Báo cáo khoa học: "Phân tícH tính năng và ứng dụng của Mastercam Phần mềm thiết kế công nghệ cho các máy CNC" pps

Phân tícH tính năng v ứng dụng của Mastercam
Phần mềm thiết kế công nghệ cho các máy CNC


TS. Trần vĩnh hng
Bộ môn Thiết kế máy
Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT

Tóm tắt: Phần mềm CAM l một nhu cầu rất cấp thiết của những doanh nghiệp có sử
dụng máy CNC. Bi báo giới thiệu Mastercam l phần mềm thiết kế công nghệ cho các máy
CNC.
Summary: CAM Software is of great demand to businesses owning CNC machines. This
article presents Mastercam as a kind of software of technical designing for CNC machines.

i. mở đầu
Những năm gần đây việc ứng dụng công
nghệ CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các
sản phẩm công nghiệp ngày càng phổ biến ở
Việt Nam. CAD (Computer aided design) là
máy tính trợ giúp thiết kế, CAM là máy tính trợ
giúp chế tạo. CAD và CAM nối ghép với nhau
trở thành một loại hình công nghệ cao, một
lĩnh vực khoa học tổng hợp của cơ khí - tin học
- điện tử - tự động hoá. Cùng với sự phát triển
của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã đợc
ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp, vì
nó là công cụ giúp các nhà thiết kế và chế tạo
sản phẩm có hiệu quả để tăng năng suất lao
động, giảm cờng độ lao động và tự động hoá
quá trình sản xuất, nâng cao chất lợng và hạ

giá thành sản phẩm.
Hiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ
thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp đợc
phát triển rất nhanh chóng. Nó đã tạo nên sự
liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo
trong lĩnh
vực cơ khí. Xu thế hiện nay các nhà kỹ thuật
phát triển chủ yếu là hệ thống CAD/CAM tích
hợp. Những phần mềm CAD/CAM tích hợp
đợc sử dụng phổ biến hiện nay nh:
Mastercam, Edgecam, SoLidcam, Delcam,
Surfcam, Vercut, Topmold, Cimatron,
CATIA/AutoNC, Pro/Engenicer, Hypercam, v.v
ii. những khả năng của mastercam
2.1. Khả năng thiết kế các chi tiết gia
công (Mastercam Design)
Mastercam là một phần mềm CAD/CAM
tích hợp. Một trong các yếu tố quan trọng là
phải thiết kế chính xác các chi tiết cần gia
công. Trong Mastercam có môdul Mastercam
Design đảm nhận phần thiết kế nh những
phần mềm CAD độc lập khác. Giao diện
chung của Mastercam có dạng:
Giao diện có 3 phần chính
Thanh công cụ:
- Menu chính:

Analyze: phân tích đối tợng
Create : tạo đối tợng
File : quản lý tệp

Modify : sữa chữa đối tợng
Xform : các thao tác trên đối tợng
Delete : xoá đối tợng
Screen : thiết lập thông số hiển thị, vẽ
Solids : vẽ khối đặc
Backup : trở về menu trớc đó
Main menu: trở về menu chính
- Menu thứ cấp:
Z : cao độ mặt phẳng vẽ
Color : màu hiển thị đối tợng
vẽ
Level : lớp quản lý đối tợng
Style/Width: kiểu và bề rộng nét vẽ
Groups : quản lý đối tợng theo nhóm
Mask : đánh dấu đối tợng, nhóm
hoặc lớp
Cplane : mặt phẳng để vẽ đối tợng
Gview : mặt phẳng quan sát đối tợng
Trong chức năng thiết kế có ba phần cơ bản
2.1.1. Phần thiết kế các đờng hình học
trong mặt phẳng 2D gồm các nhóm lệnh
+ Nhóm các lệnh vẽ các đờng hình học:
Point: vẽ điểm, Line: vẽ đờng thẳng,
ARC: vẽ cung tròn, Rectangle: vẽ hình chữ
nhật, PolyGon: vẽ đa giác đều, Ellipse: vẽ
elíp, LETTERS: tạo chữ, Bound Box: tạo
đờng biên dạng phôi, GEAR: vẽ bánh răng,
FPLot: vẽ các đờng cong toán học, Spline:
vẽ đờng cong tự do, Curve: tạo đờng trên
bề mặt khối.

