基于CAXA數(shù)控車的非圓曲線加工

唐曉震

（江蘇省高港中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 泰州 225324）

在零件數(shù)控車削加工中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些非圓曲線的輪廓加工，如橢圓、拋物線、雙曲線、漸開線等。由于一般的數(shù)控車床只具備直線和圓弧插補功能，因此對于此類曲線的加工大多采用直線或圓弧逼近的方法，即將這些曲線用若干條小直線段或圓弧段連接擬合而成。對此方法若采用常規(guī)的手工編程不僅數(shù)據(jù)計算量大，而且極易出錯，加工難以實現(xiàn)。若采用宏指令編程，以中職學(xué)生的理解能力，常規(guī)的非圓曲線編程尚能接受，若是旋轉(zhuǎn)的非圓曲線，基本是放棄的多。倘若用自動編程軟件，如CAXA數(shù)控車，學(xué)生就可方便準確地繪制出各種公式曲線的圖形，利用它的加工模塊自動生成數(shù)控車床識別的NC程序，起到事半功倍的效果。下面以某套省比賽圖紙為例，說明CAXA數(shù)控車加工非圓曲線的簡單明了。

圖1 2段非圓曲線——拋物線和斜余弦曲線

1 拋物線的畫法

現(xiàn)有拋物線Z=-0.08X2,若X=t，則Z=-0.08*t2,轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)方程為

單擊公式曲線按鈕,彈出公式曲線對話框,根據(jù)圖形已知數(shù)據(jù)特點,選用直角坐標系,參變量t用弧度表示,起始值為-48.99/2,終止值為48.99/2，將數(shù)學(xué)方程代入即得所需拋物線（如圖2所示）。

圖2 拋物線的畫法

注意：①繪制用直角坐標方程表達的曲線y=f(x)時，應(yīng)該先轉(zhuǎn)換成參數(shù)方程或極坐標方程，然后使用這些方程繪制曲線；②乘號以符號*表示，不能省略；③冪的表達符號為^,如x的4次方，可寫為x^4，其余類推。

2 斜余弦曲線的畫法

余弦曲線的數(shù)學(xué)方程為：Y=A*COS(ωX+φ)

公式中：｜A｜：幅值

φ：初相位（或初相）

圖3 余弦線的畫法

轉(zhuǎn)化成數(shù)控車坐標系下方程為X=A*COS(ωZ+φ)，由圖一知 A=4，T=40，φ=0，代入方程得 X=4*COS(2πZ/T)=4*COS（0.15707*Z）(Z單位:弧度)=4*COS（9*Z）(Z單位:度)。將圖一中的Z1用變量t表示，并轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)方程得

單擊公式曲線按鈕，在彈出的對話框中選擇直角坐標系，參變量t用角度表示，范圍[0，40]，將數(shù)學(xué)方程代入得正余弦曲線（如圖三所示），再以起點為基點，順時針旋轉(zhuǎn)10°即得所需斜余弦曲線。注意：函數(shù)代號后的變量一定要用括弧括起來，不得連著寫，如三角函數(shù)只能寫為sin(t)、sin(t/300)、sin(20*t)，不得寫成 sint、sint/300、sin20t。

3 生成刀具軌跡

完成建模后，設(shè)置工件毛坯大小，選擇輪廓粗車、輪廓精車兩種加工方式，依次設(shè)定加工參數(shù)、進退刀方式、切削用量、輪廓車刀參數(shù)后按確定，用單個拾取拾取加工輪廓，拾取完后確認，再拾取毛坯，確認，最后確定進退刀點，生成圖四刀具軌跡。軌跡生成后，利用CAXA的仿真功能可以對零件進行實體仿真模擬加工，用來檢查實際加工中是否存在干涉、過切，仿真完成后使用對比功能可以用不同的顏色來對比加工質(zhì)量，以檢查軌跡是否符合設(shè)計要求。經(jīng)模擬加工可以及時發(fā)現(xiàn)問題，修改刀具軌跡減少錯誤，避免了實際加工事故的發(fā)生，降低材料消耗，提高生產(chǎn)效率。

圖4 刀具軌跡

4 生成G代碼

當加工軌跡生成后，按照當前機床類型的配置要求，把已經(jīng)生成的刀具軌跡自動轉(zhuǎn)化成合適的數(shù)控系統(tǒng)加工G代碼，即CNC數(shù)控加工程序。但不同的機床，其數(shù)控系統(tǒng)是不盡相同的。不同的數(shù)控系統(tǒng)，其G代碼功能不同，加工程序的格式也有所區(qū)別，所以要對G代碼進行后置處理，以對應(yīng)于相應(yīng)的機床。（G代碼略）

5 G代碼傳輸和機床加工

生成G代碼后，利用CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通訊傳輸軟件，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與編程軟件間的代碼互傳，把零件的G代碼傳輸?shù)綌?shù)控機床，機床根據(jù)接收到的G代碼加工程序，就可進行在線DNC加工或單獨加工了。

總之，利用CAXA系列軟件可以快速、方便地建立零件的幾何模型，迅速生成數(shù)控機床所需代碼，縮短了編程時間，提高了編程質(zhì)量，特別是對含非圓曲線的零件進行數(shù)控程序的編制，大大提高了程序的正確性和安全性，值得各位中職校的競賽教練員在訓(xùn)練中借鑒應(yīng)用。

[1]屠嶺.公式曲線在CAXA中的應(yīng)用[J].金屬加工.冷加工,2007(5):79-80.

[2]方新.數(shù)控機床與編程[M].北京:高等教育出版社,2007.

[3]牟世剛.基于MasterCAM 的零件數(shù)控加工編程[J].機械工程與自動化,2008,（4）.