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摘要：数控技术是现代加工技术的主流，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，计算机辅助仿真加工以其高效快捷的编程及实体验证，大幅缩短了产品加工周期，保证了产品加工质量。本文以轴类零件为例，研究利用CAM技术完成零件的粗加工、精加工、截断等相应的加工工序，最后输出加工代码并验证,提高加工效率。
关键词：数控编程；仿真加工；加工工序要
Abstract: The numerical control technology is the mainstream of modern processing technology, numerical control technology application has brought the revolutionary change for the traditional manufacturing industry, causes the manufacturing industry to become a symbol of industrialization, but also expands unceasingly along with the development of numerical control technology and application field of beneficial to the people's livelihood, he some important sectors (IT, automobiles, light industry, medical and so on) a more and more important role in the development of computer aided simulation processing, programming and entities to efficient verification, shortens the product processing cycle, to ensure product quality. Based on the shaft parts as an example, the processing procedure of using CAM technology to complete parts rough machining, finishing, truncation, accordingly, the final output processing code and verify, improve processing efficiency.
Key words: NC programming; machining simulation; machining process
中圖分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，对数控相关技术人员的需求日益增加，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏[1]。随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真软件，采用计算机仿真加工进行数控程序正确性检验直观、快速、成本较低，有助于缩短产品生产周期、降低成本、提高质量，在减轻编程人员工作量的同时又能提高数控机床的使用率[2]。
1 传动轴二维图绘制
利用MsaterCAM软件中的直线、倒角、镜像等命令绘制曲面轴的二维图形，如图1所示。
图1 曲面轴二维图
2 设定原材料属性及装夹
在MasterCAM中选择数控车床，单击材料设置按钮，设置加工群组属性。首先设定原材料外径尺寸，再在工件设置对话框中设置卡盘参数，最后设置原材料装夹的相关参数。本文研究的传动轴零件采用通用三角卡盘装夹，能够满足要求。
3 粗车
打开 [Machine Type]/[Lathe]命令，串选车削外形。选择外圆车刀【T0101 R0.8 OD ROUGH RIGHT】为车削刀具，设置粗车车削参数如车削进给速度、主轴转速，喷油冷却功能、起刀点和停刀点的坐标、削背吃刀、 x（z）方向预留量等，如图2所示。产生刀具路径如图3。
粗车阶段主要是切除大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，数控编程时，需要在x，z方向预留0.3mm的加工余量。刀具选用时一般优先采用标准刀具，刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求,刀具材料应与零件材料相适应。确定走刀路线应考虑确保加工质量,尽可能地缩短走刀路线、少换刀并少走空刀。利用数控仿真可以达到很好的效果。
图2 粗车工艺参数 图3 粗车加工路径
4 精车
选择精车车削命令，单击串连选择按钮，确定精车外形。选择外圆车刀【T0202 R0.397 OD FINISH RIGHT】，设置车削进给速度为“0.3min/rev”，主轴转速为“1000r/min”，启动喷油冷却功能，设置起刀点坐标“X25.0，Z20.0”。 选择精车车削参数选项卡【Finish parameters】精车车削背吃刀量为“0.15”，精车车削次数为“2”，设置x，z方向预留量均为“0.0”，在导引入/引出对话框中设置导引入参数，产生精车刀具路径。
精车的目的是使各主要表面达到图纸规定的质量要求，其关键是工艺参数的设置。其中，背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为保证本传动轴零件的精加工精度，设计进行两次车削。
5 车槽
选择车槽命令，定义凹槽对话框，选择凹槽右上角点作为起点定义凹槽位置。选择外圆车槽刀【T1818 R0.1 W3 OD GROOVE CENTER】，设置刀号、刀座号、刀补号均为“3”，并设置车削速度、主轴转速、起刀点坐标和刀具停留点坐标。设置凹槽深度为“3.0”，宽度为“4.0”。选择车槽加工参数选项卡，设置凹槽车削次数为“1”，预留量为“0.0”。重复以上步骤，设置凹槽深度和宽度，完成轴上的切槽加工。车槽加工参数设计如图4所示。
图4 车槽加工工艺参数
6 车削端面
打开[Machine Type]/[Lathe face toolpath]命令，选择外圆车端面刀【T0101 R0.8 ROUGH FACE RIGHT】，设置车削进给速度、主轴转速、起刀点坐标和停刀点坐标，设计车端面加工参数，输入车削长度及其他车削参数，如图5所示，产生端面车削加工路径。
图5 端面车削加工工艺参数 图6 仿真加工的三维图
7 自动生成NC代码及传输程序
利用Mastercam系统的后处理功能，将设计的粗车、精车、切槽、端面车削等车削加工工艺进行实体仿真，结果如图6所示。检查加工过程没有干涉和撞刀等缺陷，说明程序可用。利用软件后处理系统生成NC代码如图7所示。利用网络、U盘等传输到数控加工设备的控制器内，控制机床完成零件的加工。
图7NC代码
8 总结
对于轴类零件，可以利用CAM软件编制加工程序并进行验证。文中介绍了利用Mastercam 软件对曲面轴进行数控仿真加工，同时生成了数控加工代码，也可为其他零件的数控仿真加工提供参考。
参考文献
[1]陈国庆,沈先君.数控机床仿真在数控教学中的应用[J].科教文汇,2007,（30）
[2]耿家源,梁汉优. 基于MasterCAM的模具零件数控自动编程[J]. 城市建设理论基础，2012.05
关键词：数控编程；仿真加工；加工工序要
Abstract: The numerical control technology is the mainstream of modern processing technology, numerical control technology application has brought the revolutionary change for the traditional manufacturing industry, causes the manufacturing industry to become a symbol of industrialization, but also expands unceasingly along with the development of numerical control technology and application field of beneficial to the people's livelihood, he some important sectors (IT, automobiles, light industry, medical and so on) a more and more important role in the development of computer aided simulation processing, programming and entities to efficient verification, shortens the product processing cycle, to ensure product quality. Based on the shaft parts as an example, the processing procedure of using CAM technology to complete parts rough machining, finishing, truncation, accordingly, the final output processing code and verify, improve processing efficiency.
