毛獻忠

齊河縣機械廠

摘要：現(xiàn)代機械設(shè)計與制造領(lǐng)域中，數(shù)控加工自動編程（Automatic Programming，簡稱AP）和計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，簡稱CAD）已得到廣泛運用，在科技發(fā)展的帶動下實現(xiàn)了工藝設(shè)計自動化與計算機輔助設(shè)計以及輔助制造一體化。車削數(shù)控加工過程中可以使用VBA的機械加工方法對機械零件進行三維實體造型，這樣可以有效實現(xiàn)車削數(shù)控加工過程中的設(shè)計與制造自動化，對縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約人力以及物力資源有著重要意義。本文對基于AUTOCAD的三維建模在車削數(shù)控加工上的應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：AUTOCAD；Master CAD軟件；刀具路徑

1、前言

現(xiàn)階段CAD/CAM軟件已廣泛運用到數(shù)控領(lǐng)域，并且部分應(yīng)用軟件已實現(xiàn)了二維繪圖、三維建模、刀具路徑模擬、數(shù)控編程以及仿真模擬加工等多種功能于一身，簡潔的圖形界面和清晰的菜單結(jié)構(gòu)可以幫助操作人員更好使用。由于基于AUTOCAD的三維建模對PC平臺的低性能要求和靈活的性價比，使其在我國數(shù)控加工領(lǐng)域中有著十分廣闊的應(yīng)用前景，在機械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)階段，功能強大的繪圖軟件已取代了繁瑣的手工繪圖，高度的機械制造自動化已基本取代傳統(tǒng)的產(chǎn)品加工工序，對提高產(chǎn)品的精讀和縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期有著重要意義。基于此因，本文對基于AUTOCAD的三維建模軟件在車削數(shù)控加工中的實際應(yīng)用進行研究。

2、車削數(shù)控加工編程

PING是一個具有幾何定義和2、4軸等功能的數(shù)控自動編程系統(tǒng)，一般都使用在零件的圖形定義、加工等環(huán)節(jié)的自動編程，例如，機械制造、塑料制品制造過程中，可以對零件的復(fù)雜輪廓、型腔數(shù)控銑、點位鉆、鉸、鏜、攻絲、車削、線切割以及激光切割等加工工序的編程?；贏UTOCAD的三維建模軟件具有常用零件定義功能、刀位路徑優(yōu)化功能、后置處理功能等，而且其系統(tǒng)的核心算法在使用過程中先進、可靠，可以對凸輪、齒輪等常用標準件進行自動繪圖，根據(jù)操作人員的特定要求對標準件進行相應(yīng)的校核計算。系統(tǒng)中可靠的算法可以直接處理任意復(fù)雜的型腔邊界、刀具軌跡以及輪廓等，可以有效避免車削數(shù)控加工中的過切工件，軌跡計算過程中充分考慮了工藝、刀具切入、切削停頓、粗精加工、最短換刀、精度等多方面因素，對提高數(shù)控加工中的工作效率、軟件精度、合理切削量有著重要作用。

3、三維建模軟件在車削數(shù)控加工中的實際應(yīng)用

3.1輪廓加工設(shè)置

車削數(shù)控加工中零件的輪廓加工主要包括車端面和粗、精加工，設(shè)置刀具路徑之前要確定工件毛坯的大小，所以可以在Job Setup對話框中根據(jù)零件的最終尺寸進行設(shè)置，在確定毛坯左下角點、右上角點后要選取所加工的外圓柱表面，并要使用邊界線（Outer Boundary）對走刀的區(qū)域進行限制，這樣對提高車削數(shù)控加工中的走刀效率有著重要作用。系統(tǒng)可以根據(jù)所使用的刀具自動設(shè)置加工參數(shù)，但是在實際應(yīng)用中有部分參數(shù)不符合生產(chǎn)的實際需求，所以在使用前要對每個項目進行重新設(shè)置，最后需要根據(jù)在加工過程中是否允許底切來設(shè)置其參數(shù)。精車加工過程中不僅要設(shè)置共有的工藝參數(shù)，同時也要根據(jù)工藝實際需求設(shè)置1組精車加工特有的工藝參數(shù)，這樣才能保證零件的整體加工效果可以滿足其設(shè)計要求。

