.551 R.373</p><p> N170 G1 X25.6</p><p> N172 G3 Y-13.805 R.373</p><p> N174 G1 X-25.6</p><p> N176 G2 Y-13.059 R.373</p><p> N1
34、78 G1 X25.6</p><p> N180 G3 Y-12.312 R.373</p><p> N182 G1 X-25.6</p><p> N184 G2 Y-11.566 R.373</p><p> N186 G1 X25.6</p><p> N188 G3 Y-10.82 R.373&l
35、t;/p><p> N190 G1 X-25.6</p><p> N192 G2 Y-10.074 R.373</p><p> N194 G1 X25.6</p><p> N196 G3 Y-9.328 R.373</p><p> N198 G1 X-25.6</p><p>
36、N200 G2 Y-8.581 R.373</p><p> N202 G1 X25.6</p><p> N204 G3 Y-7.835 R.373</p><p> N206 G1 X-25.6</p><p> N208 G2 Y-7.089 R.373</p><p> N210 G1 X25.6&l
37、t;/p><p> N212 G3 Y-6.343 R.373</p><p><b> 文件尾:</b></p><p> N2602 G3 X-3.5 R3.5</p><p> N2604 X3.5 R3.5</p><p> N2606 G0 Z50.</p><
38、p><b> N2608 X4.</b></p><p> N2610 Z32.</p><p> N2612 G1 Z10.</p><p> N2614 G3 X-4. R4.</p><p> N2616 X4. R4.</p><p> N2618 G0 Z50.<
39、/p><p> N2620 X25. Y-25. Z30.</p><p> N2622 G99 G83 Z10. R30. Q2. F.3</p><p> N2624 Y25.</p><p> N2626 X-25.</p><p> N2628 Y-25.</p><p><
40、b> N2630 G80</b></p><p><b> N2632 M5</b></p><p> N2634 G91 G28 Z0.</p><p> N2636 G28 X0. Y0. A0.</p><p><b> N2638 M01</b></p>
41、;<p> ( TOOL - 0 DIA. OFF. - 0 LEN. - 0 DIA. - 4. )</p><p> N2640 T0 M6</p><p> N2642 G0 G90 G54 X-20. Y-20. A0. S5729 M3</p><p> N2644 G43 H0 Z30.</p><p>
42、; N2646 G99 G83 Z-2. R30. Q2. F1375.</p><p> N2648 X20.</p><p> N2650 Y20.</p><p> N2652 X-20.</p><p><b> N2654 G80</b></p><p><b>
43、N2656 M5</b></p><p> N2658 G91 G28 Z0.</p><p> N2660 G28 X0. Y0. A0.</p><p><b> N2662 M30</b></p><p><b> %</b></p><p> 加
44、工,迅速生成NC代碼。特別對一些造型復雜的零件,更是大大地縮短了編程時間,提高了程序的正確性和安全性,降低了生產成本,提高了工作、生產效率。</p><p><b> 注意:</b></p><p> 1、根據(jù)數(shù)控設備系統(tǒng)的不同,應選擇不同的系統(tǒng)作后處理,或將后處理的NC代碼做人為修改后再應用到對應的數(shù)控設備。</p><p> 2、以上
45、程序完全由MasterCAM軟件后處理編輯器生成,論文中對其格式未作修改。</p><p><b> 八、結束語</b></p><p> 使用MasterCAM軟件可以方便快捷地設計出各種零件、模具的幾何模型,并進行模擬</p><p><b> 九、參考文獻</b></p><p> [
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