◎沈琦萍

基于數(shù)控仿真軟件探討數(shù)控車零件機械加工的設(shè)計

◎沈琦萍

數(shù)控加工仿真軟件技術(shù)目前在航天航空、機械制造領(lǐng)域中應(yīng)用相當廣泛，它主要利用PC平臺模擬數(shù)控機床加工機械零件，具有較高模擬性，可以針對復(fù)雜的長軸數(shù)控車零件設(shè)計及工藝文件生成，實現(xiàn)對刀具及加工實體路徑的有效模擬，也能實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計與人機交互的一體化進程，提高加工效率。文中基于北京數(shù)碼大方科技的CAXA數(shù)控車軟件，配合VNUC數(shù)控仿真軟件，簡要探討了機械設(shè)計圖紙的生成過程以及數(shù)控車生成加工軌跡技術(shù)流程。

現(xiàn)如今，像以CAM、CAD、CAPP為技術(shù)核心基礎(chǔ)的PLM平臺能夠在一定程度上達到對不同系統(tǒng)的校驗過程，實現(xiàn)零件機械加工的誤差精確無紙化過程，也能對整個加工流程進行動畫模擬，可有效針對于各類機械產(chǎn)品設(shè)計出圖和工業(yè)確定過程。但實際上在數(shù)控程序生成過程中，任何數(shù)控仿真軟件都無法替代實際加工的校驗性作用，因此本文提出基于數(shù)控仿真軟件的數(shù)控車技術(shù)，它能夠彌補上述內(nèi)容中所存在的技術(shù)缺憾。

數(shù)控仿真機床與CAXA數(shù)控車

數(shù)控仿真機床。數(shù)控仿真機床基于虛擬數(shù)控機床技術(shù)，可以實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中對數(shù)控機床具體模型的創(chuàng)建。相比于真實機床，數(shù)控仿真機床在功能表現(xiàn)方面完全相同，這也體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，這種模擬可以實現(xiàn)對原數(shù)控機床的完全代替，且不用擔(dān)心結(jié)構(gòu)與信息功能失真問題，為技術(shù)人員學(xué)習(xí)數(shù)控機床生產(chǎn)技術(shù)帶來利好。另外，數(shù)控仿真機床還擁有網(wǎng)絡(luò)功能，能夠?qū)?yīng)目前比較流行的遠程教育體系，它的數(shù)據(jù)接口標準，圖形結(jié)構(gòu)健全，用戶在學(xué)習(xí)時還可以觀察其各項運行參數(shù)，實現(xiàn)與CAD、CAM、CAPP等軟件的技術(shù)對接，這也體現(xiàn)出數(shù)控仿真軟件的獨立性。

CAXA數(shù)控車。CAXA數(shù)控車是北京數(shù)碼大方科技所創(chuàng)建的基于二維、三維CAD及CAM的綜合性PLM技術(shù)平臺。它所提供的服務(wù)能夠解決目前最復(fù)雜的數(shù)控車問題，比如對刀具干涉的檢查、對不同材料的加工參數(shù)比較確定與文件生成。它完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)宏工程來解決數(shù)控車零件機械加工問題，而且它的性價比更高，對我國國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的編程技術(shù)應(yīng)對能力更好，且能夠設(shè)計出符合國際GB標準的CAD、CAM二維圖，解決傳統(tǒng)零件機械加工所存在的宏程序編程空刀行程過程及效率過低等問題。新的CAXA數(shù)控車技術(shù)所采用的是VNUC數(shù)控仿真軟件，它能夠?qū)?shù)控車零件機械加工進行更深一步工藝程序驗證，解決數(shù)控車零件在設(shè)計與加工進程中的全仿真處理問題。

