Mastercam、Cimatron和UG，都是目前被廣泛運用的加工中心編程軟件，如果同時用他們對同一個零件進行加工設(shè)計，會有什么區(qū)別？我們先做個小測試，看看大家覺得那個軟件效果更好：

1、零件分析

以兩個簡單的零件（一個方形與一個圓形）為例，簡單結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 零件的簡單結(jié)構(gòu)圖

該零件是凸模，毛坯外形尺寸是280×150mm，材料是國產(chǎn)738鋼。

該零件兩個凸模之間最小的間距是20mm，能過直徑16R0．8mm的刀，但不能過直徑30R5mm的刀。

每個煙灰缸的頂部各有四個半圓形的小槽，直徑為直徑8mm，零件頂部圓角為R2mm。

零件的加工區(qū)域比較大，開粗時適合用比較大的刀具如選用直徑30R5mm 的圓鼻刀。

該零件是模具的型芯，對高度的要求比較高，零件不能高也不能低，因此用零件的底部為基準面比較合適，零件的中心采用四邊分中的形式。

2、用Mastercam進行編程

（1）開粗。Mastercam 粗 加 工 選 用 的 命 令 順 序 如 下 ：

Toolpaths→Surface→Rough→Pocket→All→Surface。選用直徑30R5mm 的圓鼻刀進行開粗，程式的參數(shù)設(shè)置不在這里詳述，刀路的模擬顯示如圖2所示。開粗刀路仿真模擬的情況如圖3所示。

圖2 開粗刀路顯示

圖3 開粗刀路仿真模擬

（2）半精加工。粗加工后，零件表面還留有很多余量，且各部分的余量極不均勻，需半精加工之后才能進行精加工，確保各部分余量均勻，一般來講，半精加工的刀具要比粗加工刀具直徑的一半大一些，這樣，加工兩個型芯之間留下的余量時不會發(fā)生踩刀現(xiàn)象，現(xiàn)在用直徑16R0．8mm的刀具用等高線方式進行半精加工，命令選 擇 如 下 ：Toolpaths→Surface→Finish→Contour→All→Surface。刀路的模擬顯示如圖4所示。

圖4 半精加工等高線刀路顯示

從刀路模擬圖上可以看出來，刀路在加工零件的拐角處時是尖角，沒有倒圓角。刀具在加工這類拐角處時，因為突然變向等原因，導(dǎo)致機床的震動很大，刀粒很容易崩角。而且機床在加工到這位置時，會出現(xiàn)短暫停止運動的現(xiàn)象，致使刀粒在零件表面空刮，也很容易傷刀。半精加工之后，零件上的上部還有 8 個小缺口沒有加工，現(xiàn)在需要加工型芯上的8個小缺口后才能精加工，在這里，采用直紋曲面加工的方式來加工這 8個小缺口。首先要先做出這 8 個缺口的直紋曲面線架構(gòu)圖形，線架構(gòu)的線條通過小缺口的中心，如圖 5所示。

圖5 直紋曲面刀路線架構(gòu)圖

參數(shù)設(shè)定后，生成一條直紋曲面的刀路，另外3個缺口的刀路可以通過刀路旋轉(zhuǎn)的方式計算出來，刀路模擬顯示如圖6所示。

圖6 直紋刀路

Mastercam 做外形銑削時，如果要雙向加工，就必須用等直紋曲面的方式才能實現(xiàn)，這點不如Cimatron。

（3）精加工。刀路半精加工之后，現(xiàn)在可以精加工，這個零件的頂部是帶R的不規(guī)則曲面，適合用球頭刀進行精加工，與分型面相交的斜面部分是死角，不適合用球頭刀，適合用平底刀精加工。頂部精加工的刀具路徑的方法很多，為了更好的對比 Mastercam 與 Cimatron 曲面加工能力，現(xiàn)在用直徑6R3mm 的球頭刀，采用平行加工的方式來精加工，Mastercam 命 令 選 擇 如 下 ：

