0 引言

    Mastercam是美國CNC軟件公司開發(fā)的CAD/CAM集成化軟件，基于PC平臺、支持中文環(huán)境、它把圖形設(shè)計功能(CAD)和輔助制造功能(CAM)有機地結(jié)合在一起，操作靈活，易學(xué)易用，運行穩(wěn)定，刀路模擬真實可見，以其強大的加工功能聞名于世。尤其擅長二維輪廓、三維曲面、孔加工，是目前我國加工領(lǐng)域應(yīng)用最多的軟件之一。

    目前應(yīng)用最廣泛的機械設(shè)計自動化軟件有NX、Solid Edge、Pro/E、Solidworks等，這些軟件簡單易學(xué)，容易掌握，尤其以具有真正的特征造型功能而深受用戶的歡迎，因培訓(xùn)或應(yīng)用環(huán)境的不同而擁有各自不同的用戶群。

    充分利用Mastercam強大的加工優(yōu)勢，結(jié)合其它優(yōu)秀建模軟件的造型功能實現(xiàn)零件的數(shù)控編程，是一個行之有效的加工方案，可大大提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，促進制造技術(shù)的發(fā)展。

    Mastercam實現(xiàn)其他CAD模型文件數(shù)控加工的一般步驟是先選用其他優(yōu)秀的建模軟件建好模型，然后導(dǎo)入到Mastercam中，Mastercam對模型文件進行坐標分析、圖形空間方位轉(zhuǎn)換等來調(diào)整坐標原點位置和方向，再根據(jù)該零件的形狀和結(jié)構(gòu)，進行面銑、外形銑、挖槽等二維銑削和三維曲面粗精加工如圖1所示。然而在這一過程中往往會出現(xiàn)導(dǎo)入的模型不顯現(xiàn)、線架構(gòu)輪廓不可選無法進行二維輪廓加工等問題。針對Mastercam實現(xiàn)其它CAD模型文件數(shù)控加工中出現(xiàn)的重要問題，本文將結(jié)合應(yīng)用實際，給出簡單可靠行之有效的解決方法。

    圖1 Mastercam實現(xiàn)其它CAD模型文件數(shù)控加工的一般步驟

1 Mastercam導(dǎo)入其他CAD模型文件

    Mastercam有著非常強大的文件轉(zhuǎn)換功能，具有大量的文件轉(zhuǎn)換選項。比如SolidWorks Files[*.SLDPRT]、Pro/E Files[*.PRT，*.ASM]、AutoCAD Files[*.DWG，*.DXF]、IGES Files[*.IGS，*.IGES]、Solid Edge Files[*PAR，*PSM]等十幾種，幾乎囊括了目前市場中所有的機械CAD軟件所生成的文件。文件轉(zhuǎn)換器和Mastercam程序集成在一起，不需要執(zhí)行特別的命令，只要在打開文件時選擇相應(yīng)的文件類型即可。在實施過程中，筆者發(fā)現(xiàn)這種方法不可靠，常常達不到預(yù)期的效果。即軟件雖然已經(jīng)提示文件已導(dǎo)入，但是在Mastercam界面中卻得不到圖形圖像。筆者經(jīng)過大量的實踐，找到兩個可靠的途徑能夠?qū)崿F(xiàn)在Mastercam中順利導(dǎo)入CAD模型文件?，F(xiàn)介紹如下：

    1.1 方法一

    第一步：把CAD模型文件導(dǎo)入成Mastercam軟件格式

    運行Mastercam軟件，選擇【File】（文件）/【Import diretory】（輸入文件目錄）命令，系統(tǒng)將彈出相應(yīng)的對話框。在Imort form files of type（導(dǎo)入文件類型）下拉列表中選擇相應(yīng)的所屬軟件文件類型，在From this directory（來自文件類型）下選擇要導(dǎo)入的文件夾所在的目錄，在To this directory（導(dǎo)入到文件目錄）下選擇一個根目錄或文件夾，選好后單擊【導(dǎo)入】按鈕Import。Mastercam軟件就會將把要導(dǎo)入的模型文件導(dǎo)入到選定的位置下并轉(zhuǎn)換成Mastercam軟件格式。