+ Nhóm các lệnh hiệu chỉnh:
Fillet: uốn cung tròn (vẽ góc lợn) giữa
hai đờng, Trim: cắt bỏ phần thừa của đờng,
Break: cắt bỏ một đoạn trên một đờng
không cần đờng giới hạn, Extend: kéo dãn
một đờng, NCVTOARCS: chuyển đờng
SPLINE thành đờng ARC, X TO Nurbs:
chuyển đờng ARC thành đờng NURBS
(đờng tự do), Chamfer: vát cạnh, Delete:
xoá hình vẽ, Analyse: phân tích, thông tin về
các đối tợng.
+ Nhóm các lệnh hỗ trợ vẽ:
MIRROR: vẽ đờng đối xứng, Rotate:
xoay hình đi một góc, Scale: thay đổi tỷ lệ,
kích thớc hình vẽ theo hai phơng x, y bằng
nhau, Scale xyz: thay đổi kích thớc hình vẽ
theo 3 phơng x, y, z khác nhau, Translate:
dịch chuyển hình vẽ, Offset: vẽ các đờng
song song, Ofsctour: tạo đờng song song
với đờng biên dạng, Stretch: kéo dãn
đờng, Roll: cuộn mặt phẳng.
Qua các nhóm lệnh trình bày ở trên,
chúng ta thấy nó có đầy đủ và có phần vợt
trội hơn các nhóm lệnh vẽ 2D (mặt phẳng)
trong AutoCAD. Tên lệnh và cách thức sử
dụng cũng tơng tự nh AutoCAD.
2.1.2. Phần thiết kế các bề mặt
(Surface) trong không gian 3D gồm các
nhóm lệnh
+ Nhóm các lệnh vẽ bề mặt:

Sweep: Tạo bề mặt phẳng bằng cách
quét các biên dạng quanh đờng dẫn,
Revolve: tạo bề mặt tròn xoay, Loft: nối
các biên dạng theo đờng cong để tạo thành
mặt cong, Ruled: nối các biên dạng theo các
đờng thẳng gãy khúc để tạo thành mặt cong,
Draft: đùn một biên dạng thành mặt,
Coons: tạo bề mặt bằng cách xác định một
mặt lới của các đờng giao nhau, Primitive:
tạo các bề mặt cơ bản bao gồm Cylinder
(bề mặt trụ) cone (bề mặt nón) Block (bề
mặt hình hộp lập phơng) Sphere (bề mặt
cầu) Torns (bề mặt xuyến) Extrusion (đùn
biên dạng thành mặt), From Solid: tạo bề

mặt đồng dạng với bề mặt đã có.
+ Nhóm các lệnh hiệu chỉnh bề mặt.
Offset: tạo các bề mặt song song với bề
mặt gốc, Fillet: tạo bề mặt cong nối với hai
bề mặt, Trim Extend: cắt và kéo dãn bề
mặt, 2 Surface BLND: nối hai bề mặt, 3
Surface BLND: nối ba bề mặt, Fillet BLND:
nối ba bề mặt bằng các mặt cong có bán kính
xác định trớc.
2.1.3. Phần thiết kế các khối đặc
(Solids) trong không gian 3D gồm các
nhóm lệnh
+ Nhóm các lệnh vẽ khối đặc
Extrude: tạo khối bằng cách đùn biên
dạng theo hớng vuông góc với biên dạng,