3.2切槽加工設(shè)置

我們可以從系統(tǒng)的Tool paths中進入到切槽選項（Lathe Groove），根據(jù)零件的實際加工要求來選取相應(yīng)的槽，Master CAM在運行過程中可以沿著任意一個角度車削徑向槽，并可以利用1個點或多個點對待加工的槽進行準確定義，所以可以避免了切槽加工過程中對槽需要構(gòu)造幾何形狀的環(huán)節(jié)，在設(shè)置后，系統(tǒng)可以自動生成切槽刀具的加工路徑。

3.3螺紋加工設(shè)置

本文中所介紹的Master CAM車削軟件在使用過程中，其具備完整的螺紋加工功能，主要包括螺紋查表、多頭螺紋加工以及螺紋直徑自動計算等多項功能，我們可以在Toolpaths中選取到Thread選項，通過這一選項可以根據(jù)需求設(shè)置每毫米長度上螺紋的數(shù)量、螺紋的螺距、螺紋小徑以及螺紋大徑等，系統(tǒng)也可以在操作人員輸入螺紋基本大徑后自動計算出螺紋小徑。

3.4鉆孔加工設(shè)置

Master CAM軟件在車削數(shù)控加工中，為操作人員提供了20余種鉆孔形式，其主要包括7種標準形式和13種用戶自定義形式，操作人員不僅需要設(shè)置共有的刀具參數(shù)，同時也要根據(jù)零件的實際需求來設(shè)置1組鉆孔刀具路徑特有的參數(shù)。

3.5截斷加工設(shè)置

截斷加工會根據(jù)實際需求生成1個垂直的刀具路徑對工件進行切削，系統(tǒng)在運行過程中需要通過選取1個點來定義車削的起步位置，然后需要設(shè)置共有刀具參數(shù)和1組截斷車削刀具獨有的參數(shù)，我們可以在Toolpaths中選取Cutoff選項，在設(shè)置好截斷坐標后其會默認使用徑向車削的切槽刀，并且根據(jù)實際工作要求自動生成刀具的加工路徑。

4、基于AITOCAD的車削控制

金屬車削是一個十分復(fù)雜的過程，包含了很多物理機理現(xiàn)象，例如，切削力、切削熱、刀具磨損以及工件表面質(zhì)量等，而這些因素在實際生產(chǎn)中都會影響到切削量，而基于AUTOCAD的三維建模軟件可以將這些軟件充分考慮其中，其主要將某種類型的切削看作為一個整體，再將其分割細化并抽象出一系列的切削原型。金屬切削過程中被切削的金屬在實際上存在剪切變形和擠壓變形等過程，而剪切變形的大小會直接影響到切削變形系數(shù)，在剪切變形過程中金屬將產(chǎn)生相對滑移，可以通過下述公式對滑移量進行計算

ε=cosγo/sinφ ·cos（φ –γo）

式中剪切角為

Φ=π/4-β/2+γ/2

而整個剪切變形的變形細數(shù)為

ζ=cos（φ –γo）/sinφ

從上述公式中我們可以發(fā)現(xiàn)摩擦角也會對切削的變形產(chǎn)生直接影響，同時也可以證明凡是可以影響摩擦系數(shù)的因素都會影響到切削的變形，從而對車削數(shù)控加工中切削量帶來很多影響。本文中所提到的基于AUTOCAD的三維建模程序在設(shè)計工程中便充分考慮這一點，其可以根據(jù)上述影響切削形成的各項主要因素進行自動調(diào)整，對工件材料性能參數(shù)、切削速度、切削厚度、進給量以及車刀的幾何形狀特征都可以進行充分考慮，從而通過計算獲取最佳切削量。

5、結(jié)語

采用基于AUTOCAD的三維建模軟件可以創(chuàng)建零件模型，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置自動生成數(shù)控代碼并傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備，操作人員在車削數(shù)控加工中只需要做好工件的裝夾和輸入刀具參數(shù)等工作，車削數(shù)控加工機床便可以按照編制好的程序進行零件加工?；贏UTOCAD的三維建模軟件不僅可以提高車削加工的工作效率，更可以輕松完成一些形狀復(fù)雜的零件加工，對促進機械設(shè)計與制造領(lǐng)域在新時期的發(fā)展有著重要意義。

參考文獻：

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