UG、Mastercam、Cimatron三大软件横评

jiajoin

MasterCAM、Cimatron和UG，都是目前被广泛运用的加工中心编程软件，如果同时用他们对同一个零件进行加工设计，会有什么区别？我们先做个小测试，看看大家觉得那个软件效果更好：

1、零件分析

以两个简单的零件（一个方形与一个圆形）为例，简单结构图如图1所示。

图1 零件的简单结构图

•该零件是凸模，毛坯外形尺寸是280×150mm，材料是国产738钢。

•该零件两个凸模之间最小的间距是20mm，能过直径16R0.8mm的刀，但不能过直径30R5mm的刀。

•每个烟灰缸的顶部各有四个半圆形的小槽，直径为直径8mm，零件顶部圆角为R2mm。

•零件的加工区域比较大，开粗时适合用比较大的刀具如选用直径30R5mm 的圆鼻刀。

•该零件是模具的型芯，对高度的要求比较高，零件不能高也不能低，因此用零件的底部为基准面比较合适，零件的中心采用四边分中的形式。

2、用Mastercam进行编程

（1）开粗。Mastercam 粗 加 工 选 用 的 命 令 顺 序 如 下 ：

Toolpaths→Surface→Rough→Pocket→All→Surface。选用直径30R5mm 的圆鼻刀进行开粗，程式的参数设置不在这里详述，刀路的模拟显示如图2所示。开粗刀路仿真模拟的情况如图3所示。

图2 开粗刀路显示

图3 开粗刀路仿真模拟

（2）半精加工。粗加工后，零件表面还留有很多余量，且各部分的余量极不均匀，需半精加工之后才能进行精加工，确保各部分余量均匀，一般来讲，半精加工的刀具要比粗加工刀具直径的一半大一些，这样，加工两个型芯之间留下的余量时不会发生踩刀现象，现在用直径16R0.8mm的刀具用等高线方式进行半精加工，命令选 择 如 下 ：Toolpaths→Surface→Finish→Contour→All→Surface。刀路的模拟显示如图4所示。

图4 半精加工等高线刀路显示

从刀路模拟图上可以看出来，刀路在加工零件的拐角处时是尖角，没有倒圆角。刀具在加工这类拐角处时，因为突然变向等原因，导致机床的震动很大，刀粒很容易崩角。而且机床在加工到这位置时，会出现短暂停止运动的现象，致使刀粒在零件表面空刮，也很容易伤刀。半精加工之后，零件上的上部还有 8 个小缺口没有加工，现在需要加工型芯上的8个小缺口后才能精加工，在这里，采用直纹曲面加工的方式来加工这 8个小缺口。首先要先做出这 8 个缺口的直纹曲面线架构图形，线架构的线条通过小缺口的中心，如图 5所示。

图5 直纹曲面刀路线架构图

参数设定后，生成一条直纹曲面的刀路，另外3个缺口的刀路可以通过刀路旋转的方式计算出来，刀路模拟显示如图6所示。

图6 直纹刀路

Mastercam 做外形铣削时，如果要双向加工，就必须用等直纹曲面的方式才能实现，这点不如Cimatron。

（3）精加工。刀路半精加工之后，现在可以精加工，这个零件的顶部是带R的不规则曲面，适合用球头刀进行精加工，与分型面相交的斜面部分是死角，不适合用球头刀，适合用平底刀精加工。顶部精加工的刀具路径的方法很多，为了更好的对比 Mastercam 与 Cimatron 曲面加工能力，现在用直径6R3mm 的球头刀，采用平行加工的方式来精加工，Mastercam 命 令 选 择 如 下 ：

Toolpaths→Surface→Finish→Parallel→All→Surface。在设置加工的高度参 数 时 ，将 刀 路 的 加 工 范 围 直 接 输 入 ：最 高 点55mm，最低点 45mm，生成的刀路模拟显示如图 7所示。

图7 平行刀路模拟显示

从模拟显示上可看出，Mastercam 平行刀路可以通过高度控制的方式来控制加工范围，只加工符合高度要求的区域，但有很多的提刀，这是Mastercam的不足之处。

零件左手边的圆形状型芯用直径16R0.8mm 的刀用2D 扫描加工，右手边的方形状型芯部分用曲面等高线进行加工，通过对左右两个型芯不同刀路的分析，我们可以判断，用2D扫描刀路，各部分的光洁度非常均匀，对底部曲率变化较大的 R 处的光洁度也很均匀，如图8所示。

图8 2D扫描刀路

（4）清角。精加工之后，零件有些拐角位还留有余量，需要清角，但 Master CAM 的清角功能比较差，只能用较小的刀用等高线方式进行清角。而且清角时底部 R 处的刀路不均匀，粗糙度值比较大。如图9所示。

图9 MasterCAM的清角

从路径模拟图上可以看出，用等高线清角，在曲面斜率变化比较大的位置（比如R位），刀距变化也较大，加工出来的零件粗糙度也较大。

3、用Cimatron进行编程

4、用UG进行加工中心编程总结：3项软件横评

（完整案例请搜索夹具侠，进入官网社区版块查看原文）