Revolve: tạo khối bằng cách xoay biên dạng
quanh một trục, Sweep: tạo khối bằng cách
đùn biên dạng theo trục cong bất kỳ, Loft:
tạo khối bằng cách nối hai biên dạng bất kỳ,
Primitives: tạo các khối cơ bản gồm
Cylinder (khối trụ) Cone (khối nón) Block
(khối hộp) Sphere (khối cầu) Toru (khối
xuyến).
+ Nhóm các lệnh hiệu chỉnh khối đặc
Draft faces: thay đổi góc nghiêng bề
mặt, Boolean: hợp khối, trừ khối, giao khối,
Chamfer: vát cạnh các khối, Fillet: tạo
cung tròn ở hai cạnh khối đặc, Shell: tạo vỏ
hộp từ khối đã có, Trim: cắt các khối,
SolidsMGR: quản lý các khối.
2.2 Khả năng thiết kế công nghệ gia
công cho máy phay CNC
Trong phần mềm CAM ngoài tính năng
thiết kế dễ dàng các bề mặt gia công, nó phải
thể hiện đợc khả năng thiết kế gia công cho
bao nhiêu loại máy phay CNC với các hệ điều
khiển khác nhau. Do đó điều trớc tiên chúng
ta phải biết đợc sản phẩm thiết kế trên phần
mềm Mastercam có chuyển sang điều khiển
đợc cho máy CNC mà chúng ta đang sử
dụng hay không? Khả năng đó đợc thể hiện
trong phần Post Processor:

- Change Post: chọn hệ điều khiển của máy CNC
- NCI file : tạo tệp NCI

- NC file : tạo tệp NC cho máy CNC
Change post: xuất hiện bảng thoại

- Send: chuyển trực tiếp dữ liệu chơng trình


NC đợc tạo tới máy CNC, nếu có sự kết nối
máy tính với máy CNC.
Ch
Đặ
t tên tệp NC, nhấn Save. Chơn
g
trình
NC đ
ợ
c t
ạ
o có cấu trúc mã lệnh ứn
g
với hệ
điều khiển đợc chọn:
ọ
n tên tệp ứn
g
với hệ điều khiển của
máy CNC, chọn Open.
Bảng 1. Các hệ điều khiển của máy phay CNC
Hệ điều khiển /
phiên bản
Tên tệp lu

trong post
Tên máy CNC Diễn tả post
1 2 3 4
Generic fanuc MP_EZ Generic fanuc Generic fanuc3 axis mill post
Generic MILLM. Set Generic
Generic metric setup sheet for
mill version 7
Meldus 520 - AM MP 520 AM Mitsubishi Mitsubishi meldus 520 (fanuc OM)
Acramatic 2100E MPA 2100E Cincitatti lancer 1000 Cincinatti lancer 1000 mill (DLR)
Generic MPAB 7320 Generic Alan bradley
Millpwr MPACU RT Acu rite Acu rite millpwr post
N.E. electronics AMC 4 MPAMC 4 c.r.onsrud cnc router Post for onsrud 3 axis w. AMC 4 router
Series 1100 MPAN 112X anilam Anilam series 1100
Series 1000M MPAN 113X Anilam Anilam series 1000M
Flame cutter MPANORAD Anorad Anorad flame cutter
312 MPBOS 312 Bostomatic Bostomatic 312
Bostomatic SPC MPBOSS 4X Bostomatic model 4 axis mill with y/ a interchange
II CNC 14-40 And manual tool
Boss 10 MPBOSS 10 Bridgeport Bridgeport boss10
Boss 5 MPBOSS 5 Bridgeport Bridgeport boss 9
Boss 6 MPBOSS 6 Bridgeport Bridgeport boss 6 poss
Boss 9 MPBOSS 9 Bridgeport Bridgeport boss 9 poss
GENERIC MPBOSTO BOSTON DIGITAL BOSton digital 3-axis
VTC-325 MPBRGMST BURGMASTER Burgmaster vtc 325 post
GENERIC MPBURNY BURNY Burny mill post
M-SERIES MPCENM4 CENTROLD Centrold m-series post
5 MPCENT5 CENTURION Centurion 5 mill post
MILACRON MPCIN850 CINCINNATI Cincinnati milacron 850
S1400 MPCRU14 ANILAM Anilam s1400
CRUSADER MPCRUG ANILAM Anilam crusader