Key words: NC programming; machining simulation; machining process
中圖分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，对数控相关技术人员的需求日益增加，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏[1]。随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真软件，采用计算机仿真加工进行数控程序正确性检验直观、快速、成本较低，有助于缩短产品生产周期、降低成本、提高质量，在减轻编程人员工作量的同时又能提高数控机床的使用率[2]。
1 传动轴二维图绘制
利用MsaterCAM软件中的直线、倒角、镜像等命令绘制曲面轴的二维图形，如图1所示。
图1 曲面轴二维图
2 设定原材料属性及装夹
在MasterCAM中选择数控车床，单击材料设置按钮，设置加工群组属性。首先设定原材料外径尺寸，再在工件设置对话框中设置卡盘参数，最后设置原材料装夹的相关参数。本文研究的传动轴零件采用通用三角卡盘装夹，能够满足要求。
3 粗车
打开 [Machine Type]/[Lathe]命令，串选车削外形。选择外圆车刀【T0101 R0.8 OD ROUGH RIGHT】为车削刀具，设置粗车车削参数如车削进给速度、主轴转速，喷油冷却功能、起刀点和停刀点的坐标、削背吃刀、 x（z）方向预留量等，如图2所示。产生刀具路径如图3。
粗车阶段主要是切除大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，数控编程时，需要在x，z方向预留0.3mm的加工余量。刀具选用时一般优先采用标准刀具，刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求,刀具材料应与零件材料相适应。确定走刀路线应考虑确保加工质量,尽可能地缩短走刀路线、少换刀并少走空刀。利用数控仿真可以达到很好的效果。
图2 粗车工艺参数 图3 粗车加工路径
4 精车
选择精车车削命令，单击串连选择按钮，确定精车外形。选择外圆车刀【T0202 R0.397 OD FINISH RIGHT】，设置车削进给速度为“0.3min/rev”，主轴转速为“1000r/min”，启动喷油冷却功能，设置起刀点坐标“X25.0，Z20.0”。 选择精车车削参数选项卡【Finish parameters】精车车削背吃刀量为“0.15”，精车车削次数为“2”，设置x，z方向预留量均为“0.0”，在导引入/引出对话框中设置导引入参数，产生精车刀具路径。
精车的目的是使各主要表面达到图纸规定的质量要求，其关键是工艺参数的设置。其中，背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为保证本传动轴零件的精加工精度，设计进行两次车削。
5 车槽
选择车槽命令，定义凹槽对话框，选择凹槽右上角点作为起点定义凹槽位置。选择外圆车槽刀【T1818 R0.1 W3 OD GROOVE CENTER】，设置刀号、刀座号、刀补号均为“3”，并设置车削速度、主轴转速、起刀点坐标和刀具停留点坐标。设置凹槽深度为“3.0”，宽度为“4.0”。选择车槽加工参数选项卡，设置凹槽车削次数为“1”，预留量为“0.0”。重复以上步骤，设置凹槽深度和宽度，完成轴上的切槽加工。车槽加工参数设计如图4所示。
图4 车槽加工工艺参数
6 车削端面
打开[Machine Type]/[Lathe face toolpath]命令，选择外圆车端面刀【T0101 R0.8 ROUGH FACE RIGHT】，设置车削进给速度、主轴转速、起刀点坐标和停刀点坐标，设计车端面加工参数，输入车削长度及其他车削参数，如图5所示，产生端面车削加工路径。
图5 端面车削加工工艺参数 图6 仿真加工的三维图
7 自动生成NC代码及传输程序
利用Mastercam系统的后处理功能，将设计的粗车、精车、切槽、端面车削等车削加工工艺进行实体仿真，结果如图6所示。检查加工过程没有干涉和撞刀等缺陷，说明程序可用。利用软件后处理系统生成NC代码如图7所示。利用网络、U盘等传输到数控加工设备的控制器内，控制机床完成零件的加工。
图7NC代码
8 总结
对于轴类零件，可以利用CAM软件编制加工程序并进行验证。文中介绍了利用Mastercam 软件对曲面轴进行数控仿真加工，同时生成了数控加工代码，也可为其他零件的数控仿真加工提供参考。
参考文献
[1]陈国庆,沈先君.数控机床仿真在数控教学中的应用[J].科教文汇,2007,（30）
[2]耿家源,梁汉优. 基于MasterCAM的模具零件数控自动编程[J]. 城市建设理论基础，2012.05