基于CAXA数控车非圆曲线零件的自动编程与仿真加工.docx

基于CAXA数控车非圆曲线零件的自动编程与仿真加工Automatic programming and simulation processing basednon-circular curve caxa nc lathe parts崔 静CUI JingC陕西工业职业技术学院 数控工程学院,咸阳 7120003摘 要：数控车削中，含有椭圆、非圆曲线零件的编程与加工，对学生来说一直是一个难点。采用宏程 序编程，涉及很多变量和相应的语言结构，使用起来并不简洁。本文以CAXA数控车软件为前 提，以非圆曲线零件为例，详细介绍了利用CAXA数控车的造型设计、程序的后置处理的全过 程。并结合宇龙数控仿真，对程序进行校验。经过实践表明，采用CAXA数控车针对非圆曲线 零件自动编程，大大降低了编程难度，提高了编程效率，缩短了零件制造周期。关键词：CAXA数控车；后置处理；数控仿真中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-0134(2013)03(下)-0023-04Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2013.03(下).080引言数控车床适合加工轴类 ,盘类等回转类工 件,针对简单的零件,一般采用手工编程的方式进行加工o但对于含有椭圆,非曲线的弧形零件 的加工,采用手工编程的方法编程,存在难度, 要进行复杂的计算,容易造成错误o其次可使用 宏程序,但是宏程序中涉及很多变量和相应的语 言结构,使用起来并不简洁o如若采用自动编程 的方法来实现,既可提高编程效率又可提高加工 品质,在非圆曲线零件编程中发挥其优势o针对数控车床自动编程软件有多种选择,在 这里采用CAXA数控车oCAXA数控车是由北航海 尔软件有限公司开发出的CAXA系列软件之一, 用于数控车床自动编程,具有全中文Windows界 面,软件提供了功能强大,使用简洁的轨迹生成 手段,可按要求生成各种复杂图形的加工轨迹o通用的后置处理模块可以满足各种机床的代码格式o将CAXA数控车与其他制造软件结合起来,可 满足任何CAD/CAM的需求o下面将通过一个复杂 非圆曲线零件酒杯零件C如图1所示3的数控编 程,来介绍CAXA数控车的自动编程技术与宇龙仿 真的具体应用o780150图1 酒杯零件图如图1所示,酒杯零件是非圆曲线类薄壁件零 件o其轮廓由样条线,圆弧和椭圆构成o加工难 点在杯柄处,直径只有10mmo且圆弧曲率半径变 化很大,采用手工编程,圆弧的切点计算相当复 杂,因此利用CAXA数控车进行自动编程o1.2 确定毛坯根 据 零 件 图 的 尺 寸 , 选 毛 坯 为 Q80mm180mm的圆柱棒料,材料为45钢o制作出Q18mm的内孔,孔深91mmo1.3 确定装夹方式采用 三 爪 卡盘夹紧工 件 ,轴 的 伸出长 度 为160mm,以杯口Q60的端面中心,建立工件坐标系o1.4确定加工方案,刀具及切削用量o由于酒杯零件属于薄壁件,且杯柄处,直径1非圆曲线零件的工艺分析只有10mm,在安排加工顺序的时候,应先进行内1.1 零件图分析收稿日期：2013-02-05作者简介：崔静C1980-3,女,河南孟津人,讲师,本科,工程硕士学位,研究方向为数控技术o第35卷 第3期 2013-03(下) 【23】751060孔加工,再进行外圆加工,可避免在切削力作用下杯体折断o按照粗精加工原则,对于零件加工 采用三把刀o刀具列表如表1所示,工艺步骤如表2所示o表1刀具列表与样条线相交的任意长直线,单击裁剪图标在左下角选择快速裁剪,裁剪掉直线以下的 图形o53单击椭圆图标在左下角设置参数为:长半轴7mm,短半轴37.5mm,终止角360画椭圆o单击平行线图标画一条与水平直线向上平行相距5的直线o单击圆弧图标在计算机左下角选三点圆弧,画一段与样条线椭圆和平行线都相切的圆弧,如图3所示o表2 零件数控加工工艺过程表图3 绘制椭圆63单击等距线图标 并设置参数,做一条 与样条线相距为4mm的方向向下的线条,单击圆 弧图标在左下角选择两点半径画弧,以两条 样条线右端点为两点,半径为2画圆,并裁掉多余的 线o设置好加工所需毛坯尺寸,如图4所示o2CAXA数控车的自动编程2.1 创建酒杯外形特征13打开CAXA数控车软件,在初始界面下,在 新建对话框中选中EB单选按钮,单击在 当前窗口新建,新建一个CAXA车的作图窗口o23单击图标以坐标原点绘制长80宽60的矩形,单击直线图标在左下角选择以矩形右上角顶点为起点画一条与X轴夹角为45度的斜线o3 3 单击 样条 图标 , 在左下角选择 以矩形右上 图4 酒杯造型角顶点为起点,按逆时针方向.