1 2 3


4
DYNAMYTE2400C MPD2400C DYNAMYTE Dynamyte 2400c post
GENERIC MPDECK DECKEL Deckel (drilling sub programs)
GENERIC MPDECKH DECKEL Deckel GENERIC
DELTA 40 50 & 60
CONTROL
(EIA/ISO FORMAT)
MPDELT40 GENERIC DYNAPATH
Eia/iso post for delta 40, 50 &
60 dynapath
DIALOG 11 MPDIA11 DIALOG 11 Dialog 11 post
11 MPDIA11A DIALOG Dialog 11
DYNA
MECHTRONICS
2400
MPDM24UX
DYNA MECHTRONICS
2400
Dyna mechtronics 2400 mill
post
DX32 MPDX32 BRIDGEPORT Bridgeport dx32 post
2400 MPDYNA24 DYNAMYTE Dynamyte 2400
SYSTEM 10/20 MPDYPTH DYNAPATH GENERIC dynapath system 10/20 post
GENERIC MPEMCO4 EMCO Emco post
Ez-track sx Mpeztrak Bridgeport Bridgeport ez-track
F1 Mpf1 Emco Emco f1 post

GENERIC eadal
(format 2)
Mpfadal2 GENERIC fadal
GENERIC fadal vmc mill post
(Format 2)
GENERIC fanuc Mpfan GENERIC fanuc GENERIC fanuc mill post
Flascut cnc v1 Mpflash1 Flascut cnc GENERIC mill post for flashcut cnc
Numeripath 8000 Mpg&l Guidings& lewis File for g&l 8000
Ge 1050 Mpge1050 Allen-bradley Allen-bradley ge 1050 mill post
GENERIC Mphaas Haas GENERIC haas mill post
442p Mpheian Heian Heian 442p mill post
Heidenhain Mpheid Heidenhain GENERIC heidenhain 3 axis post
GENERIC
heidenhain tnc (Iso)
Mpheid-1 GENERIC heidenhain
GENERIC heidenhain tnc iso
mill post
Ultimax 2 Mphur Hurco Hurco km3p ultimax 2 post
Ability systems Mpindex Endexer lpt
Stepper motor control thru
indexer lpt ver 3.18
GENERIC Mpkt Kearney & trecker Kearney & trecker
Plasma cutter Mplinde Linde Linde plasma cutter
Router Mpmagnum Magnum
Magnum technology wood routers
& supermax mill centroid version
Maho Mpmahoxy maho Maho xy mill post
Maho Mpmahoxz Maho Maho xz mill post
Maho Mpmahoyz maho GENERIC maho y-z plane post
GENERIC Mpbosto Boston digital Boston digital 3-axis

Vtc-325 Mpbrgmst Burgmaster Burgmaster vtc-325 post
GENERIC Mpburny Burny Burny mill post
m-series Mpcenm4 Centroid GENERIC centroid m-series post
5 Mpcent5 Centurion Centurion 5 mill post
Milacron Mpcin850 Cincinnati Cincinnati milacron 850
S1400 Mpcru14 Anilam Anilam s1400
Crusader Mpcrug Anilam Anilam crusader
Dynamyte 2400c Mpd2400c Dynamyte Dynamyte 2400c post
GENERIC Mpdeck Dekel Deckel (drilling sub programs)
GENERIC Mpdeckh Deckel Deckel GENERIC
Delta 40, 50 & 60
control (eia/iso format)
Mpdelt40 GENERIC dynapath
Eia/iso post for delta 40, 50, &
60 dynapath
Dialog 11 Mpdia11 Dialog 11 Dialog 11 post
11 Mpdia11a Dialog Dialog 11
1 2 3
Trong phần điều khiển gia công phay có
đầy đủ các trợ giúp để thực hiện gia công tự
động một bề mặt phức tạp của chi thiết, trên
cơ sở đã thiết kế đợc chi tiết chính xác.