基于CAXA數(shù)控車設(shè)計的零件機械加工工藝出圖分析

基于CAXA數(shù)控車設(shè)計的零件機械加工工藝出圖主要包括機械設(shè)計圖紙生成和左右內(nèi)外加工工藝出圖。

機械設(shè)計圖紙的生成過程。由于CAXA數(shù)控車圖紙生成分析能力較強，所以可以為零件機械加工快速生成二維設(shè)計圖紙。在這里，CAXA數(shù)控車要應(yīng)用到公式曲線指令來制圖，它基于二軸參數(shù)方程設(shè)計，可以為各項加工軌跡生成對應(yīng)零件程序，以便于之后用于圖層設(shè)置。在機械零件與毛坯設(shè)計部分，主要依靠鏡像層和軌跡層來實現(xiàn)加工軌跡設(shè)計，然后利用文件實現(xiàn)零件標注以完成修改。在加工過程中，CAXA坐標系中心點的確定是以圖幅調(diào)進作為基礎(chǔ)的，而數(shù)控編程原點則作為加工繪圖原點出現(xiàn)，這些確保了設(shè)計圖紙中每一個零件都能基于原點尺寸實現(xiàn)縮放，便于設(shè)計后注釋。

左右內(nèi)外加工工藝出圖生成過程?？陀^講，零件機械加工工藝圖紙數(shù)量沒有具體規(guī)制，它主要通過實際要求來對工藝文件進行精確化，進而生成各個環(huán)節(jié)的單步圖紙。由此所生成的工藝軌跡圖由于加工軌跡復(fù)雜很容易出現(xiàn)混淆現(xiàn)象，因此要專門為其設(shè)計對應(yīng)軌跡土層，以規(guī)范化左右內(nèi)外加工工藝出圖生成過程。在具體工藝操作過程中，要為切削的毛坯部分與保留成型部分共同設(shè)置對應(yīng)土層，采用不同顏色與線性以實現(xiàn)加工抬取目的?？紤]到CAXA在圖層設(shè)計過程中會出現(xiàn)隱藏圖層不識別加工問題，因此在工藝圖紙繪制時應(yīng)該考慮增加大徑螺紋繪制，并且在加工過程中輸入對應(yīng)螺紋牙深。

CAXA數(shù)控車的生成加工軌跡分析

加工軌跡生成分析。一般來說，CAXA數(shù)控車都會提供6個車加工工具欄和6個二軸銑加工指令命令，它們同時為零件機械加工過程設(shè)置固定循環(huán)命令，以生成易于用戶理解的數(shù)控仿真軟件程序。傳統(tǒng)零件機械中的鉆孔加工常常要用刀架固定鉆頭，這使得鉆孔軌跡程序生成基本無效。而采用VNUC仿真技術(shù)就能校正這一加工模式，為CAXA數(shù)控車設(shè)置內(nèi)部溝槽及內(nèi)螺紋加工指令，然后再根據(jù)CAXA坐標軸中的X軸鏡像來生成數(shù)控車所對應(yīng)的零件機械加工程序。在此過程中，CAXA仿真軟件是不會涉及對內(nèi)部干涉撞刀問題的檢查的。在CAXA數(shù)控修改軌跡參數(shù)過程中，可以利用“參數(shù)修改”指令，也可以基于CAXA數(shù)控仿真軟件來新增刀具軌跡管理命令。

數(shù)控代碼工藝文件的生成分析。在加工軌跡生成完畢后，就要對其程序與工藝文件進行嚴格管理，要明確包括切輪廓、螺紋、槽等加工程序的軌跡生成順序。此時生成順序的管理參考主要依據(jù)抬取軌跡順序，要明確不同零件機械加工過程中對CAXA數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用，有針對性的提出工藝文件生成指令，并采用不同軌跡來生成TXT或相關(guān)近似工藝文件。

本文簡單研究了基于數(shù)控仿真軟件的CAXA數(shù)控車零件機械加工設(shè)計過程，它配合VNUC數(shù)控仿真軟件實現(xiàn)了對不同工藝材料機械產(chǎn)品圖紙的繪制生成，為工藝出圖生成相關(guān)數(shù)控程序，并對數(shù)控車零件機械加工過程進行仿真加工校對，整體提升了目前國內(nèi)數(shù)控零件機械加工的工藝質(zhì)量水平。

（作者單位：南通職業(yè)大學(xué)）

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