    第二步：打開剛導(dǎo)入的零件CAD模型文件

    選擇【File】/【Open】，彈出對話框，選擇模型文件所在的路徑，單擊對話框中的打開按鈕，打開附盤上的文件，文件即可導(dǎo)入，效果如圖2所示。

    圖2 導(dǎo)入的CAD模型效果圖

1.2 方法二：將CAD模型保存為IGES格式再導(dǎo)入Mastercam

    其他建模軟件建立好模型后將此文件保存為IGES格式，需要注意的是保存的文件名稱應(yīng)選擇英文字母表示，若用中文名字保存，在Mastercam中依然打不開。然后運行Mastlercam軟件，使用打開文件命令，選擇IGES格式的文件類型點擊剛才建立的文件即可。

    比較方法一和方法二很容易發(fā)現(xiàn)方法二操作過程更為簡單可靠，而且NX、Pro/E、SolidWorks等建模軟件均支持輸出ICES格式文件。因此僅需將其它建模軟件建立的CAD模型以IGES格式保存，Mastercam再打開IGES格式文件，即可輕松實現(xiàn)其它CAD模型文件的導(dǎo)入。

2 Mastercam導(dǎo)入其他CAD模型文件后曲面、坐標和空間方向分析

    2.1 曲面分析

    Mastercam導(dǎo)入IGES格式文件后，點擊【Shaped】（實體化）命令會發(fā)現(xiàn)有些模型出現(xiàn)了丟失部分面的現(xiàn)象，如圖3a所示。在進行大量實踐檢驗后，筆者發(fā)現(xiàn)在建模軟件中只有運用“回轉(zhuǎn)”、“掃描”、“放樣”等命令完成的圖形會出現(xiàn)丟失面的現(xiàn)象，其他命令產(chǎn)生的圖形則不會出現(xiàn)此類問題。對于這個問題，筆者的解決方案是建模軟件在運用這些命令建立曲面時，將形成的曲面再執(zhí)行一次“曲面縫合”命令即可保證面的完整。如圖3b所示為執(zhí)行曲面縫合命令后導(dǎo)入的完整模型。

    圖3a 導(dǎo)入后的模型圖出現(xiàn)丟失面的問題

    圖3b 執(zhí)行曲面縫合命令后導(dǎo)入的完整模型

    2.2 坐標及空間方向平移和轉(zhuǎn)換

    用戶在使用其他軟件建模時，一般不會考慮加工時工件坐標原點的放置問題，所以Mastercam導(dǎo)入的模型很可能出現(xiàn)設(shè)計零點與加工原點不重臺或視圖方位不一致的問題。選擇【Analyze】（分析）/【Analyze Position】（分析位置）命令可以完成坐標原點的測量問題。

    位置分析如果顯示設(shè)計零點與加工原點不重合，運行【Xform】（轉(zhuǎn)換）/【Xform Translate】（轉(zhuǎn)換平移）命令按照提示一步步操作即可達成意愿。如果再遇到空間方位不一致的情況，執(zhí)行【Xform Translate 3D】（3D空間移動幾何圖形）或鏡像、旋轉(zhuǎn)、縮放幾何圖形命令即可。

3 Mastercam導(dǎo)入其他CAD模型文件后實現(xiàn)2D和3D銑削加工

    3.1 2D銑削加工

    數(shù)控銑床是一種三維的機床，除了曲面，其他的零件大多數(shù)都可以用二維圖形表示，2D銑削加工中多數(shù)刀路路徑要求對幾何圖形進行封閉串聯(lián)，如外形銑削、挖槽銑削，雕刻加工等。但是Mastercam導(dǎo)入IGES格式文件后，在Mastercam界面中得到的卻是一個能產(chǎn)生曲面模型的線架構(gòu)如圖2所示，而組成線架構(gòu)的幾何元素（點，線、圓弧，曲線等）呈現(xiàn)灰色不能編輯，需要找到一種方法將其“激活”才能應(yīng)用。在其它建模軟件中均有借用前面特征邊線繪制后面特征截面的功能，如Solidworks中的【轉(zhuǎn)換實體引用】功能，能將已建立的草圖或部分曲線在后建的草圖中真實完整的“copy”下來。同樣，在Mastercam中也有這么一個類似的功能：用戶只需點中所需加工的二維輪廓所在的面，再點擊【Create】/【Curve】/【Create Curve on All Edges】命令即可將點中的線架構(gòu)面上的線段激活，如圖4a所示。