2.3. Khả năng thiết kế công nghệ gia
công cho máy tiện CNC
Ngời thiết kế phải tìm đợc sự phù hợp
của Mastercam với hệ điều khiển máy tiện
CNC mà chúng ta đang sử dụng. Công việc
này cũng tìm đợc trong phần Post Processor:
4

Dyna mechtronics 2400 Mpdm24ux Dyna mechtronics 2400 Dyna mechtronics 2400 mill post
Dx 32 Mpdx32 Bridgeport Bridgeport dx32 post
2400 Mpdyna24 Dynamyte Dynamyte 2400
System 10/20 Mpdypth Dynapath GENERIC dynapath system 10/20 post
GENERIC Mpemco4 Emco Emco post
generic (m32 / m
plus / Tusion)
mpmazakm Generic mazak generic mazak eia mill post
multicam generic mpmcam multicam
multicam generic 3 axis g & m
code mill post
generic meldas mpmeldas generic mitsybishi
generic mitsubishi meldas mill
post w/ high speed options
fanuc 18mb mpmoore moore 450 cp moore jig grinder
NPT CP OR LP
systems
mpnwprec
generic new precision
technologies (NPT) systems
three axis npt post processor
generic osp 5000M
OSP 7000M & U100M
mpokuma generic okuma generic okuma mill poss
OMAX mpomax omax omax abrasive water jet ord post
OSP 5000 mposp okuma okuma ost 5000 post
OSP 5000 4 AXIS mposp4 okuma okuma osp 5000 4 axis post
OSP 7000M mposp 7 okuma generic okuma ost 7000m mill post
positool mposi generic positool mill post
Prototrak mx 2 mprptmx2 prototrak mx2 2 axis post for prototrak mx2

mx3 mprotmx3 prototrack prototrak mx3
servo impact mini mill mpser vo1 servo impact mini mill servo impact mini mill
swinc II mpsund80 sundstrand sundstrand ser 80 swinc II
wystem 10 mpsys10 dynapath dynapath system 10
terra mpterra terra terra mill post
Tiger 3 mptoger 3 sharnoa sharnoa tiger 3
Tiger 4 mptoger 4 sharnoa tiger 4 sharnoa tiger 4 mill post
jouneyman 2 uvr c mptree tree file for journeyman 2 uvr c
generic mptriac triac triac generic mill post
12 mpunidex unidex unidex 12 mill post
generic acramatic/
vicker s 2100
generic cincintati
milacron/ vickers
generic acramatic/ vickers 2100
mill post
mpvick rs
teammate 6400 mp viking p& W viking p & w viking teammate 6400
western egravers
supply
vision engraving &
routing machine
3 axis hpgl type post for vision
engraving
mpvision
yasnac 1 - 80 mpy a s80m kit amura kitamura mycenter / yasnac 1 - 80 post
generic yasnak mpyasnak generic yasnak generic yasnak mill post


Change Post: chọn hệ điều khiển của máy CNC

NCI file : tạo tệp NCI
NC file : tạo tệp NC cho máy CNC

Send: chuyển trực tiếp dữ liệu chơng
trình NC đợc tạo tới máy CNC, nếu có sự kết
nối máy tính với máy CNC
Chọn tên tệp ứng với hệ điều khiển của
máy CNC, chọn Open
Để biết đợc tệp ứng với hệ điều khiển
nào, thực hiện:
Vào File, Edit, PST xuất hiện bảng thoại:

Chọn tên tệp cần hiển thị thông tin:

Control name : tên hệ điều khiển
Sau khi thiết lập các thông số cần thiết,
nhấn OK xuất hiện bảng thoại:

Đặt tên tệp NC, nhấn Save. Chơng trình
NC đợc tạo có cấu trúc mã lệnh ứng với hệ
điều khiển đợc chọn:

Mastercam thích hợp đợc 13 hệ điều
khiển của các máy tiện CNC. Xem bảng 2.

