数控加工软件在实践中的应用

 廖建刚

 （江汉大学文理学院，湖北  武汉  430056）

摘要：通过一个典型零件的加工实例，介绍了在数控加工过程中使用CAD／CAM软件与数控加工仿真软件的流程，包括CAD造型、零件加工工艺分析及规划、工艺参数设置、刀真路径的计算模拟、仿真校验、后置处理生成NC程序代码、传入数控仿真软件进行仿真加工等步骤，并详细阐述了将这两种技术的优势相结合的方法与技巧。．

关键词：CAD／CAM软件；数控加工；应用  中图分类号：TG659 

0  引言

 随着现代科学技术的迅猛发展，特别是计算机信息技术、自动控制和自动检测技术的发展，使数控机床性能日臻完善，应用领域日益扩大，传统的人工设计、单件生产等设计与制造方式已无法适应现代工业发展的要求，采用计算机辅助设计及制造(简称CAD/CAM)技术，已成为整个制造行业当前和将来技术发展的重点和趋势。CAD／CAM软件系统是由多个功能模块集成，这些模块的应用是以工程数据库为基础进行统一管理的，既保持了底层数据的完整性和一致性，实现了数据共享，又节约了运行时间，避免了浪费。

 数控仿真技术属于虚拟的仿真系统软件，可以对CAD/CAM自动编程软件生成的NC数控程序代码进行简单的编辑，自动导入到数控仿真软件，利用仿真软件模拟数控机床的实际加工及操作，完成对刀具路径、零件程序的校验及调整，为在后续首件零件的实际加工中及早发现问题并解决问题提供帮助。本文通过对CAD/CAM软件及数控仿真软件在数控加工中的应用实践，提出了仿真软件在零件加工中的应用方法，总结出应用CAD/CAM软件及数控仿真软件进行数控加工的优势与不足。

1  CAD／CAM与数控仿真软件在零件设计加工中的应用流程

 利用CAD／CAM与数控仿真软件对零件进行设计加工的流程如图1所示。

2 CAD／CAM软件与数控仿真软件在数控加工中的应用实例

 已知某零件的加工图样如图2、图3所示。其中，中间部位槽深为5 mm，而12 mm宽的腰槽是通槽，直径Φ10 mm的孔是通孔。要求在CAD／CAM软件中完成该零件的造型及模拟加工，进行后，置处理并生成数控加工NC程序代码，然后将NC程序代码传输到数控仿真软件进行数控加工。已知毛坯材料为45钢，为90 mm×90 mm×16 mm的方料，刀具自选。

2.1  图样的CAD二维造型

 本零件造型较为规范，没有复杂的外形及曲面，在CAD/CAM软件加工中为二维加工零件，只需在CAD／CAM软件中进行二维造型设计，如图4所示，在MasterCAM9.1软件中按照要求进行该零件的二维图形设计。

2.2加工图样的工艺规划

 依据零件图样要求，从毛坯到产品即为去材料加信息的过程（如图5所示），也就是在加工之前，对零件进行工艺处理，根据图样要求，为该零件制定加工工艺路线，如表1所示。

2.3加工参数的设置和刀具路径的模拟

 根据以上制定的零件加工工艺路线，在CAD/CAM软件的CAM模块中进行刀具及参数的选择、加工参数的设置，并进行刀具路径的模拟，在模拟中对加工参数及刀具路径进行优化与调整。利用Master-CAM9.1软件对该零件进行加工参数的设置和刀具路径的模拟，如图6、图7所示。

2.4  实体模拟加工和后置处理生成NC程序代码

 对刀具路径进行实体模拟加工，进行直观的实体切削体验，如图8所示。在后置处理模块中生成NC程序代码，进行适当的修改与调整并保存，如图9所示。

2.5  将NC程序导入数控仿真软件进行模拟加工

 将CAD／CAM软件生成的NC程序代码通过数据传输的形式导入到数控仿真软件，如图10所示，在数控仿真软件中进行模拟加工，并对数控加工程序、刀具路径、刀具的干涉等进行校验，为首件零件的试切提供参考，如图11所示。

3  结语

 通过以上实例分析，在数控编程及加工中，将CAD/CAM自动编程软件与数控加工仿真软件的优势相互结合，为数控加工和数控教学提供了一种有效的途径，在一定程度上改善了传统的“手工编程一试切一修改程序”的数控编程和程序验证方法，对提高数控加工的生产效率、节省材料和设备损耗，特别对形状复杂的零件加工具有良好的实践意义。具体应用体现在以下几点：

 (1)三维CAD/CAM软件具有强大的零件造型功能，多种可选择的加工方法，灵活的曲面粗、精加工能力，便捷的加工参数管理功能，以及与其他软件之间的数据交换功能。利用三维CAD／CAM软件进行产品的辅助设计与辅助制造，将大大提高产品设计与制造的效率，缩短产品生产周期，有利于提高产品质量。

 (2)结合数控仿真软件进行模拟数控加工，调动了学习者的积极性，学习者在实际动手过程中，通过仿真软件将书本中笼统、抽象的概念转换为形象、直观的实际操作，大大提高了对书本理论知识的理解，将激发学生学习数控编程与操作课程的学习兴趣。利用数控仿真软件，使原来需要在数控设备上才能完成的大部分功能在虚拟制造环境中得以实现，大大减少了在数控设备上的投入，从而加快了数控人才的培训速度。

 (3)应用三维CAD/CAM软件、数控仿真软件进行数控编程及操作的教学，效果更为形象直观，可以大大激发学生的学习兴趣，同时也解决了大部分高校因为设备投入不足而带来的问题。

 (4)数控加工软件在教学中有着不可替代的作用，当然也存在着不容质疑的缺点，比如长期使用软件，会造成安全意识薄弱、工装夹具等加工工艺知识欠缺等问题。因此，在实际应用中，应充分发挥其作用，并也要与生产实践紧密结合，扬长避短。