应用GSK990M实现MASTERCAM自动编程加工

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MasterCAM 是我国目前机械加工行业使用较为普遍的一种CAD/ CAM 软件，它在CAD 部分提供了多种造型功能，不仅有完备的二维、三维线框造型，而且有多种实用的曲面造型功能及扩展的标准几何图形的造型功能。在CAM 部分，MasterCAM 可对零件图形直接编制刀具路径（NCR）。此外，MasterCAM 还具有加工功能强大、广泛适应的可扩展的前后置处理能力、强大的外界接口功能、人机界面友好、易学易懂等特点。由于具有以上特点，在众多的CAD/ CAM软件中，MasterCAM 因较为适合广大中小企业而得到较广泛的应用。
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GSK990M 是广州数控设备厂开发的经济型数控系统，在华南地区有众多的使用客户。本文作者在实践教学和实际工程应用中，对应用GSK990 数控系统实现MasterCAM 自动加工进行了探索，并归纳如下。
, {+ @8 E" ~9 L" q$ C1 MasterCAM NC 程序格式对机床数控系统适应性分析

Master CAM 作为一种通用性很强的CAD/ CAM 软件，它自动生成的数控加工程序能适应很多种类的数控机床，但程序中有些独特的格式却与大多数数控系统都不直接兼容，所以一般都要对MasterCAM 生成的程序作一些局部的修改（以上所述的格式不是指数控的指令系统，如果机床的指令系统不兼容，则首先要在中选择合适的后处理器，产生与本机兼容的数控程序）。这种修改不但对经济数控铣床是必要的，即使是在数控加工中心上也是需要的。修改的范围或内容，随着机床的不同可能会有些区别。如果使用者在MasterCAM 中已建模，并已建好刀具路径，进入操作管理，点击图中的Post 的对话框，在框中勾选Save NC file 和Edit（图1），确认后建立新的NC文件名，即自动生成MasterCAM NC 文件。要使该NC文件的格式符合GSK990M 要求，还必须经相应的处理。
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就GSK990M 而言，文件的格式应该作以下几项改动。
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1. 1 程序名的修改
1 W- v% {5 t5 `9 o" p' Z
GSK990M 数控系统规定程序的名称以“：” 打头，后面带数字来表示程序名。而MasterCAM 的程序第一行只有百分号%，没有后面的数字，这不符合该机系统的规定。所以要在第一行用“：” 符号代替原百分号%，并在后面加上一个不全为0 的四位数的数字，系统才能识别程序。
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1. 2 注释语句的删除

: C7 Y6 K: M4 A6 Z& K/ eMasterCAM 生成的程序前面有几行英语注释，它们分别是：
& x/ E, \$ s  Y$ a* }4 Y
（PROGRAM NAME）
（DATE. . . TIME）
/ i/ ]" ]9 ]5 T) q0 ?- n6 _（FLAT ENDMILL. . . . ）
! _2 Q$ e" F1 [7 p! `1 Y
2 O% _. j: o( a7 f上面三段分别是表示程序名称，程序生成的日期（年、月、日）及时间，使用刀具的种类、刀具号、刀具直径等内容。这三段的内容与运行轨迹无关，需要删除。需要注意的是，如果程序中使用了多把刀具，每换一把刀就会出现一次有关刀具的注释，在修改程序时要全部找出来，一次性删除。

1. 3 个别不兼容指令或不起作用的指令的修改

' A/ `! Y, |% d4 f5 a* i作这项修改，要求操作者具有数控编程的基本知识，并熟悉自己使用的操作系统。根据广州GSK990M 型机床的情况，有以下几种情况可以作改动：
* D( F3 F" d. a3 o* y" C
一是删除或更改不兼容指令，如删除程序开头和结尾出现的代码“AO”。对深孔钻的钻孔指令程序段进行局部改写。
( x; D1 I# W9 a% s- B3 y
二 是删除一些经济型机床不具备的功能指令，比如，MasterCAM 遇到多种刀具切削时，数控加工中心具有自动换刀与刀具补偿功能，而GSK990M 数控铣床则只能采用人工换刀，因此，应删除调用刀指令（如T1M6）、刀具正向补偿（G43）指令、取消刀度长度补偿指令（G49）。此外，由于机床不能变频调速，主轴速度功能S 也应删除。

# i( s# l% s# _. j三是为简练程序删除一些不起作用的指令，如程序初始化时的G21、G40、G49、G80、G90 等指令（注：这些指令如果在程序中不是起初始化作用，则不能删除），因为这些指令都是系统默认状态，可以删除。
+ b7 [# Y9 a* D. X2 MasterCAM NC 程序对机床运动功能适应性分析

