Master CAM 在數控教學中的應用

2013-05-02 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

摘要:MasterCAM 是美國CNC Software公司研制開發的基于PC 平臺的CAD/CAM 系統,是最經濟有效的全方位的CAD/CAM 軟件系統。它也是我國目前機械加工行業中使用最普遍的一種軟件,利用它的圖形設計與仿真等多方面的功能,在數控教學中進行應用,改善了目前數控技術課程教學中效果不理想、效率較低的現象,提高了學生數控編程、數控技術應用的能力。

關鍵詞:Master CAM 數控技術數控教學編程

目前,數字控制技術與數控機床,給機械制造業帶來了巨大的變化。數控技術已成為制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎技術,計算機輔助設計與輔助制造和計算機集成制造技術,都是建立在數控技術之上。數控技術不僅是提高產品質量、提高勞動生產率的必不可缺少的手段,也是體現一個國家綜合國力平的重要標志。新世紀機械制造業的競爭,其實就是數控技術的競爭。基于數控技術在機械制造業的重要性,很多高職院校陸續都開設了數控課程。但由于教學條件的限制,許多院校只能傳授理論知識,而不能將理論付諸于實踐。這樣培養出來的學生畢業后走上工作崗位不能很快的獨立完成在數控技術應用方面的工作任務。因此,怎樣提高數控技術課程的教學質量就顯得尤為重要。現在,職業技術教育正處在改革時期。改革的目的是為了培養素質高、口徑寬、基礎厚、適應面廣、能力強的現代工程技術人才。在數控技術方面,學生獲得這種能力有幾種途徑:一是有合適的實習基地,但在目前國內的情況下很難做到這一點;二是學校用有限的資金投資購買數控設備建設教學實驗環境。此類設備價格昂貴,即使用大量資金買回一臺兩臺,無論從數量上、還是從成本安全性上考慮,都不大適合學生的普及性教學和實驗。因此,如何改善和提高數控技術課程的實驗環境,使學生能學有所練、學用結合,是數控技術教學工作面臨的一個非常大的難題。Master CAM 作為基于PC平臺的CADCAM 軟件,由Design(造型),Mill(銑削加工)、Lathe(車削加工)和Wire(線切割)4個功能模塊組成,雖然不如工作站級軟件功能全,模塊多,但就其性能價格比來說更具靈活性。它對硬件要求不高,且操作活,易學易用,能在計算機上進行手工編程和自動編程、并能動態模擬加工軌跡、數控機床有良好數據接口,正好解決了上述種種問題。利用該軟件系統,在數控教學中可以開展如下工作:

一、工藝參數輸入.零件加工工藝設計

利用Master CAM 系統中的CAD繪圖建模功能繪制生成的二維或三維零件模型,或利用該系統提供的數據接口將在其它CAD 系統中做好的零件模型數據讀入,然后綜合運用所學過的如《機械制造技術》、《機械制造工藝學》、《金屬切削機床》等課程的相關知識,選擇合適的加工工藝方法,安排零件的加工工序,確定粗加工、半精加工、精加工所對應的不同加工表面的刀具、切削用量、進退刀路線等參數后,該系統便自動計算出加工余量,并動態顯示出和粗加工、半精加工、精加工所對應的不同加工表面的刀具路徑和機床代碼,省去了人為編制NC程序的煩惱。這一過程將數控編程、制造工藝、刀具、數控機床、數控加工等課程有機地結合起來,使學生覺得以前所學的知識不再孤立、枯燥,在數控技術課程中達到了融會貫通,并在計算機上變得生動、形象起來,鞏固了學生的加工工藝方面的知識,強化了利用Master CAM 系統進行數控教學的效果。

二、刀具路徑模擬及實體切削仿真

Master CAM 具有刀具路徑模擬及實體切削仿真的功能,可以進行三維真實感動態仿真加工,每個學生都有模擬加工的機會,省時間、省材料、省設備投人。在仿真過程中,刀具沿著所定義的加工軌跡進行動態加工,學生可以直觀地掌握數控加工的過程,判斷刀具軌跡的連續性、合理性,是否存在刀具干涉、空走刀、撞刀干涉等情況,刀位計算是否正確,加深了學生對加工工藝的理解和對刀具軌跡的認識。通過對照加工后的結果,學生明白了不同的刀位軌跡,其加工結果有很大的差異,加工刀具軌跡定義的合理與否,與學生對零件加工工藝知識掌握的熟練程度有密切的關系。學生可以發揮自己的創造性和綜合能力,對不滿意的加工結果重新進行零件建模或重新建立刀位跡,實現虛擬設計與虛擬加工。結合當前的一些數控加工仿真系統,如廣州宇龍公司的數控加工仿真系統(具有FANUC、SIEMENS等眾多數控系統功能),還可進一步進行仿真加工以判斷NC程序在數控機床上的執行效果。

三、將刀具軌跡轉換成數控加工程序。通過數據接口傳送到數

控機床中.并控制數控機床進行實際加工NC程序和實際的加工聯系起來,總的理解是停留在理論知識上,感性認識不足,實際應用能力的訓練環節很不夠。因此在經過系統的理論學習及仿真加工的基礎上,就可以讓學生將利用Master CAM軟件生成的NC程序通過數據接口傳至數控機床,控制機床進行加工。(Master CAM 提供了當前主流的CNC 后處理器,選擇適合的后處理器就可以生成與之對應的NC代碼)在這個過程中,學生可進一步學習掌握數控機床的操作、NC程序的傳送、工量夾具的使用等技能。作為數控技術應用型人才,應該能熟練掌握數控編程、數控加工等各個方面的專業基礎知識,并有相應的實踐技能訓練。

四、利用Master CAM 可對手工編編制的程序進行校驗

數控程序的手工編制是計算機自動編程的基礎,應用計算機軟件進行自動編程最終也還要經過后置處理轉換成NC程序代碼。作為數控技術人才,不僅是數控技術的應用者,更應該是數控技術的開發者。因此要使學生知其然并知其所以然,手動編程是學生熟悉并掌握NC程序基本原理的一個重要途徑。但數控指令枯燥、不易記憶,編寫的程序又不得不到驗證,學生學習的興趣不高,也得不到應有的實際動手的訓練。同時對同一零件編程,學生編寫的程序會有多種,老師批改作業、檢查學生掌握情況也十分困難。這一難題在MasterCAM 系統中就迎刃而解了:只要將NC代碼導入該系統,通過加工軌跡校驗,NC程序的結果就非常直觀通過刀具路徑顯示出來了。在數控教學中,應盡量結合實際情況,想辦法發掘現有資源的潛在用途,不但可以改善教學條件,提高教學效果,還可以進行項目研究,提高教師自身的業務水平。同時,可積極開展校企合作,對外技術培訓和技術服務,以及承接加工任務等,從中獲得一定的經濟效益,用以改善實驗實訓條件、促進正常的教學科研活動,推動教學改革與課程的建設。

參考文獻

1、機械工業出版社,何偉編,Mast~ CAM 基礎與應用教程

2、冶金工業出版社,嚴烈編,Master CAM8模具設計教程

3、機械工業出版社,張導成,三維CAD/CAM—MasterCAM 應用

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