关键词:CAXA数控车;一个零件多个槽;自动编程
在实际车削加工中，槽类零件是一种较为常见零件,槽的种类有很多，但是加工的工序只有一种，先粗车，半精车，精车，3道工序。槽的轮廓构成比较简单，通常由直线和圆弧构成,编程人员可以通过常见的编程指令G00、G01、G02、G03来实现，槽的粗加工相对比较简单，但是程序编写较为繁琐，特别是遇到一个加工零件有很多个不规则的槽型，且存在相关连尺寸,如果采用手工编程的方式,编程人员没有循环指令可用,只能利用一般G01程序进行编程加工,一般的技术工人想要加工出合格的零件几乎是不可能，即使能加工出来也特别费时，尺寸可能还不能保证,无法满足生产图纸的要求。若采用CAXA软件编程,则可以明显提高编程效率和编程质量,尤其是一个零件中有多个槽或者槽型不一样时更能发挥其优势。
数控车自动编程就是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。目前,常见的数控车床自动编程软件有我国自主研发的一款集计算机辅助设计CAXA数控车、国外的有（Mastercam、UG、pro/E）等，下面通过零件的数控编程和加工来介绍自动编程和手工编程的区别。
1特殊槽形零件分析
1.1手工编程难点分析
在一些精度高、品种多且批量少的零件中,其通常都有槽的类型特殊要求,非一般简单圆弧面构成,而是由特殊的曲线方程所构成,例如椭圆方程、双曲线方程或抛物线方程。
在一般数控系统中(FANUC、SIEMENS和华中数控系统),只能做直线插补和圆弧插补的切削运动,如果工件轮廓是非圆弧曲线,数控系统就无法直接实现插补。因此对于此类具有特殊曲面的弧形零件,编程人员无法直接使用编程代码进行手工编程,而需要通过一定的数学处理方法,用直线或者圆弧段去逼近非圆曲线或者利用宏程序编程。而这两种手工编程方法在零件的实际加工过程中,往往存在以下的不足之处:
(1)用直线或者圆弧逼近非圆曲线时,首先要计算出节点的坐标。节点的计算一般都比较复杂,靠手工计算很难完成,必须借助计算机辅助处理。
(2)利用逼近法编程时,工件的轮廓精度取决于节点数目的多少,所取节点越多,计算愈复杂,误差相对较小,但程序段越长,加工时间越长,工作效率降低。
(3)利用宏程序编程时,要求编程人员懂得计算机语言方面的知识,例如变量的设定,各种循环语句、跳转语句及判断语句的格式,程序的调试等,对编程人员水平要求比较高。
(4)特殊曲线的原点与编程原点往往不重合,因此在手工编程时编程人员需要花大量时间进行坐标平移变换、变量转换等繁琐的计算编程,导致工作效率较低。
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1.2典型特殊弧形零件———手柄的工艺分析
1.2.1手柄零件图分析如图1所示,零件手柄的轮廓由直线、椭圆、螺
旋线和圆弧所构成,该零件图的加工难点在于由R42的圆弧段、椭圆曲线和R8圆弧段相切形成的光滑曲面的编程计算,若采用手工编程,则各段曲线相切处的节点计算非常复杂,必须借助计算机辅助绘图。另外该段特殊曲面的轮廓变化为凹凸相间,采用宏程序编程时只能使用G73循环指令,该指令会导致出现多次走空刀的现象,降低了加工效率。因此利用CAXA数控车对手柄零件进行自动编程。
(1)确定毛坯及装夹方式根据零件图选毛坯为28 mm×130 mm的圆棒料,材料为45钢。该零件为实心轴类零件,使用普通三爪卡盘夹紧工件,并且轴的伸出长度适中(100mm).工件的圆弧R8的右端点为工件原点建立编程坐标系。
(2)确定数控刀具及切削用量根据手柄零件特殊外轮廓的加工要求,选择刀具
2.1毛坯及外轮廓的建模
CAXA数控车软件中建立加工对象轮廓模型,需要同时给出毛坯轮廓和加工对象的外轮廓,轮廓的建模可以通过CAXA数车软件直接绘制或者利用
AutoCAD中dxf图形文件的导入来实现。无论是采用直接绘图还是间接导入的方式,都只需要画出零件的加工轨迹轮廓,不需要画出完整的零件图,且无需考虑最后切断的加工长度和直径方向的余量,直接按照手柄的外轮廓最终尺寸进行绘制,加工余量则通过毛坯轮廓的建模来体现。
2.2外轮廓粗车加工根据加工工艺中先粗后精的加工原则,首先对手柄的外轮廓进行粗车加工。单击CAXA数控车工具栏上的“轮廓粗车”图标,根据加工要求填写各项加工参数、进退刀方式、切削用量等,
2.3外轮廓的粗精加工轨迹仿真及程序生成可以对CAXA数控车软件中生成的粗、精加工刀
具轨迹进行模拟仿真,以验证加工程序的正确性。具体操作如下:单击数控车工具栏中的“轨迹仿真”图标,CAXA数控车系统可以自动进行轨迹仿真。选择“二维实体”、“缺省毛坯轮廓”方式。根据系统提示,拾取已经生成的簇、精加工刀具轨迹,系统开始进行仿真。通过轨迹仿真,观察刀具走刀路线以及是否存在干涉及过切现象。程序生成是根据当前数控系统的配置要求,把生成的加工轨迹转化成G代码数据文件,即生成CNC数控程序。具体操作过程如下:
单击主菜单中的【数控车】※【代码生成】命令,或者单击数控车工具栏中的“代码生成”图标,根据系统提示,填写“后置文件”对话框,保存后置文件(＊.cut)的地址,填写相应的文件名称后,单击“打开”按钮,拾取相应的刀具轨迹,系统自动生成“记事本”文件,该文件即为生成的数控代码加工程序。
结论
CK6140数控机床上实体零件的加工结果表明,利用CAXA数车软件自动编程加工得到的手柄外轮廓曲面与手工宏程序编程加工得到的手柄外轮廓曲面相比,前者表面光洁度较好,加工质量高,需时间是手工编程加工所需时间的1/3左右,因此大大提高了零件的加工效率。
论文作者:廖建平
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/15
标签：加工论文; 零件论文; 数控论文; 外轮论文; 圆弧论文; 轮廓论文; 程序论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;