MasterCAM在哈斯机床多轴加工中的应用探析

李金莲

（长沙航空职业技术学院，湖南 长沙 410014）

Mastercam是美国CNCS of twareInc公司研发的一款软件。Mastercam的出现很大程度上提高了机械生产效率。在CAM的多轴加工中加工模块不断出现和完善，扩大了机床加工的范围，降低了机床加工地难度。Mastercam具有有二维绘图、曲面设计、三维实体造型、数控编程等功能。它的几何造型方便直观，简单易懂。根据多种零件的不同，Mastercam可以提供一共六类29种不同的加工方式。在CAM的软件里，必须进行后置处理才能生成和加工机床相匹配的数字控制的形式。由于加工机床的种类多种多样，所以后处理的文件不一定完全和加工机床匹配。因此，在最后需要加工者对后期加工进行一定的修改，使之相匹配。Master CAM是CAM中利用的最广泛的一类软件。操作简单，容易学习。不需要复杂地设置便可以生成哈斯数控系统代码，进行后处理。Mastercam9.0以上的版本还具有支持中文环境的功能，因为价格比较合适，是广大中小企业在自己的经济能力中所能接受的，因此具有比较广阔的发展空间。

1 加工方案的制定

本次进行加工设备为哈斯铣床，采用哈斯五轴（3＋2）机床后，工作空间变小，适合进行小型零件的加工。先用70mm×52mm的铝料进行锥面的加工，在锥面上刻字的加工，锥面的加工采取“沿边五轴”加工的策略，刻字的加工采取“曲面五轴”的加工策略。

2 机床的偏置测量和设定

2.1 五轴加工的设置内容介绍

零件在五轴加工时需进行内容的设定，主要设置以下几种内容：编程零点到c轴中心位置偏执设置、编程方式的选择和旋转台旋转中心到摆动中心位置偏置设置、刀具长度补偿设置、加工工件坐标系的位置偏置设置、机床五轴RTCPJJIJ工设置。现以广数GSK25i五轴数控系统的后置处理为例子，来介绍机床的偏置测量和设定。

2.1 旋转轴和直线轴位置偏置

（1）旋转中心到摆动中心偏置距离测量，具体操作方法如下：首先旋转B轴，采用打表方式校平、校正C轴，要求C轴的平面和Z轴的平面要重合，接着在C轴上装上一个圆棒，对C轴进行旋转后铣出圆棒直径为D，最后对圆棒进行分中，找出XYZ～dt的坐标系零点位置坐标c为参考机床 c轴中心的位置坐标（x、y、b、c）。在非数控系统五轴功能状况下进行后置的处理。程序运行时除上述设置以外，删除后置处理程序中的五轴加工，如果加工时需多把刀具、换刀时只能单独的使用刀具长度补偿。

（2）编程时要用五轴加工的功能，旋转轴位置偏置的设置广州数控GSK25i数控系统在五轴加工中用于设置转轴位置的参数主要有转台中心位置参数8020和工作台第一旋转轴和工作台第二旋转轴的偏置矢量参数8021。

（3）转台中心位置的设置：转台中心位置是指装夹工件的c轴的轴心处，先分析“机床坐标转台”，确定轴心的位置，位置为c转台。如果转台的对刀方式不同，那么“机床机械坐标值”就会不一样，这就要求在设置转台中心位置时需保持和工件坐标系相同的对刀方式。如果设置的坐标为主轴的端面对刀，这时主轴端面降到旋转轴心处时的“机床机械坐标值”对着“转台中心位置”。刀尖对着刀的时候，“转台中心位置”应该是刀具到旋转轴轴心时候的“机床机械坐标值”。如果进行刀具的更换，应该进行刀具的补偿，不应该重新进行坐标系的设置，参数不能随便的修改，坐标系也不应重新设置。除此之外，在进行测量的时候，应把转台放在水平位置上。把第一旋转轴到第二旋转轴的偏置矢量设置为8021。列举AB双转台作为示范，如果数控系统中第一旋转轴是A轴，第二旋转轴是B轴。起点设置为主动轴的轴心，终点设置成从动轴的轴心，机床坐标系保持不变作为参照。如果B转台在A转台的上面，坐标系的参数为正数；如果B转台在A转台的下面，坐标系的参数为负数。用来表示旋转轴中心的位置坐标。从第一旋转轴A轴到第二旋转轴B轴的偏置距离测量，它的矢量方向应该相反，将A轴作为坐标参考周。使用五轴加工功能程序后处理：使用五轴加工功能的特征编程、刀具中心点控制（RTCP）的功能时，省去了在后处理程序中提供繁琐的参数这一步，要求类型相同的旋转轴，五轴加工功能在双转台中都适用。如果把机床坐标轴偏置参数设置为0，以AB双转台为例子进行分析，构建后处理器时选择双摆头方式。如果将旋转轴设置成BC方式，这样设置以后特定的机床参数和经过后处理的坐标值就没关系了。

