masterCAM学习报告
学习报告
摘要：
该报告主要通过实例介绍MasterCAM的二维、三维建模及加工。在二维建模加工中，首先建立模型，然后详尽的介绍了机床的选择、刀具参数设置、材料设置、模拟加工，最后生成NC程序。在三维建模加工中，由于其与二维加工有很多相似之处，所以没有详细介绍全过程，而是简要的介绍了与二维相区别和要注意的地方。
关键字：MasterCAM 二维加工三维加工 NC程序
一、MasterCAM简介
1.MasterCAM简介
Mastercam是美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，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，为工程设计人员提供了最理想的软件。
Mastercam具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。Mastercam不但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。而且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，根据机床的实际结构，编制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。
使用Mastercam 实现DNC加工, DNC（直接数控）是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术之一。由于工件较大，处理的数据多，所生成的程序长，数控机床的磁泡存储器已不能满足程序量的要求，这样就必须采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，将计算机和数控机床连接起来。利用Mastercam 的Communic功能进行通讯，而不必考虑机床的内存不足问题,经大量的实践，用Mastercam软件编制复杂零件的加工程序极为方便，而且能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程中的实际情况。
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，与专用的CAD软件相同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。
（2） CAM模块
Mastercam包括4大模块：Design、Lathe、Mill和Wire。Design模块用于被加工零件的造型设计，Mill模块主要用于生成铣削加工刀具路径，Lathe模块主要用于生成
车削加工刀具路径，Wire模块主要用于生成线切割刀具路径。这4个模块可单独使用，在Mill模块，Lathe模块和Wire模块中也可以进行Design模块中的完整的造型设计，在其中一个模块中就可以实现造型设计与加工过程的统一。Mastercam 9.x还增加了Router模块和The MetaCut Utullities模块。
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加工及设计人员掌握使用。
二、二维设计及加工
1.二维建模
首先进行二维绘图，在MasterCAM绘制如下图形；如下图所示：
图1 二维加工图形
2.加工设置
（1）选择如图2所示菜单栏中的[机床类型]—>[铣床]—>[系统默认]命令。
图2 选择加工制造类型（铣床加工）
（2）在如图3所示的菜单栏中的[刀具路径]—>[外型铣刀削路径]命令，在系统提示下选择串联外形。
图3 选择外形铣刀
图4 设置铣刀刀具路径
（3）在系统弹出的如图5所示的外形铣削对话框中，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5所示的刀具对话框，选择221号平面铣刀具。单击右侧的向上按钮，结果如图5.1所示，然后打钩，完成刀具选择。
图5从刀具库中选择刀具
图5.1 选择加工刀具
（4）选择如图6所示的带锯栏中的平面铣刀，在设置刀具号码为“1”，刀长补正为“1”，刀径补正为“1”，平面进给率为“200”，下刀速度为“100”转速为“1000”，回刀速度为“10”。在设置刀具参数前需要选择刀具，否则系统将采用其默认直径的刀具，而不
是用户自定义的刀具。
图6 设置刀具参数
（5）如图7所示的外形参数选项卡[外形铣削参数]，选择安全高度复选框，输入下刀高度为“2”，输入加工深度为“-10”，选择刀具在转角处走圆弧为“不走圆角”，单击进/退刀向量按钮，设置如图8所示进/退刀向量参数，单击确定按钮，结束进/退刀向量参数的设置。单击外形参数设置对话框中的确定按钮，结束外形参数设置。
图7 设置外形加工参数
图8 设置分层切削深度
图9设置进/退刀向量参数
（6）打开随时的加工操作管理器中的工件设置命令[材料设置]，在弹出的工件对话框
中输入命令如图9所示的工件参数，然后单击确定按钮。
（7）单击顶部工具栏中的等角视图按钮，然后单击如图10所示的加工操作管理器中的实体加工模
拟按钮，单击如图11所示实体加工模拟执行按钮，后进行模拟加工，如图12模拟加工图形。完成后单击实体加工模拟对话框中的确定按钮，结束模拟操作。
图11 实体加工模拟命令 图12 启动实体加工模拟
图13模拟实体图形
3. NC 程序的生成
单击如图13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15所示的NC 程序编辑器，显示产生的NC 程序。
图14 启动POST 后处理命令
图15 NC保存程序
图16 NC程序
三、三维设计及加工
1.创建三维模型
MasterCAM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。其采用了NURBS数学模型，可以生成各种的复杂曲面，同时对曲线、曲面进行编辑修改都十分方便。所以这里以曲面加工为例进行说明。
首先，用MasterCAM进行三维曲面造型，在绘图工具栏中根据需要使用曲面绘图命令，最后生成如下实体。
图17 三维曲面模型
2.三维实体加工
由于三维加工与二维加工有许多相同之处，本例中不再做详尽的步骤说明，只是简要的说明与二维加工相异和需要注意的地方。由于本软件功能较完善，所以在实际操作当中可根据系统提示或帮助系统予以解决。
（1）由实体创建加工曲面。选择菜单命令[绘图]->[画曲面]->[由实体产生曲面]，选取实体表面，然后单击按钮，完成曲面生成。
（2）选择菜单命令[刀具路径]->[曲面粗加工]->[粗加工平行铣削加工]，出现所示的[选取工件的形状]对话框。
（3）选择对话框中的[凹]单选项，系统提示“选取加工曲面”，依次用鼠标左键单击要加工工件的表面。
（4）按Enter键后弹出[刀具路径的曲面选取]对话框，参考二维加工设置。单击[切削范围边界]分组框中的按钮，然后单击按钮，弹出[曲面粗加工平行铣削]对话框。从刀具管理器中选择直径为8mm的球刀。
（5）选择[曲面参数]选项卡，弹出如图18所示的对话框。按图18所示设置好[曲面参数]选项卡后，选择[粗加工平行铣削参数]选项卡，弹出如图19所示的对话框。
图18 曲面参数
（6）单击图19所示的[粗加工平行铣削参数]选项卡中的按钮，弹出如图20所示的[切削深度的设定]对话框。单击图19所示的[粗加工平行铣削参数]选项卡中的按钮，弹出如图21所示的[刀具路径的间隙设置]对话框。该对话框主要解决加工曲面的间隙设置问题。所谓间隙就是连续曲面上的缺口或曲面断开的地方。用户可以在需要时对刀具路径如何跨越这些间隙进行设定。
（7）其它参数的设定可以参考二维加工，如果在加工过程中遇到问题，可以根据需要修改参数。完成这一系列的参数设置后就可以进行模拟，与二维加工模拟相同。
图19粗加工平行铣削参数
图20 切削深度的设定图21 刀具路径间隙设置
注意：在三维模型模拟加工过程中可能遇到加工出来得不到自己想要的结果，如果经仔细检查其参数设置没有问题，可能是刀具参数设置不对，常见的问题是刀具直径设置过大。这时就可以修改刀具设置，可以将问题解决。
图22 铣刀参数设置
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
[2] 吴长德. MasterCAM9.0系统学习与实训.—北京：机械工业出版社，2003
[3] 李杰臣，金湖庭. MasterCAM入门指导.—北京：机械工业出版社，2005
[4] 郑舸. MasterCAM上机实验指导书（第三版）.—自贡：四川理工学院机械工程学院，2011.5