Bảng 2. Các hệ điều khiển của máy Tiện CNC
Hệ điều khiển/
phiên bản
Tên tệp lu
Tên máy CNC Diễn tả post

trong post
generic fanuc mpl ez generic fanuc generic fanuc 2 axis lathe post
generic fanuc 2 axis lathe post
with canned cycles
generic fanuc mpl gen generic fanuc
generic post for cincinnati
milacron w/ 850 sx control
850 SX mpl 850sx cincinnati
EZ path sz mpl ezpth bridgeport absolute post for single turret ez path l
generic fanuc mplfan generic fanuc generic fanuc lathe c- axis post
light mplight light light mill post
fanuc ot mplokuhw okuma howa okuma howa w/ fanuc ot lathe c- axis post
osp 7000 mp lokuma okuma generic 2 axis okuma/ w lap3 cycles
generic mplomni omni turn generic 2 axis la the post with canned cycles
yasnac 2000g mpltl 3 yc mori seiki tl3 mori seiki tl3 w / yasnac 2000 lathe post
fanuc 6t mpltl 56T mori seiki tl5 mori seiki tl5 w / fanuc 6t lathe post
t - p l u s M P L T P L s m a z a k mazak eia / iso post processor w/ canned cycles
t-plus mpltplsc mazak mazak eia/ iso post processor w/ c axis
Để thực hiện các nguyên công gia công tiện, Mastercam có đầy đủ các chức năng để thực
hiện gia công tự động một chi tiết phức tạp trên máy tiện.
2.4. Khả năng thiết kế công nghệ gia công cho máy cắt dây (Wire)
Cũng giống nh phay, tiện, trong phần cắt dây của Mastercam cũng phải tìm đợc hệ điều khiển
phù hợp cho máy cắt dây mà chúng ta đang sử dụng. Phần này có thể tìm thấy ở mục: Pos Processor.
Mastercam thích hợp đợc 8 hệ điều khiển của máy cắt dây (xem bảng 3). Một trong những
u điểm của máy cắt dây là có thể cắt đợc những biên dạng của chi tiết có độ cứng bất kỳ. Mọi
hỗ trợ điều khiển máy cắt dây đều đợc thực hiện trên Mastercam một cách dễ dàng.
Bảng 3. Các hệ điều khiển của máy cắt dây CNC
Hệ điều khiển/
phiên bản
Tên tệp lu

Tên máy CNC Diễn tả post
trong post


agievision mpwagevo
excellence / evolution/
challenge/ classic
agie vision post
agie ac123 mpwagie agie generic agie wire post
fanuc 16 mpwfanuc fanuc fanuc wite post, generic
fanuc mpwhitchi Hitachi hithachi/ fanuc post
h- series mpwmts-h Mitsubishi mitsubishi h seeries post
prima wire mpwprima prima prima wire post for ona america edm wire
robofil 300/310 charmilles robofil 300/ 310
mpwrobo charmilles
500/510 500/510 post
a350w mpwsd350 sodick sodick a 350w post
iii. Kết luận
Mastercam là một phần mềm CAD/CAM tích hợp. Nó đợc sử dụng tiện lợi để thiết kế công
nghệ cho các máy CNC phay, tiện, cắt dây. Tuy nhiên để sử dụng tốt Mastercam, ngời kỹ s
phải có kiến thức về công nghệ chế tạo truyền thống và kỹ năng thiết kế trên máy tính.

Tài liệu tham khảo
[1]. CNC Software: Mastercam.
[2]. Trần Vĩnh Hng, Trần Ngọc Hiền. Mastercam Phần mềm thiết kế công nghệ cho các máy CNC