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        基于CAXA數(shù)控車的曲線零件自動(dòng)編程

        2012-07-30 03:36:26李友松
        關(guān)鍵詞:刀路數(shù)控車床輪廓

        李友松 張 琳

        (西安建筑科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,陜西 西安 710055)

        數(shù)控車床適用于加工具有回轉(zhuǎn)體表面的零件。對(duì)于簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)體零件,一般采用手工編程方式,但一些相對(duì)復(fù)雜的曲線,如橢圓、拋物線等非圓二次曲線的輪廓,手工編程則需要利用宏程序,工作效率較低。這類零件的程序編制一般選擇自動(dòng)編程來(lái)實(shí)現(xiàn),既能提高數(shù)控車削精度又能提高編程效率。

        自動(dòng)編程就是利用計(jì)算機(jī)專用軟件編制數(shù)控加工程序的過(guò)程。CAXA數(shù)控車是我國(guó)自主研發(fā)的一款集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)于一體的數(shù)控車床專用軟件,具有零件二維輪廓建模、刀具路徑模擬、切削驗(yàn)證加工和后置代碼生成等功能。在該軟件的支持下,我們可以較好地解決曲線零件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造問(wèn)題。

        1 零件的設(shè)計(jì)與制造

        在CAXA數(shù)控車中,零件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造分4個(gè)步驟:

        (1)根據(jù)零件的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行零件二維輪廓造型設(shè)計(jì);(2)根據(jù)加工所用的車床及數(shù)控系統(tǒng),設(shè)置車床參數(shù);(3)定義加工參數(shù),生成刀路軌跡圖,進(jìn)行加工軌跡仿真;(4)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行檢查,檢驗(yàn)加工結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。如符合設(shè)計(jì)要求,則根據(jù)加工軌跡直接生成具體數(shù)控車床用加工程序(G代碼);如不符合設(shè)計(jì)要求,則返回第(1)步或第(2)步,重新進(jìn)行輪廓設(shè)計(jì)或加工定義,直到滿足設(shè)計(jì)要求。零件的設(shè)計(jì)與制造流程如圖1:

        圖1 零件的設(shè)計(jì)與制造流程

        2 零件的輪廓造型設(shè)計(jì)

        2.1 坐標(biāo)系的使用

        CAXA數(shù)控車中一般使用的是絕對(duì)直角坐標(biāo)。機(jī)床坐標(biāo)系Z軸相當(dāng)于絕對(duì)坐標(biāo)系X軸,機(jī)床坐標(biāo)系X軸相當(dāng)于絕對(duì)坐標(biāo)系Y軸。

        2.2 曲線零件的輪廓造型

        CAXA數(shù)控車提供了較強(qiáng)的二維平面造型功能。各種應(yīng)用功能通過(guò)菜單條和工具條驅(qū)動(dòng);狀態(tài)條指導(dǎo)用戶進(jìn)行操作并提示當(dāng)前狀態(tài)和所處位置;繪圖區(qū)顯示各種繪圖操作的結(jié)果;同時(shí)繪圖區(qū)和參數(shù)欄為用戶實(shí)現(xiàn)各種功能提供數(shù)據(jù)的交互。具體做法簡(jiǎn)介如下:

        (1)選取XY平面為基準(zhǔn)平面,確定基準(zhǔn)點(diǎn)。

        (2)利用菜單條和工具條的編輯功能,繪制草圖,并確定其封閉。

        3 設(shè)置機(jī)床參數(shù)

        機(jī)床設(shè)置就是針對(duì)不同的機(jī)床、不同的數(shù)控系統(tǒng),設(shè)置特定的數(shù)控代碼、數(shù)控格式及參數(shù),并生成配置文件。生成數(shù)控程序時(shí),系統(tǒng)根據(jù)該配置文件的定義生成用戶所需要的特定代碼格式的加工指令。

        通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)配置參數(shù),后置處理生成的數(shù)控程序可以直接輸入數(shù)控機(jī)床或加工中心進(jìn)行加工,而無(wú)需進(jìn)行修改。如果已有的機(jī)床類型中沒有所需的機(jī)床,可增加新的機(jī)床類型以滿足使用要求,并可對(duì)新增的機(jī)床進(jìn)行設(shè)置。

        機(jī)床參數(shù)配置包括主軸控制、數(shù)值插補(bǔ)方法、補(bǔ)償方式、冷卻控制、程序起停及程序首尾控制符等。

        4 零件的加工仿真

        4.1 定義刀具參數(shù)

