巧用MasterCAM編寫宏程序

1、經(jīng)驗(yàn)交流機(jī)電工程技術(shù)年第38卷第08期巧用MasterCAM編寫宏程序鄭小倩，陳華?。ㄖ猩绞兄械葘I(yè)學(xué)校，廣東中山528400）、曲面的時(shí)候往往要用到宏程序。現(xiàn)有的仿真軟件只能用于后期的程序驗(yàn)證和仿真，造型功能和自動(dòng)刀具軌跡顯示功能，利用MasterCAM；CADCAM；宏程序文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10099492(2009)080204031前言由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控編程由手工編程過渡到自動(dòng)編程。CADCAM軟件的不斷更新，極大地推動(dòng)了CADCAM技術(shù)的發(fā)展，而CADCAM技術(shù)的發(fā)展又反過來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)械加工提出了更高的要求。但手工編程中常用的宏程序具有靈活性、通用性、智能型和加工效率

2、高等特點(diǎn)1下面就這個(gè)問題進(jìn)行分析。首先，來(lái)看看利用CADCAM軟件進(jìn)行機(jī)械零件加工的基本過程。在拿到二維的零件圖紙后，首先進(jìn)行三維零件造型，然后根據(jù)使用的數(shù)控機(jī)床和刀具輸入正確的加工參數(shù)就可以生成正確的數(shù)控加工程序了3。只要造型和刀具參數(shù)正確，就基本上能加工出正確的零件，在電腦屏幕上看到的形狀，就是加工出來(lái)的產(chǎn)品形狀了，正是由于它的這種直觀性，更便于制造工程師進(jìn)行工藝分析，制定出最佳的工藝方案。CADCAM軟件的這種特性同樣可用來(lái)為數(shù)控手工編程服務(wù)。加工一些造型復(fù)雜的零件時(shí)，可以利用MasterCAM軟件的造型功能把工程圖紙變?yōu)?D立體圖，通過對(duì)3D立體圖觀察，能更加直觀地進(jìn)行工藝分析。例如機(jī)

3、械零件中常見的曲面、倒圓角，變截面倒圓角和一些特性曲線等的加工。以橢圓加工為例。數(shù)控G代碼里并沒有橢圓指令。那么如何通過編寫橢圓的宏程序，正確的理解宏程序的加工原理和宏程序的基本思路呢？圖1為MasterCAM的2D輪廓加工的動(dòng)態(tài)模擬顯示圖。通過圖1可以直觀地看出：橢圓的加工軌跡可以用許多小的直線段組成，只要所組成的直線段足夠短的話就可以認(rèn)為加工出來(lái)的是一個(gè)“純粹”的橢圓了。因此只要計(jì)算出橢圓上相對(duì)應(yīng)的一系列點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后用G01指令連接起來(lái)就可以正確加工出橢圓的軌跡。橢圓上的任何一點(diǎn)A可以通過橢圓的參數(shù)方程計(jì)算：，是自動(dòng)編程暫時(shí)難以替代的。數(shù)控編程一般可以分為手工編程和自動(dòng)編程。手工編程是

4、編程人員通過對(duì)加工圖紙的分析，確定加工工藝方案，然后通過手工進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，最終人工寫出加工程序，并輸入到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。自動(dòng)編程就是利用CADCAM軟件對(duì)二維的零件圖紙進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，然后利用CADCAM軟件的自動(dòng)生成加工程序的功能進(jìn)行計(jì)算，生成加工程序傳送到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工2。手工編程產(chǎn)生的數(shù)控程序比較簡(jiǎn)練，適合加工一些相對(duì)比較簡(jiǎn)單的零件，而自動(dòng)編程產(chǎn)生的數(shù)控程序比較大，適合加工一些比較復(fù)雜的曲面等零件。常用的CADCAM軟件有MasterCAM、ProEngineer、CAXA制造工程師、Powermill、Cimatron、UG、CATIA等軟件。2巧用MasterCAM編寫宏程

5、序在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常采用手工編程的形式，來(lái)加工一些比較復(fù)雜的曲線、曲面，如加工一些螺旋曲線、變截面倒圓角等。而加工比較復(fù)雜的曲線、曲面等要編寫較復(fù)雜的宏程序，所以對(duì)數(shù)控編程也提出了更高的要求。一般都是利用二維的零件圖紙進(jìn)行工藝分析，技術(shù)人員在分析一些具有復(fù)雜曲面的零件時(shí)，往往難以想象零件的空間三維形狀，難以進(jìn)行工藝分析呢，更談不上編寫加工程序了。收稿日期：20090605xacos!ybsin（1）204機(jī)電工程技術(shù)年第38卷第08期作為半徑，以y軸坐標(biāo)的值為z軸的高度，z軸為旋轉(zhuǎn)軸，加工這樣一系列的圓弧就可以加工出半球。“等距環(huán)繞”程序（華中系統(tǒng)）如下：G54G00X50Y0S1000M03

6、G00Z5G01Z0F5001302830圖1；球的半徑；刀具半徑；賦變量初值；計(jì)算X坐標(biāo)；計(jì)算z坐標(biāo)；加工圓弧MasterCAM生成的橢圓軌跡WHILE3LT9041觹COS3觹PI180251觹SIN3觹PI180G01Z5G02I4331ENDW加工效果如圖3所示。其中：a為橢圓的長(zhǎng)軸；b為橢圓的短軸；為離心角。由橢圓公式（1）可知，大小的選取直接影響到加工結(jié)果的誤差，只要變量選取合適的值，就可以加工出符合要求的橢圓軌跡。具體程序（華中系統(tǒng)）如下：10430520；賦變量初值；橢圓的長(zhǎng)軸；橢圓的短軸；計(jì)算X坐標(biāo)；計(jì)算Y坐標(biāo)；加工直線段圖3等距環(huán)繞WHILE1LE36024觹COS1觹PI