Toolpaths→Surface→Finish→Parallel→All→Surface。在設(shè)置加工的高度參 數(shù) 時 ，將 刀 路 的 加 工 范 圍 直 接 輸 入 ：最 高 點55mm，最低點 45mm，生成的刀路模擬顯示如圖 7所示。

圖7 平行刀路模擬顯示

從模擬顯示上可看出，Mastercam 平行刀路可以通過高度控制的方式來控制加工范圍，只加工符合高度要求的區(qū)域，但有很多的提刀，這是Mastercam的不足之處。

零件左手邊的圓形狀型芯用直徑16R0．8mm 的刀用2D 掃描加工，右手邊的方形狀型芯部分用曲面等高線進行加工，通過對左右兩個型芯不同刀路的分析，我們可以判斷，用2D掃描刀路，各部分的光潔度非常均勻，對底部曲率變化較大的 R 處的光潔度也很均勻，如圖8所示。

圖8 2D掃描刀路

（4）清角。精加工之后，零件有些拐角位還留有余量，需要清角，但 Master CAM 的清角功能比較差，只能用較小的刀用等高線方式進行清角。而且清角時底部 R 處的刀路不均勻，粗糙度值比較大。如圖9所示。

圖9 MasterCAM的清角

從路徑模擬圖上可以看出，用等高線清角，在曲面斜率變化比較大的位置（比如R位），刀距變化也較大，加工出來的零件粗糙度也較大。

3、用Cimatron進行編程

（1）Cimatron開粗。用直徑30R5mm 的圓鼻刀，Wcut 粗加工的方式進行開粗，程序的參數(shù)設(shè)置在這里不再詳述，刀路模擬顯示如圖10所示。

圖10 刀路模擬顯示

刀路的仿真模擬如圖11所示。

圖11 Cimatron開粗仿真圖

從仿真圖上可以看出，Cimatron開粗時，能有效地清除刀路間距之間的殘余量，在零件上不再留有兩條刀路之間的殘余料。而且刀路在拐角時的 R 值可以任意設(shè)置，這點比Mastercam要好。

（2）Cimatron半精加工。用直徑16R0．8mm 的刀運用等高線方式進行半精加工，但與Mastercam的刀路相比，它不但可以任意設(shè)定拐角位刀路的 R 值，而且 Cimatron 等高線半精加工有一個附加程序功能，它能在刀路加工到平面時，自動產(chǎn)生一個挖槽程序，清除零件平面開粗時留下的余量，使平面的余量與斜面的余量一致，這樣有利于精加工。刀路的模擬顯示如圖12所示。

圖12 Cimatron半精加工路徑模擬

從路徑模擬顯示圖上可以看出，它加工到平面時，自動用挖槽的方式加工平面，減少粗加工時留下的余量，便于精加工。半精加工之后，零件上還有8個小缺口沒有加工，現(xiàn)在需要加工型芯上的8個小缺口，在這里，應(yīng)用外形銑削的加工方式來加工這8個小缺口。首先我們要先通過這8個缺口的中心做一條直線，再用這條直線來進行外形銑削，與MASTERCAM相似。

（3）Cimatron精加工。Cimatron 也是用曲面平行加工的方式加工零件頂部的 R 部分，參數(shù)的設(shè)置不再這里詳述，路徑模擬如圖13所示。

圖13 Cimatron曲面平行加工刀路模擬

從路徑模擬圖上可以看出，Cimatron 平行加工的刀路采用的是分區(qū)域加工的方式，它在加工過程中很少 抬 刀 ，能極大地提高加工的速度 ，這點比Master CAM 要優(yōu)越很多。但在編寫程序時，不能象Mastercam 那樣直接設(shè)定加工的高度，需要程序員做輔助面或輔導(dǎo)線設(shè)定加工范圍 ，這一點不如Master CAM 優(yōu)越。Cimatron 同 Master CAM 一樣，也是用曲面等高線加工的方式加工零件的斜面部分，但與Master CAM相比，它能在等高線加工完之后，用程式的附加程式自動加工零件的平面部分，路徑模擬如圖14所示。

