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MasterCAM在數(shù)控教學中的應用
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【摘要】MasierCAM是我國目前機械加工自動化中使用最廣的一種軟件，利用它的圖形設計與仿真功能，在數(shù)控實驗中進行應用，改善了目前數(shù)控技術課程教學中實驗環(huán)節(jié)效果不理想、效率較低的現(xiàn)象，提高了學生數(shù)控編程能力、數(shù)控機床的操作能力及系統(tǒng)的維護能力。
【關鍵詞】Master CAM;數(shù)控;實驗;編程
目前，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了巨大的變化。
數(shù)控技術已成為制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)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敏捷制造和智能制造等，都是建立在數(shù)控技術之上。
數(shù)控技術不僅是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率的必不可少的物質(zhì)手段，也是體現(xiàn)一個國家綜合國力水平的重要標志。
新世紀機械制造業(yè)的競爭，其實就是數(shù)控技術的競爭。
基于數(shù)控技術在機械制造業(yè)的重要性，學校陸續(xù)在機械類專業(yè)開設了數(shù)控課程但由于教學條件的限制，許多只能講授理論知識，而不能理論聯(lián)系實踐。
既不能培養(yǎng)學生的實際應用能力，如數(shù)控編程能力、數(shù)控機床的操作能力及系統(tǒng)的維護能力，也不能培養(yǎng)學生數(shù)控技術的開發(fā)能力。
這樣培養(yǎng)出來的學生畢業(yè)后走上工作崗位就不能獨立完成在數(shù)控技術的應用的任務。
因此，如何改善和提高數(shù)控技術課程的實驗環(huán)境，使學生能學有所練、學用結合，是數(shù)控技術教學工作面臨的一個非常大的難題。
綜上所述，數(shù)控技術課程是一門實踐性很強的課程，離開實踐，就談不上素質(zhì)，實踐是知識轉化并升華為素質(zhì)的根本條件。
要想達到理想的教學和實踐效果，僅在課堂上實施全方位的教學是不夠的，還應具備一個良好的實踐教學環(huán)境。
考慮到前面談到的數(shù)控設備價格的因素，我們選定了一種能在計算機上進行手工編程和自動編程、并能動態(tài)模擬加工軌跡、與數(shù)控機床有良好數(shù)據(jù)接口的MasterCAM軟件。
利用該系統(tǒng)，我們做了如下工作：
一、利用MasterCAM進行手工編程，并進行程序校驗
數(shù)控程序的手工編制是計算機自動數(shù)控編程的墓礎，應用計算機進行數(shù)控加工自動編程最終也還要經(jīng)過后置處理轉換成NC程序代碼。
作為數(shù)控技術人才，不僅是數(shù)控技術的應用者，更應該是數(shù)控技術的開發(fā)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(shù)控指令枯燥、不易記憶，編寫的程序又不能得到實現(xiàn)，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(yè)、檢查學生掌握情況也十分困難。
這一難題在MasterCAM系統(tǒng)中就迎刃而解了：只要將NC代碼輸入該系統(tǒng)，通過加工軌跡校驗，NC程序的結果就非常直觀地仿真出來了。
二、設置工藝參數(shù)，定義零件加工工藝
利用MasterCAM系統(tǒng)中的CAD繪圖建模功能繪制生成三維零件模型，或利用該系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)接口將在其它CAD系統(tǒng)中做好的零件模型，然后綜合運用所學過的如《機制工藝》、《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、進退刀路徑、主軸轉速等參數(shù)后，該系統(tǒng)便自動計算出機加工余量，并動態(tài)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位軌跡和機床代碼，省去了人為編制NC程序的煩惱。
這一過程將數(shù)控編程、制造工藝、刀具、數(shù)控機床、數(shù)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(shù)控技術課程中達到了融匯貫通，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Mastercam系統(tǒng)數(shù)控教學的效果。
三、利用MasterCAM系統(tǒng)，對計算機計算的刀具軌跡進行模擬仿真
MasterCAM特有的模擬仿真功能，可以進行三維動態(tài)仿真加工，每個學生都有模擬加工的機會，省時間、省材料、省投人。
在仿真過程中，刀具沿著所定義的加工軌跡進行動態(tài)加工，學生可以直觀地掌握數(shù)控加工的過程，判斷刀具軌跡的連續(xù)性、合理性，是否存在刀具干涉、撞刀等情況，計算機計算是否正確，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實質(zhì)上，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(fā)揮自己的創(chuàng)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定義刀位軌跡，實現(xiàn)虛擬設汁與虛擬加工。
四、利用MasterCAM系統(tǒng)將刀具軌跡轉換成數(shù)控加工程序，通過計算機機床接口傳送，并控制數(shù)控機床進行實際加工
前面所做的工作均是在計算機上進行的，學生還很難將NC程序和實際的加工聯(lián)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(huán)節(jié)很不夠。
因此在條件允許的情況下，讓學生將零件的NC程序通過數(shù)據(jù)接口傳至數(shù)控機床，控制機床進行加工。
在這個過程中，NC程序、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接口起了非常重要的作用。
作為數(shù)控技術人才，應該熟練掌握數(shù)控編程、數(shù)據(jù)通訊、接口技術等專業(yè)基礎知識，并得到相應的動手能力的訓練.
數(shù)控實驗室的功能應該是多方面的，可以進行科研項目研究，提高教師自身的業(yè)務水平，同時為生產(chǎn)科研服務，并積極開展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(jīng)濟效益，用以改善實驗室的條件、促進正常的教學科研活動。
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