7、18035觹SIN1觹PI180G01X2111ENDW如果橢圓的長(zhǎng)軸和短軸相等的話，那么就是圓了。因此，可以用短小的直線段來(lái)擬合任何復(fù)雜的曲線和曲面。以加工一個(gè)半球?yàn)槔?，通常可以用“等高環(huán)繞”、“等距環(huán)繞”、“放射式”等方式加工。但是初學(xué)者很難想“等距環(huán)繞”、“放射式”加工路線的區(qū)象“等高環(huán)繞”、通過“放射式”加工的路徑分析。只要把其中一條圓弧的加工軌跡加工出來(lái)，然后通過旋轉(zhuǎn)復(fù)制該軌跡就可以加工一個(gè)完整的半球。程序如下：Y3G54G00X50Y0S1000M03G00Z5G01Z0F500130283040WHILE；球的半徑；刀具半徑；賦變量初值；旋轉(zhuǎn)角度賦初值別和關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)學(xué)計(jì)算。Mas

8、terCAM軟件自動(dòng)生成的加工半球的刀具路徑如圖2、圖3、圖4所示，可以容易地發(fā)現(xiàn)三種不同方式的加工軌跡規(guī)律，從而很快得到程序的算法?！暗染喹h(huán)繞”中，只要算出半球截面上14圓上的任意一點(diǎn)的坐標(biāo)，然后以這點(diǎn)的x軸坐標(biāo)加上刀具的半徑值4LT360；循環(huán)開始并設(shè)；旋轉(zhuǎn)圓弧軌跡；刀具從底部往；計(jì)算X坐標(biāo)，；計(jì)算z坐標(biāo)定循壞條件4LT360G68X0Y0R4WHILE球頂加工3LT9051觹COS3觹PI1802并加上刀具半徑補(bǔ)償61觹SIN3觹PI180圖2等高環(huán)繞G01X4Z5F1000；移動(dòng)刀具進(jìn)行切削；變量增加331205經(jīng)驗(yàn)交流ENDW441G68X0Y0R4WHILE3GT051觹COS3觹

9、PI180并加上刀具半徑補(bǔ)償機(jī)電工程技術(shù)年第38卷第08期；旋轉(zhuǎn)角度變量增加；旋轉(zhuǎn)圓弧軌跡；刀具從球頂往底部加工2；計(jì)算X坐標(biāo)，；計(jì)算z坐標(biāo)；變量增加61觹SIN3觹PI180G01X4Z5331ENDW30441ENDWG00Z100M30加工效果如圖4所示。；第一個(gè)往返軌跡結(jié)束；3變量復(fù)位；旋轉(zhuǎn)角度變量增加；加工結(jié)束；抬刀；程序結(jié)束圖5倒圓角加工圖6變圓角加工3結(jié)束語(yǔ)綜上所述，在數(shù)控手工編程中利用的是MasterCAM軟件的造型功能和自動(dòng)生成加工軌跡的功能。在屏幕上顯示零件的外形結(jié)構(gòu)和加工工藝的一些特點(diǎn)，使得觀察分析比較方便，本文并不直接利用MasterCAM生成的加工程序，而是利用Mas

10、terCAM“所見即所得”的功能特點(diǎn)，找出一些規(guī)律，分析出一些關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后利用所掌握的數(shù)控G代碼和宏程序的指令編制出短小精悍、高效率的宏程序。參考文獻(xiàn)：1陳海舟數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用實(shí)例M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008圖4放射式2金晶數(shù)控銑床加工工藝與編程操作M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20083王睿MasterCAM9實(shí)用教程M北京：人民郵電出版社，20074周永俊MasterCAM8銑削車削應(yīng)用指南M北京：清華大學(xué)出版社，20025周志強(qiáng)模具數(shù)控加工技術(shù)M北京：高等教育出版社，同理，在加工倒圓角變圓角時(shí)，可以用MasterCAM把相應(yīng)的特征畫出來(lái)，然后生成加工軌跡，如圖5和圖6所示。通

11、過觀察、分析軌跡的規(guī)律，就很容易寫出相應(yīng)的宏程序了。如此類推，當(dāng)加工一些比較復(fù)雜的零件特征時(shí)，就可以利用MasterCAM等CADCAM軟件的造型功能來(lái)幫助理解、分析，然后寫出宏程序。當(dāng)比較好地掌握宏程序的一些技巧和熟悉一些基本的、常見的零件特征構(gòu)成規(guī)律后，就可以直接編寫加工程序了。接下來(lái)加工一些綜合的零件時(shí)就能做到得心應(yīng)手。（上接第42頁(yè)）2002第一作者簡(jiǎn)介：鄭小倩，女，1969年生，浙江金華人，碩士，講師。研究領(lǐng)域：數(shù)控技術(shù)與模具技術(shù)。已發(fā)表論文6篇。(編輯：王智圣)!行數(shù)據(jù)后處理的數(shù)據(jù)曲線更加真實(shí)地反映物理量的變化趨勢(shì)和特性，更加有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。2嚴(yán)普強(qiáng)，黃長(zhǎng)藝機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19853余德彥，謝清榮，陳耀和基于Delphi的小型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)J計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制，2001（9）：634小結(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理的數(shù)據(jù)曲線更加真實(shí)反映物理量的變化趨勢(shì)和特性，有助于虛擬課題研究者的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果對(duì)比研究。數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法具有形象直觀、低成本、高效率