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。
0tb%h[%,M 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。
IF~E ; IMcuoQ5 1 特殊弧形零件分析
Svqj@@_f YDxEWK< 1.1 手工编程难点分析
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$L kTu 在一些精度高、品种多且批量少的弧形零件中，其外轮廓曲面通常都具有特殊要求，非一般简单圆弧面构成，而是由特殊的曲线方程所构成，例如椭圆方程、双曲线方程或抛物线方程。如图1和2所示。
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X"Ca 图1 椭圆方程弧形零件示意图
hI>vz"J 图2 抛物线方程的弧形零件示意图
在一般数控
系统中(FANUC、SIEMENS和华中数控系统)，只能做直线插补和圆弧插补的切削运动，如果工件轮廓是非圆弧曲线，数控系统就无法直接实现插补。因此对于此类具有特殊曲面的弧形零件，编程人员无法直接使用编程代码进行手工编程，而需要通过一定的数学处理方法，用直线或者圆弧段去逼近非圆曲线或者利用宏程序编程。而这两种手工编程方法在零件的实际加工过程中，往往存在以下的不足之处：
,*MA teD CyXFuk!R (1)用直线或者圆弧逼近非圆曲线时，首先要计算出节点的坐标。节点的计算一般都比较复杂，靠手工计算很难完成，必须借助计算机辅助处理。
,$A'Y }p|S3/G?$! (2)利用逼近法编程时，工件的轮廓精度取决于节点数目的多少，所取节点越多，计算愈复杂，误差相对较小，但程序段越长，加工时间越长，工作效率降低。
bo|3sN+D iKM!>Fi (3)利用宏程序编程时，要求编程人员懂得计算机语言方面的知识，例如变量的设定，各种循环语句、跳转语句及判断语句的格式，程序的调试等，对编程人员水平要求比较高。
+, |aIF M)6iYA%$ (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。
9,c_(%C zN3b`K. i 1.2 典型特殊弧形零件——手柄的工艺分析
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< KBOp}MEz 1.2.1 手柄零件图分析
N(Sc!rX Kg6[ 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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O 图3 手柄的加工零件图
因此利用CAXA数控车对手柄零件进行自动编程，手柄零件造型如图4所示。
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;V 0^uB.z 图4 手柄的造型图
1.2.2 手柄的加工工艺分析
\)`OEGdOR\ >r\q6f#J4 手柄零件的数控加工流程包括外轮廓、外槽和外螺纹的粗加工及精加工，零件的加工难点在于特殊弧形外轮廓的编程加工。因此，下面着重介绍基于CAXA数控车软件的特殊弧形外轮廓的粗、精加工编程。
lW|`8ykp Bw /8-:eb 在利用CAXA数控车软件对零件进行数挖自动编程加工前、首先要对零件进行加工工艺分析，正确划分加工工序，选择合适的加工刀具，设置相应的切削
参数，确定加工路线和刀具轨迹，以保证零件的加工效率和加工质量。
giYlLJA*} (Cb;=:3G (1)确定毛坯及装夹方式
MSaOFv_Q H@!]5 <:9 根据零件图选毛坯为解Φ28mm×130mm的圆捧料，
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)。以工件的圆弧R8的右端点为工件原点建立编程坐标系。
lc[)O3,,B 3 63KU@` (2)确定数控刀具及切削用量
_J" fgxW eXQLE]L] 根据手柄零件特殊外轮廓的加工要求，选择刀具及切削用量如表1所示。
iY*fp =c9 +3F%soum95 表1 外轮廓加工的刀具及切削用量
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2 CAXA数控车的加工设置
/b7]NC% |/;;uK,y 2.1 毛坯及外轮廓的建模
43? uTnX/ ,GF]+nI89 在CAXA数控车软件中建立加工对象轮廓模型时，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，加工余量刚通过毛坯轮廓的建模来体现。
VVJI J9L&C WZM 在CAXA数控车软件中导入dxf图形文件的具体步骤为：首先利用AutoCAD软件绘制好所需的毛坯及手柄外轮廓，并将其保存为dxf文件，然后利用CAXA数控车中的数据输入功能将dxf文件读入到CAXA数控车的界面中。毛坯及手柄的具体外轮邢图如图5所示。
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p""\uG' 图5 手柄的毛坯和被加工轮廓图
2.2 外轮廓的自动编程
H/U.Bg 4 bae;2| w 2.2.1 外轮廓粗车加工
6T s[NXa =m;,?("7t3 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。加工参数设置和轮廓车刀选取如图6和7所示。所需注意的是在当前轮廓车刀中，只有一把名称为it0的车刀，需要根据实际加工需要添加所需外轮廓车刀，并根据要求设里好相应的刀具参数。
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c] - 图6 粗车加工参数设定
" GY3sam 图7 粗车轮廓车刀参数设定
在各项参数设里结束之后，根据系统提示分别拾取图5中的被加工轮廓和毛坯轮廓。采用限制链拾取方式，分别拾取左面轮廓线和右面R8圆弧部分的轮廓线，如图8所示。拾取毛坯轮廓线与拾取加工表面轮廓线类似，如图9所示。
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~)ps o7^: 图8 拾取被加工表面轮廓
]nNn"_qh 图9 拾取毛坯轮廓
根据刀具路径轨迹选择合适的进退刀点，系统则自动生成粗车外轮廓的刀具轨迹图，如图10所示。
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bFhZSk ) 图10 粗车加工轨迹图
2.2.2 外轮廓精车加工
2wu\.{6Zp RN&6z"| jR 外轮廓的精车与租车设置相似，只是将加工参数适当改变．其余采用系统默认设置，此处不赘述(图略)。
zZ,"HY=jN A4g,) 2.2.3 外轮廓的粗精加工轨迹仿真及程序生成
%l?*w~x Y- lwS-Ii 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，韫据系统提示，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，现察刀具走刀路线以及是否存在干涉及过切现象。图11为所示的仿真结果。
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fr'DV/T 图11 轮廓粗、精加工仿真结果
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：
6L rI,d 7 0PGbAD 单击主菜单中的【数控车】→【代码生成】命令，或着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。图12为手柄外轮廓粗精加工的部分程序代码。
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BiDyr 图12 外轮廓粗、精加工的部分程序代码
2.3 机床设置及程序后置处理
\H& ; .??W Lr 9E02 由CAXA数控车软件生成的加工程序，通过R232串行口，可以直接传输给数控机床的MCU。由于数控机床所采用的数控系统不同，会导致G代码指令的语言格式也有差别，因此需要通过机床设置和程序后置处理方法来解决。
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