        根據(jù)零件形狀及加工要求,定義零件加工所用刀具。包括刀具半徑、刀刃半徑、刀桿長(zhǎng)度等參數(shù)。在“應(yīng)用”菜單下“數(shù)控車”子菜單區(qū)選取“刀具管理”菜單項(xiàng),系統(tǒng)彈出刀具庫(kù)管理對(duì)話框,可按自己的需求添加新的刀具、對(duì)已有的刀具參數(shù)進(jìn)行修改、更換使用當(dāng)前刀等。

        4.2 生成刀路圖模擬加工

        零件加工軌跡圖指的是刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡,是生成數(shù)控機(jī)床加工代碼的前提,包括加工方式、切削用量等參數(shù)的確定。零件加工軌跡定義的好壞直接影響到零件的加工質(zhì)量??刹捎萌缦路椒▽?duì)曲線進(jìn)行加工軌跡定義。

        (1)輪廓粗車。該功能用于實(shí)現(xiàn)對(duì)工件外輪廓表面、內(nèi)輪廓表面和端面的粗加工,用來(lái)快速清除毛坯的多余部分。

        (2)輪廓精車。實(shí)現(xiàn)對(duì)工件外輪廓表面、內(nèi)輪廓表面和端面的精加工。做輪廓精車是要確定被加工輪廓,即加工結(jié)束后的工件表面輪廓,被加工輪廓不能閉合或自相交。

        (3)加工軌跡仿真模擬。拾取加工輪廓及毛坯輪廓,確定進(jìn)退刀點(diǎn)生成刀路圖,選擇刀路確定后進(jìn)行模擬加工。

        5 后置處理

        圖2 工藝品葫蘆輪廓

        按照當(dāng)前機(jī)床類型的配置要求,把已生成的加工軌跡轉(zhuǎn)化為G代碼數(shù)據(jù)文件,即CNC數(shù)控程序。生成實(shí)際加工用的G代碼后,在數(shù)控車床和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)的前提下,分別在數(shù)控車床和計(jì)算機(jī)上將兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崊f(xié)議設(shè)置好后,就可以進(jìn)行實(shí)際加工了。

        6 實(shí)例

        (1)工藝品葫蘆的輪廓設(shè)計(jì)。根據(jù)要求用CAXA數(shù)控車軟件將工藝品葫蘆輪廓繪出,如圖2

        (2)設(shè)置車床參數(shù)。根據(jù)實(shí)際機(jī)床型號(hào)類型,將車床選為華中數(shù)控。并配置主軸控制、數(shù)值插補(bǔ)方法、補(bǔ)償方式、冷卻控制、程序起停及程序首尾控制符機(jī)床參數(shù)等。

        (3)葫蘆的加工仿真。根據(jù)葫蘆的形狀,選擇加工所用刀具為外輪廓車刀。刀具前角80.000,刀具后角50.000。使用輪廓粗加工方式,拾取加工輪廓及毛坯輪廓,確定進(jìn)退刀點(diǎn)生成刀路圖,選擇刀路確定后進(jìn)行模擬加工。

        (4)后置處理。按照華中數(shù)控車床的配置要求,把已生成的加工軌跡轉(zhuǎn)化為G代碼數(shù)據(jù)文件,部分如下:

        結(jié)語(yǔ)

        在數(shù)控編程中,對(duì)于具有復(fù)雜曲面的回轉(zhuǎn)體零件,利用CAXA數(shù)控車軟件進(jìn)行輪廓設(shè)計(jì)、仿真模擬,到最終生成程序代碼的自動(dòng)編程可以突破手工編程的局限性,避免手工編程時(shí)繁瑣的節(jié)點(diǎn)計(jì)算工作,提高工作效率及質(zhì)量。

        [1]熊雋.CAXA數(shù)控車自動(dòng)編程注意要點(diǎn)及難點(diǎn)解析[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2011,(6).

        [2]顧麗敏,黃時(shí)煒.基于CAXA數(shù)控車的特殊弧形零件的自動(dòng)編程[J].機(jī)床與液壓,2011,(6).

        [3]北京北航海爾軟件公司.CAXA-ME使用說(shuō)明書[G].北京:北京北航海爾軟件公司,2003.

        [4]范悅.CAXA數(shù)控車實(shí)例教程(第2版)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.

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