圖14 Cimatron Wcut精加工路徑模擬圖

從路徑模擬圖上可以看出，用 Wcut 等高線精加工時，在曲面斜率變化比較大的位置（比如 R 位），刀距變化也較大，加工出來的零件粗糙度值也較大，這一點不如Master CAM用2D掃描加工。

（4）清角。與 Mastercam 相比，Cimatron 有強大的曲面清角功能，它能自動加工上一刀路沒有加工到的拐角位置，程式的參數(shù)設(shè)置不再詳細，刀路模擬顯示如圖 15所示。

圖15 Cimatron清角刀路

（5）Cimatron的仿真刀路如圖16所示。

圖16 Cimatron的仿真刀路模擬圖

4、用UG進行加工中心編程

（1）開粗。用直徑30R5mm 的圓鼻刀，用“型腔銑”粗加工的方式進行開粗，程序的參數(shù)設(shè)置在這里不再詳述，刀路模擬顯示如圖17所示。

圖17 UG開粗

開粗刀路仿真。從仿真圖 18 上可以看出，運用 UG“型腔銑”開粗時，能有效地清除刀路間距之間的殘余量，在零件上不再留有兩條刀路之間的殘余料。而且刀路在拐角時的R值可以任意設(shè)置，這點與 Cimatron相似，但比Mastercam要好。

圖18 UG開粗仿真模擬

（2）UG半精加工。

a．UG 半 精 加 工（一）：等 高 外 形 加 工 ：用直徑16R0．8mm 的刀運用等高線方式進行半精加工，UG可以自動識別以前工序中沒有加工的殘留部分，殘留部分以上的刀路，它是以區(qū)域優(yōu)先的刀路，殘留部分以下的刀路，它是以層優(yōu)先，這樣的最大優(yōu)點是減少抬刀次數(shù)，提高加工速率，如圖19所示。

圖19 UG半精加工刀路（一）

b．半精加工（二）：半精加工（一）之后，零件上還有8 個小缺口沒有加工，現(xiàn)在用直徑6R0mm 的平底刀運用等高線方式進行半精加工，在這個程序里，UG提供了開放區(qū)域與封閉區(qū)域不同的進刀方式，對于開放區(qū)域，運用直線進刀，對于封閉區(qū)域，運用螺旋進刀方法，既能很好地保護刀具，也能減少編程員做輔助線的勞動，提升勞動效率。如圖20所示，這種刀路，遠遠優(yōu)于Mastercam與Cimatron。

圖20 半精加工（二）

（3）UG精加工刀路。

a．精加工工刀路（一）：用直徑16R0．8 的刀運用等高線方式進行精加工，在這個程序里，UG提供了在同一個程序里，不同的加工深度用不同切削量進行加工，對于曲率變化較大的部分，加工切削量可以小一些，對于曲率變化較小的部分，加工切削量可以大一些，這樣的最大優(yōu)點是保持加工的連續(xù)性，降低加工面的粗糙度，如圖21所示。

圖21 不同深度，切削量不同

b． 精加工刀路（二）：在精加工零件上 8 個小缺口，使用直徑6R3mm，用“固定區(qū)域銑”中的平行加工的方式，使用參數(shù)的設(shè)置不再這里詳述，路徑模擬如圖22 所示。

圖22 固定區(qū)域銑

（4）清角。與Mastercam、Cimatron相比，UG加工的曲面清角功能更強大，程式的參數(shù)設(shè)置不再詳細，刀路模擬顯示如圖23所示。

圖23 UG清角刀路

UG 清平面刀路：在 UG 中，可以運用“平面銑”FACE＿MILLING＿AREA 一次性加工所有選定的平面，而且不需要做輔助平面，而運用Mastercam或Cimatron精加工平面時，需對不同的平面分開編寫程序，而且還需要做輔助線或輔助平面，UG清平面刀路如圖24所示。

