在数控车削加工中,弧形零件是一种较为常见的加工零件,其轮廓通常由直线和圆弧
曲线构成。对于此类外形轮廓较为简单的零件,编程人员可以通过常见的编程指令G01、G02、G03来实现。而对于具有特殊外形要求的弧形零件,例如零件的外轮廓曲线非一般圆弧曲线,而是由特殊的曲线方程构成,如果采用手工编程的方式,编程人员没有现成的编程指令可循,只能利用宏程序进行编程加工,而宏程序编程涉及到变量设定、程序语言
结构设定、坐标平移变换等多种计算机及数学处理方法,计算容易出错且工作效率较低,无法满足企业的实际生产需要。若采用
软件自动编程方法,则可以明显提高编程效率和编程质量,尤其是在外形轮廓是非圆弧的复杂曲面编程中,更能发挥其优势。
x-cg df 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CAXA数控车、Mastercam、UG、pro/E等。其中,CAXA数控车是我国自主研发的一款集计算机辅助设计(
CAD)和计算机辅助制造(CAM)于一体的数控车床专用软件,其具有零件二维轮廓建模、刀具路径
模拟、切削验证加工和后置代码生成等功能。下面通过一复杂弧形零件——手柄轮廓零件的数控编程来介绍CAXA数控车在自动编程中的具体应用。
<.#i3! 0D=6-P?^W 1 特殊弧形零件分析
UkeX"> T2GJoJ! 1.1 手工编程难点分析
zGA#7W2?0 iWO16= 在一些精度高、品种多且批量少的弧形零件中,其外轮廓曲面通常都具有特殊要求,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。如图1和2所示。
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j%0D:jOY] 图1 椭圆方程弧形零件示意图
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[ 图2 抛物线方程的弧形零件示意图
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sZW5 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:
<$R'y6U: |}=xA%) (1)用直线或者圆弧逼近非圆曲线时,首先要计算出节点的坐标。节点的计算一般都比较复杂,靠手工计算很难完成,必须借助计算机辅助处理。
ELPzqBI wm_xH_{F (2)利用逼近法编程时,工件的轮廓精度取决于节点数目的多少,所取节点越多,计算愈复杂,误差相对较小,但程序段越长,加工时间越长,工作效率降低。
kect)=T( !np-Jmi (3)利用宏程序编程时,要求编程人员懂得计算机语言方面的知识,例如变量的设定,各种循环语句、跳转语句及判断语句的格式,程序的调试等,对编程人员水平要求比较高。
>,7-cm=. \\xoOA. (4)特殊曲线的原点与编程原点往往不重合,因此在手工编程时编程人员需要花大量时间进行坐标平移变换、变量转换等繁琐的计算编程,导致工作效率较低。
~}+F$& VI/77 1.2 典型特殊弧形零件——手柄的工艺分析
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+"?j 1.2.1 手柄零件图分析
"KSzn h:[%' htz 如图3所示,零件手柄的轮廓由直线、楠圆、螺旋线和圆弧所构成。该零件图的加工准点在于由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。
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