依次左键单击矩形的四各顶点,然后单击右键,计算机左下角提示 输入切矢上的点,再左键单击45度斜线左下 角端点,单击右上角端点,如图2所示o2.2 CAXA数控车的加工路径2.2.1 粗加工13在已经完成的酒杯造型图的基础上,单击刀具管理图标根据上面所列刀具参数将刀具设置好,如图5所示o图2 绘制样条线43单击平行线图标画一条与矩形右边宽60线段,平行相距150的平行线,删除矩形及45度斜线,单击直线图标,画一条与X轴重合并图5 刀具参数设置【24】 第35卷 第3期 2013-03(下)23单击粗加工图标根据上面所列过程单击后置处理图标 选择FANUC系统,按照粗精加工的顺序依次左键选取加工轨迹,最终右 键确定,生成后置处理程序o酒杯零件部分程序 如图10所示,将所生成的G代码保存即可o卡将内轮廓粗加工参数设置好,如图6所示o图6 粗车参数设置表3 3单击 确定 ,拾取加工表面轮廓线 , 拾取毛坯表面,根据刀具路径设置合适的进退刀 点,系统则自动生成如图7所示内轮廓粗车加工轨 迹o图10 程序3宇龙仿真后置处理生成程序 ,仅仅是加工轨迹的再 图7 内轮廓粗车加工轨迹43以同样的粗加工方法即可生成外轮廓粗车 加工轨迹,如图8所示o现o不能说明程序就能直接应用于生产中o为了检验生成的程序,刀具以及加工参数的选择的正 确性,这里采用了宇龙数控仿真软件,来对酒杯 零件进行仿真加工o上海宇龙软件工程有限公司 的“数控加工仿真系统”界面,与实际数控机床 的操作面板与控制面板相似o3.1 选择机床首先选择控制系统 FANUC , 并从所有的 FANUC系统中选择FANUC 0i Mate系统:接着选 择机床的类型“车床”:最后选择数控机床的制 造厂商“沈阳机床厂 CAK6136Vo点击确定机床 选择完成o3.2 定义毛坯打开仿真软件,单击定义毛坯图标,为 了方便仿真,毛坯直接选择U形零件,按外径Q80mm,长度180mm,内孔Q18mm,孔深91mm等 参数定义毛坯o3.3 放置零件打开菜单“零件/放置零件” 命令或者在工具图8 外轮廓粗车加工轨迹2.2.2 精加工将之前所做粗加工轨迹隐藏掉,按照与粗加工 类似的方法进行精加工轨迹的生成o如图9所示o图9内,外轮廓精车加工轨迹2.3 CAXA数控车的后置处理程序后置处理是根据所选数控系统配置要 求,把加工轨迹转换成G代码的数据文件,也就是CNC数控程序o具体过程为:打开所有刀具轨迹条上选择图标,系统弹出操作对话框o点击你要加工的毛坯C点击后会显示为蓝色3,然后点安装零件o安装零件后会自动弹出一个小键盘o通过按动小键盘上的方向,按钮实现零件的第35卷 第3期 2013-03(下) 【25】平移,确定零件在卡盘内的具体位置o3.4 定义刀具单击选择刀具图标定义刀具oT01 为仿 形刀,35度菱形刀片,外圆左向横柄刀柄,93度 主偏角,刀尖半径0.4mmoT02为镗刀,35度菱形 刀片,刀具直径18mm,刀柄长度100,93度主偏 角,刀尖半径0.4mmo3.5 机床准备工作到仿真系统,显示在CRT界面上o3.7 进行仿真加工点击操作面板上的 “自动 ”按钮 ,系统 进入自动运行状态o点击按钮,进入检查运行轨迹模式,点击操作面板上的“循环启动”按钮,即可观察数控程序的运行轨迹,此时也可通 过“视图”菜单中的动态旋转,动态放缩,动态 平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观 察o(如图12所示)3.5.13.5.23.5.3开启机床释放急停 进行对刀操作选择T01为标准刀具,把工件坐标系原点放入G54中,选定的标准刀试切工件端面,将刀具当 前的Z轴位置设为相对零点C设零前不得有Z轴位 移3,则将Z轴当前坐标值设为相对坐标原点o标 刀试切零件外圆,将刀具当前X轴的位置设为相对 零点C设零前不得有X轴的位移3,将X轴当前坐 标值设为相对坐标原点o换刀T02后,移动刀具使 刀尖分别与标准刀切削过的表面接触o接触时显 示的相对值,即为该刀相对于标刀的偏置值6X,6ZoC为保证刀准确移到工件的基准点上,可采 用手动脉冲进给方式3将偏置值输入到磨耗参数 补偿表或形状参数补偿表内o如图11所示o图12 仿真加工过程与结果4结束语采用CAXA数控车软件对非圆曲线类零件进行造型,轮廓设计及程序后置处理,避免了手工编程中的繁琐计算,大大缩短的编程辅助时间,提 高了编程人员的效率,通过软件的使用,提高产 品质量和生产周期,降低生产成本o参考文献:1熊隽.CAXA数控车自动编程注意要点及难点解析J.机械工程与自动化,2011,(6). 宛建业.CAXA数控车实用教程M.北京:化学工业出版 社,2008. 顾敏丽,黄时伟.基于CAXA数控车的特殊弧形零件的自 动编程J.机床与液压,2011,(6).北京北航海尔软件公司 .CAXA-ME 使用说明书 G. 北京 : 北京北航海尔软件公司 ,2003. 5 张