圖24 UG清平面刀路

UG 仿真刀路如圖 25 所示

圖25 UG仿真刀路

總結(jié)：3項軟件橫評

Master CAM 的優(yōu)點：

一、Master CAM有非常強大的 2D 功能，使用時快捷、方便，遠遠比其它兩個軟件強。

二、Master CAM 在對一些形狀簡單的零件進行加工時，能根據(jù)零件的曲面變化大小，自動設(shè)定刀路的間距，這一點比Cimatron、UG要強。

三、Master CAM在進行外形加工、挖槽、鉆孔等工作時，可以采用窗選的方式選取所要選取的線與點，而 UG、Cimatron則只能一個接一個的選取，這一方面Master CAM 比 UG、Cimatron 方便。

四、Master CAM 在進行曲面加工時，不需要設(shè)定邊界，就能直接形成刀路，而 Cimatron 則必需要選取邊界才能形成刀路。

五、Master CAM 在進行曲面精加工時，可以通過設(shè)定加工的高度來設(shè)定加工范圍，就能直接形成刀路，而 UG、Cimatron 則必需做輔助邊界或輔助面才能設(shè)定加工范圍。

Cimatron 的優(yōu)點：

一、Cimatron曲面運算速度遠遠超過Master CAM、UG。

二、Cimatron曲面加工時，Cimatron刀路能自動分區(qū)域加工，極大地減少提刀次數(shù)，與 UG 相似，但比Mastercam 強。

三、Cimatron 清角功能非常強大，與 UG 相似，但比Mastercam強。

四、Cimatron 在用 Wcut 加工時，可以任意設(shè)定拐角位刀路的圓弧半徑，與UG相似，但比Mastercam強。

五、Cimatron 用 Wcut 進行粗加工時，刀路能自動清除刀路間隙的殘余量，并且在實際加工時，不會出現(xiàn)空走現(xiàn)象，加工效率比Master CAM強。

六、Cimatron后處理時能自動進行優(yōu)化，后處理程式要比Mastercam小很多。

七、Cimatron仿真模擬的圖形可以保存，也可以截圖、任意角旋轉(zhuǎn)觀看，而且不同刀路之間用不同顏色來區(qū)分，比UG、Mastercam強。

UG 編程的優(yōu)點：

一、UG 運用實體造型，也運用實體編程，實體修改好，再修改編程程序時比較簡單，這個方面比Master CAM、Cimatron 優(yōu)越。

二、在同一個程序里，可以設(shè)定開放區(qū)域與封閉區(qū)域不同的進刀方式，這個方面明顯比 Master CAM、Cimatron 優(yōu)越。

三、運用UG進行等高切削時，可以在一個程序里設(shè)定不同的背吃刀量，減少提刀次數(shù)，減少不同程時，零件表面出現(xiàn)明細的刀痕，這個方面明顯比Master CAM、Cimatron 優(yōu)越。

四、UG在精加工平面時，可以在一個程序里同時加 工 不 同 的 平 面 ，這 個 方 面 明 顯 比 Master CAM、Cimatron 優(yōu)越。

三個軟件運用過程中比較起來，各有優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在Mastercam的2D／2．5D編程功能相當強大，而Cimatron的曲面加工能力又遠遠強于Mastercam，而UG運用實體編程，在加工復(fù)雜零件時，與上述兩個軟件相比，則優(yōu)勢相當明顯，因此在實際加工編程過程中，如果能根據(jù)零件的實際形狀，合理的選擇加工中心編程軟件，既能減輕編程員的工作強度，又能編寫出高質(zhì)量的加工程序。