■ 馬鋼集團姑山礦業(yè)公司機制公司 (安徽馬鞍山 243184 ） 曹 靜

■ 皖江職業(yè)教育中心學(xué)校 (安徽馬鞍山 243000） 庾 鵬

計算機自動編程就是利用計算機專用CAM軟件實現(xiàn)以人機交互圖形方式完成零件幾何圖形數(shù)字化、軌跡生成與加工仿真到數(shù)控程序生成全過程。目前，比較流行的數(shù)控車床CAM軟件有CAXA數(shù)控車、MasterCAM數(shù)控車及UG等。其中，CAXA數(shù)控車是我國自主研發(fā)的一款集計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）于一體的數(shù)控車床專用軟件，它具有操作簡單、過程形象生動、出錯幾率低等特點，近年來被機械制造類企業(yè)及各省、市技能大賽廣泛采用。下面通過一個復(fù)雜曲面零件來介紹CAXA數(shù)控車自動編程在異形螺紋加工中的應(yīng)用。

1. 零件分析

圖 1

如圖1 所示，橢圓長半軸a=4 0 m m，短半軸b = 2 0 m m ， 橢 圓 方 程 為z2/402+x2/202=1，其上有牙型角為60°、螺距3mm、深0.8mm、長度24mm的三角形螺旋槽。

2. 手工編程思路及難點分析

在常見的數(shù)控系統(tǒng)中，可以直接采用G01、G02及G03等指令做直線或圓弧切削運動，對于橢圓、雙曲線等非圓曲線，編程人員只有通過一定的數(shù)學(xué)處理，用直線或圓弧去逼近非圓曲線，或者用宏程序編程進行加工，這些方法在實際加工過程中，存在以下不足：

（1）采用直線或圓弧逼近非圓曲線時，曲線的精度取決于節(jié)點數(shù)量，節(jié)點越多，精度越高，但計算就越復(fù)雜，程序也越長，還必須借助計算機輔助處理數(shù)據(jù)。

（2）采用宏程序編程涉及到復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算、曲線數(shù)學(xué)方程到參數(shù)方程的轉(zhuǎn)換、變量設(shè)定、程序語言結(jié)構(gòu)設(shè)定，坐標平移變換等多種復(fù)雜處理方法，工作效率較低且計算易出錯，并且對編程人員水平要求較高。

圖1所示的零件若采用手工編程進行加工，需在工件右端面中心處建立工件坐標系，然后采用宏程序完成橢圓輪廓的加工，最后采用宏程序完成三角形螺旋槽的加工，槽的形狀可依靠普通三角形螺紋刀來保證，槽深可采用磨耗補償法或宏程序循環(huán)嵌套的方式進行分層切削獲得?？梢钥闯?，采用手工編程的方式進行加工，需要兩次應(yīng)用宏程序，數(shù)值計算和程序編制都具有相當?shù)膹?fù)雜性，極易出錯。

3. CAXA數(shù)控車加工設(shè)置與自動編程

采用CAXA數(shù)控車自動編程加工零件的具體步驟為：①按照圖樣給出的尺寸，利用CAXA數(shù)控車軟件直接繪制出被加工零件的加工軌跡和毛坯輪廓，不需要畫出完整的零件圖。②在軟件中進行機床類型設(shè)置和后置處理設(shè)置。③選擇相應(yīng)的加工指令，并對加工參數(shù)進行設(shè)置。④自動生成程序并導(dǎo)入機床，完成零件的加工。

（1）毛坯及外輪廓建模。利用CAXA數(shù)控車軟件直接繪制，毛坯及零件具體外輪廓如圖2所示。

圖 2

（2）外輪廓的粗精加工。毛坯及外輪廓建模完成后，對機床類型和后置處理進行設(shè)置，以FANUC系統(tǒng)為例，如圖3和圖4所示。

圖 3

首先對外輪廓進行粗車加工，單擊CAXA數(shù)車工具欄上的“輪廓粗車”圖標，根據(jù)加工要求填寫各項加工參數(shù)、進退刀方式及切削用量的粗車參數(shù)表，注意根據(jù)實際加工需要添加所需外輪廓車刀，并根據(jù)要求設(shè)置好相應(yīng)的刀具參數(shù)，如圖5和圖6所示，參數(shù)設(shè)置完成后，根據(jù)命令提示行的提示，用限制鏈拾取方式，分別拾取被加工輪廓和毛坯輪廓，在選擇合適的進退刀點后，系統(tǒng)自動生成粗車外輪廓刀具軌跡圖，如圖7所示。

圖 4

圖 5

精車參數(shù)只需修改進刀量和主軸轉(zhuǎn)速，其余采用系統(tǒng)默認設(shè)置，其設(shè)置方式就不再贅述。

（3）三角形螺旋槽的加工。對圖1進行分析可知，三角形螺旋槽的形狀完全可采用普通三角形螺紋刀加工出來，只需要考慮怎么讓螺紋刀走橢圓軌跡的問題，此時可借鑒外輪廓精車加工的方法加工螺旋槽。單擊CAXA數(shù)車工具欄上的“輪廓精車”圖標，彈出精車參數(shù)表，其中加工參數(shù)、進退刀方式采用系統(tǒng)默認值，切削用量中的進刀量填入螺距3mm/r，主軸轉(zhuǎn)速適當降低，輪廓車刀則按照三角形螺紋刀的參數(shù)填寫，如圖8和圖9所示。參數(shù)設(shè)置完成后，根據(jù)命令提示行的提示，用限制鏈拾取方式，拾取被加工輪廓，在選擇合適的進退刀點后，系統(tǒng)自動生成刀具軌跡圖。

單擊“代碼生成”圖標，拾取刀具軌跡，系統(tǒng)自動生成加工程序，用該段程序?qū)θ切温菪圻M行分層切削時，易出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象，此時需在零件加工前，將程序段中的“G01 Z0.0 F3.0”修改為“G32 Z0 F3.0”，如圖10所示。保存程序，導(dǎo)入機床后采用磨耗補償法完成螺旋槽的加工。

圖 6

圖 8

圖 7

圖 9

圖 10

4. 結(jié)語

通過在C K6140數(shù)控車床上加工實體零件的結(jié)果表明，利用CAXA數(shù)車軟件自動編程加工得到的零件表面質(zhì)量要明顯優(yōu)于手工宏程序編程加工得到的零件，編程難度和出錯概率大大降低，零件的加工效率提升了50%。