2. 1 设备功能对刀路轨迹的限制
, R' \9 O! R% W" q0 z
' q5 U& ]7 Y8 t$ P% Z& @GSK990M 属经济型数控铣床，它不具备三轴联动的功能。因此，在对两维和三维图形编制刀路时，应考虑以下的功能限制。

2. 1. 1 下刀方式
( |4 }; u* X' D5 I, \: d& A
/ c8 ]/ D; r! G3 J8 N在型腔加工中，为有效保证切入的顺利进行，MasterCAM 一般采用螺旋进刀。这种进刀方式从工件上面开始，螺旋向下切入。由于采用的连续加工的方式，可以比较容易保证加工精度。而且，由于没有速度突变，可以用较高的速度进行加工。但是，由于GSK990M 不具备三轴联动的功能，所以不能采取螺旋进刀方式，一般用以下进刀方式代替：

一是垂直进刀。这种导入方式首先需要用钻头在工件上钻一个孔，然后再垂直进刀。垂直导入方式直接明了，不需要太多的计算。先在工件上钻一个孔可以避免产生极大的冲击力。但这种导入方式不容易排屑。
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二是斜线进刀。这种方式是令刀具与工件保持一定斜角进刀，直接铣削到一定的深度，然后在平面内进行来回铣削。因为采取侧刃加工，加工时需要设定刀具切入加工面的角度。

  q7 s+ Q3 z! ^6 ~' P& ^% {" u三是折线进刀。这种方式是刀具以折线下降的方式进刀，到达一定深度后，水平铣削平面。折线进刀是斜线进刀的改进方式。
: i' j- j3 Z5 j8 i0 u* }
2. 1. 2 某些三维图形的刀路
1 G* |( z8 z& J( l9 |
: R% Q7 W% _7 ~: H  |- R6 }在MasterCAM 的三维曲面加工刀路中，有七种曲面粗加工方式和十种精加工方式。在这些刀路中，有相当部分涉及到三轴联动，由于机床运动功能的限制，这些刀路有的不能在GSK990M 机床上运行（ 如Radial 放射式），有的需要对刀路的参数作特殊的限制才能运行（如平行式Surface Rough Parallel）。根据笔者对部分典型零件的加工体会，比较适合的刀路有粗加工的等高外形式（ Surface RoUGh Contour） 和挖槽式（Surface Rough Pocket）以及精加工的等高外形式（ Surface Finish Contour）。因此在GSK990M 机床上加工三维曲面受到一定的限制。

2. 2 坐标系的使用

MasterCAMNC 程序采用G54 作为工件坐标系。在GSK990M 系统中，有两类建立坐标系的方法，一是将原MasterCAM 的G54 坐标系改为G92 坐标系，它通过设置坐标原点（ 程序原点）到刀具起点的有向距离来实现坐标系的建立。建立坐标系后，还需增加刀具移动的指令。G92 坐标系适合单件零件的加工。

另外一个是直接采用MasterCAM 的G54 坐标系，可通过输入某工件的坐标系原点的机床坐标值而设置出G54 坐标。G54 坐标系适合批量生产，在很多中小企业中得到广泛采用。
9 u3 l9 l. R% {
; F( T9 o$ l, [9 o: ^1 @在批量生产时，为提高加工效率，加工完后可直接提刀，不回机械原点。这时可对NC 程序作以下修改：

+ r0 i' a( W) h5 V原MasterCAM NC程序：
& ^) d0 m; c7 O) g' K
9 ], V" q* K9 J- R# `9 @（程序结束前）
7 e# }* S4 c# U. e+ a! h; xM5
  a4 n) r( W  M, G! w! kG91G28Z0.
; _: X5 [4 F1 O; l4 BG28X0.Y0.
7 ]  v/ C: R" W* Q/ l' }0 j0 rM30
%

修改后：

（程序结束前）
M5
G0Z50（安全高度）
# L2 i, i" |& m* D6 uX0Y0
, f( n0 h2 g, R% s7 pM30
  g2 W' I+ P, y9 i- ]! R- K%

以上修改对批量较大的产品的加工效果更明显。
3 结束语
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在GSK990M 应用MasterCAM 进行自动编程加工尽管在某些功能上受到一定的限制，作为一种经济型数控铣床，由于其具有极好的可靠性和易操作性，能胜任各种高精度切削，因此得到较广泛应用，经济效益明显。

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