    圖4a 激話后的線架構(gòu)

    圖4b 需要銑削的串聯(lián)輪廓圖形及分析

    將激活的線段經(jīng)過刪減處理保留需要銑削的輪廓線，而且加上原點與實際圖形相符。如此操作得到的輪廓線段也有可能會在相交處被打斷。用戶運行串聯(lián)分析【Analyze Chain】命令可以分析串聯(lián)激活圖形的參數(shù)，若串聯(lián)幾何圖形存在串聯(lián)錯誤，系統(tǒng)將在每個串聯(lián)起點顯示串聯(lián)錯誤，并可以設(shè)置在錯誤的區(qū)域創(chuàng)建新的幾何圖形，串聯(lián)分析結(jié)果對話框如圖4b所示。

    Mastefcam二維銑削加工包括外形銑削、挖槽，鉆孔、面銑削、雕刻等加工路徑。不同模組加工的幾何模型和參數(shù)各不相同。用戶根據(jù)需要選取合適的加工模組。

  3.2 3D曲面銑削加工

    丟失面的問題已經(jīng)解決，對圖形的位置和方位也已調(diào)整完畢，就可進入3D曲面刀具路徑創(chuàng)建階段和NC程序的產(chǎn)生。3D曲面加工分曲面粗加工和精加工兩種。粗加工有Parallel（平行粗加工）、Radial（放射粗加工）、Project（投影粗加工）、Flowline（流線粗加工）、Contour（等高線粗加工）等8個加工模組。曲面精加工系統(tǒng)中有11個加工模組。用戶可根據(jù)不同零件的具體情況選用不同的模組。

4 應(yīng)用

    本文以Mastercam導(dǎo)入SolidWorks軟件建立的CAD模型文件為例，詳細闡述這一方法的簡便可靠可行。

    1)運行SolidWorks軟件建立橢圓旋鈕型腔模模型如圖5所示，注意在建模形成回轉(zhuǎn)面后應(yīng)用【曲面縫合】命令對回轉(zhuǎn)面進行縫合。

    圖5 選用SolidWorks軟件建立橢圓旋鈕型腔模摸型

    2)保存CAD模型時選擇IGES格式，命名為英文名稱tyxn.IGE，存放在英文名稱的文件夾ty中（文件夾名稱和路徑用戶可自定義）；

    3)運行Mastercam軟件，選擇【File】/【Open】，彈出對話框，在文件類型選項中選擇IGES格式即可找到tyxn.IGE模型文件，單擊對話框中的打開按鈕，文件即可導(dǎo)入。

    4)點擊【shaped】命令，出現(xiàn)實體模型。觀察模型沒有出現(xiàn)丟失面問題。

    5)選擇【Analyze】（分析），【AnalyzePosiiion】（分析位置）命令發(fā)現(xiàn)工件原點與加工原點不重臺，需要在Z軸方向向下平移40mm，選擇【Xform】（轉(zhuǎn)換）/【Xform Translate】（轉(zhuǎn)換平移）命令完成平移。

    6)選擇串聯(lián)分折【Anaiyze Chain】發(fā)現(xiàn)在3處有斷點，啟動【Line】指令，補全輪廓，得到完整的可完成串聯(lián)的二維輪廓。

    7)本圖形的加工工藝是先進行二維挖槽(Pocket)加工，再進行三維實體曲面平行粗精加工。刀具路徑顯示如圖6所示。

    圖6a 2D挖槽加工刀具路徑模擬

    圖6b 2D挖槽加工結(jié)束模擬效果

    圖6c 3D曲面平行粗加工刀具路徑模擬

5 結(jié)束語

    本文詳述了Mastercam導(dǎo)入其它CAD模型文件實現(xiàn)零件的數(shù)控編程的方法和步驟，針對在導(dǎo)入和實施加工過程中出現(xiàn)的典型問題，給出了切實可行的解決辦法。結(jié)果表明，無需復(fù)雜的模型轉(zhuǎn)換，復(fù)雜的數(shù)據(jù)系統(tǒng)和復(fù)雜的操作過程，即可實現(xiàn)設(shè)計到加工的一體化技術(shù)，大大提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，促進制造技術(shù)的發(fā)展。