（4）五轴数控加工原理：五轴数控加工是在任意的3个直线坐标轴（x、y、z）的基础上增加了 2个旋转轴（A、B、C任意轴的组合）的一种多轴数控的加工方式。五轴机床有3个直线轴和2个旋转轴进行配合加工，2个旋转轴主要为加工进行旋转定位，不能改变刀具的位置，3个直线轴主要是联动的作用，五轴定向的原理基本如此。其结构图见图1。

图1

（5）五轴数控加工优点：此结构优点是有足够的行程范围对于旋转坐标来讲，加工细致，适合中小型体零件的五面的粗、精铣削加工，加工时机床操作简单，可以提高加工效率，提高加工的精准度，减少加工时的装夹次数。

（6）“沿边五轴”和“曲面五轴”刻字效果：实现了刻字的仿真，刻字比较清晰，做工细致。Master CAM技术操作简单易懂，较为简洁。

3 MasterCAM操作特点

DNC的加工主要使用Mastercam来实现，一台计算机控制多台数控机床的方式成为DNC，实现CAD/CAM的关键技术主要为Mastercam。因为处理的数据比较繁琐，设置的程序比较复杂，受各种条件的限制，加工方式主要是DNC，用RS-232进行串行接口，把计算机和数控机床连接起来。通讯工具则采用Mastercam的Communic，这样一来就给机床内存创造了更加广阔的空间，经过不断地大量的加工表明，采用Mastercam来编制复杂零件的加工程序可以简化加工的步骤，加工的相似度得到大大提高，而且还能比较准确的反应出加工步骤和情况。

4 Mastercam的功能特色

进行曲面的粗加工和曲面的精加工是Masterca擅长的。Mastercam有粗加工的技术比较超前，采用Masterca加工乐以提高零件的加工效率，简化零件的加工步骤。如果采用Mastercam的精加工方式，如果加工的零部件比较困难，用不同的加工方式进行零件的加工。多轴加工也是Mastercam加工的功能，使加工零部件多种多样。

Mastercam可以检验刀具的路径是否正确，在零部件加工的整个过程中Mastercam可以进行完整的叙述。

由于数控系统机床的类型多种多样，Mastercam提供了上百种不同的处理后置文件系统，对处理的软件划分细致。经常用FANUC系统进行文件的后置处理，这样一来我们可以根据不同的机床不同结构，设置出操作编程，用FANUC的后置处理文件，这样一来就生成了NCI文件的后置处理程序。除Mastercam以外，还推出升级版的MastercamX2。MastercamX2和Windows技术进行了亲密结合，它的设计非常新颖，设计感很强烈，设计操作更加简单高效。通过Mastercam用户可以自己完成产品外观设计，编辑代码，完成工作流程，实现产品的加工。由于操作简单易懂，所以应用范围也比较宽泛，主要应用于各种模具制造、模型设计、机械零部件加工制造、除此之外，Mastercam在电子制造、汽车制造与设计、航空航天新型产业中也被广泛应用。Mastercam比较简单，较容易学习，价格亲民，性价比较高。Mastercam是广大中小企业的亲睐对象，也是CNC编程初学者入门的首选软件。

MastercamX2对 Windows操作界面进行了改版升级，提升了刀路的准确程度，在传输信息准确度方面也进一步进行了完善，主要有以下特点：

（1）在操作方面，采用了“窗口式操作”和“以对象为中心”的操作方式，容易操作，比较简单。

（2）在设计方面，更加具有设计感，坐标系统的工作更加全面。曲面转化也更加全面。

（3）在加工方面，要变更刀具的路径的话，其他参数不需变动，只变动刀具的直径和刀角的半径就可以。

（4）刀具库和材料库被加入Mastercam系统，加强了自动化，提高了效率，不需要人为更改进给率和转速。

（5）Mastercam是一套用图形来驱动的软件，操作简单易懂易学，所以应用广泛。

5 Mastercam的发展前景分析

Mastercam在数控加工方面优势明显，因为产生的NC程序较为简单高效，但在业内还是有较强的竞争对手，如PTC、Delcam、CAMWORKS等。但是和这些软件相比，Mastercam在2D加工方面有绝对的优势；在曲面方面，在简单规则类方面、轴曲面方面依然遥遥领先。

Mastercam在配置不怎么高的计算机上就能运行操作，简单易懂，大多数用户都可以接受使用，能很大程度上给企业带来经济效益。除此之外，Mastercam价格较低，性价比比较高，能被很多中小企业普遍接受。随着我国加工制造业的不断发展，Mastercam在中国的销量会不断的提升，机械设计与加工人员需要不断的学习Mastercam。

综上所述，由于MasterCAM的操作简单，方便简洁，涉及方面广泛，简化了零件生产的步骤，简化了哈斯机床的多轴加工，提高了机床生产效率。在如今生产生活中应用广泛。所以MasterCAM有较好的发展前景。