【摘要】随着工业4.0时代的到来，数控技术在各个领域发展得非常迅猛，对人的知识储备也有了更高的要求。内蒙古工业大学从学生全面发展的角度考虑，在工程训练中心对全校所有专业开设工程训练课程。学生要想全面了解数控技术，就要学习编程语言、方法和数控机床操作等内容。在我国，MasterCAM软件是一款在数控加工制造中应用率较高的CAD/CAM软件。将其应用到数控铣雕机工程训练课中，可以更好地提高学生的实践能力和创新能力。
【关键词】MasterCAM软件 CAD/CAM
随着现代工业技术的迅猛发展，数控加工随着时代出现了巨大变化。计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）广泛应用于产品设计和机械制造中。传统手工编程数控指令枯燥、不易记忆，而使用CAD/CAM系统产生的NC程序代码可以替代传统的手工编程，运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造，可使企业提高设计质量，缩短生产周期，降低产品成本，从而取得良好的经济效益。
1MasterCAM软件的应用
1.1MasterCAM的CAD零件造型
MasterCAM软件具有强大、稳定的造型功能，可以设计出复杂的曲线、曲面零件，它集二维画图、三维实体造型、曲面造型、体素拼合等功能于一身。在使用MasterCAM软件进行CAD零件造型的教学时，采用实例法教学，教师要提供给学生相应的零件图形和画法命令，并给他们一定的时间熟悉软件的使用。在学生能熟练使用软件绘图后，要求学生根据自己的想法设计一个雕刻图形。
1.2MasterCAM的CAM刀具路径
MasterCAM软件提供了多种先进的曲面粗加工技术和丰富的曲面精加工功能，所以，在工作时，可以从中选择最适合的加工方法，以提高零件的加工效率和质量。MasterCAM软件为零件加工提供了可靠的刀具路径检验功能，能够模拟零件加工的整个过程。在实际工作中，利用该软件可以检查加工过程中是否会出现刀具和夹具与被加工零件发生干涉或碰撞的情况。利用MasterCAM设置学生设计的奔驰车标雕刻件的加工刀具路径，根据工艺要求，可以安排从曲面粗切挖槽等距环切到曲面精修平行走刀的加工工艺路线。根据各对话框中的提示设置相应的工艺参数后，可以控制零件模型，从而获得刀具路径。
1.3MasterCAM的模拟加工
MasterCAM软件提供了模拟零件的加工手段，以检验最终数控程序的正确性。通过实体真实感仿真模拟加工过程，可以展示加工零件的任意截面，显示加工路径。学生使用操作软件生成刀具路径后，可以在模拟加工过程中直观地观察自己的工艺参数设置是否正确，明确整个数控加工过程。如果加工过程中出现错误，能够及时发现并改正，很好地避免了因为设计或程序错误而引发的加工事故。
1.4MasterCAM的后置处理
MasterCAM提供了约400种以上的后置处理文件，以适应各种数控系统。比如学生使用的是FANUC数控系统，根据机床的实际情况编制出后处理文件，编译NCI文件经后置处理生成G代码。如果学生的图形设计和编程经模拟加工后结果没有错误，就可以直接选中所有刀具轨迹经后处理生成G代码，具体如图4所示。生成的G代码通过机房的网络传输到数控铣雕机的计算机中，将毛胚装夹在工作台上，设定好机床参数，就可以对工件进行雕刻加工。
2零件的加工过程
2.1零件加工工艺分析
在运用MasterCAM软件对零件进行数控加工自动编程前，首先要对零件进行加工工艺分析，确定合理的加工順序，在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时，尽量减少换刀次数。做到先粗加工后精加工，先加工主要表面后加工次要表面，先加工基准面后加工其他表面。旋钮零件可通过铣削加工完成，所用刀具选择φ12平铣刀和φ6球刀。该零件在数控铣床上加工的工艺流程可设定为：平面铣——外形铣——曲面挖槽粗加工——曲面平行铣精加工。
2.2零件的几何建模
在进行零件的建模时，通过CAD模块画图，无需画出整个零件的模型来，只需要画出其加工部分的轮廓线即可，加工尺寸、形位公差及配合公差可以不标出，这样既能节省建模时间，又能满足数控加工的需要。建模时，应根据零件的实际尺寸绘制，保证计算生成的刀具路径坐标的正确性，并可将不同的加工工序分别绘制于不同的图层内，利用MasterCAM中图层的功能，在确定刀具路径时，加以调用或隐藏，以选择加工需要的轮廓线。
该零件的编程程序包括以下几部分：（1）工件的平面铣削程序。（2）圆柱形轮廓的外形铣削程序。（3）旋钮轮廓的挖槽粗加工程序。（4）旋钮的外形铣半精加工和精加工程序。
2.3零件加工刀具路径确定
零件建模后，选用相应工序使用的刀具，根据零件的要求选择毛坯，同时正确选择工件坐标原点，建立工件坐标系统，确定工件坐标系与机床坐标系的相对尺寸，并进行各种工艺参数设定，从而得到零件加工的刀具路径。MasterCAM系统可生成相应的刀具路径工艺数据文件NCI，包含所有设置好的刀具运动轨迹和加工信息。通过MastercamMill进行各种工艺参数设定，得到零件加工的刀具路径和加工顺序是：面铣——圆柱形外形铣——按钮轮廓的曲面挖槽粗加工——曲面平行铣精加工。
2.4零件的模拟数控加工
设置好刀具加工路径后，利用MasterCAM系统提供的零件加工模拟功能，能够观察切削加工的过程，可用来检测工艺参数的设置是否合理。在仿真过程中，刀具沿着定义的加工轨迹进行动态加工，可以直观地掌握数控加工的过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀和撞刀。刀位计算是否正确、加工刀具轨迹定义的合理与否、实际零件是否符合设计要求等。同时在数控模拟加工中，系统会给出有关加工过程的报告，这样可以在实际生产中省去试切的过程，降低材料消耗，提高生产效率。
2.5生成数控指令代码及程序传输
通过仿真以后，确认符合实际加工要求后，就可以利用MasterCAM的后置处理程序生成NC数控代码。对于不同的数控设备，其数控系统可能不同，选用的后置处理程序也有所不同。具体的数控设备，应选用对应的后置处理程序，后置处理生成的NC数控代码应适当修改，如华中数控铣床是三轴加工的铣床，在后置处理生成的NC代码中应删除第四轴指令，检查无误后，就可以进行数控加工。
3.结语
采用MasterCAM软件能方便建立零件的几何模型，迅速自动生成数控代码，缩短编程人员的编程时间，特别可以完成对复杂零件的数控程序编制，大力提高程序的正确性和安全性，降低生产成本，提高工作效率。