基于CAM的仿真數(shù)控加工

摘 要:數(shù)控CAM的軟件產(chǎn)生的NC程序代碼可以替代傳統(tǒng)的手工編程，大大降低了手工編程的復(fù)雜性，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間，極大地提高了生產(chǎn)效率，提高操作者的編程能力。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，CAD/CAM和仿真軟件結(jié)合使用已經(jīng)越來越廣泛。本文以一個(gè)典型的實(shí)例展開，從零件的工藝分析著手，分析零件的造型，數(shù)控軟件自動(dòng)生成程序并和仿真加工相結(jié)合，詳細(xì)闡述兩種技術(shù)結(jié)合在一起的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:CAM 數(shù)控加工 數(shù)控編程

中圖分類號(hào):TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(b)-0093-01

現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展，CAD/CAM的作用日益突出，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中廣泛應(yīng)用，CAD/CAM的最大優(yōu)點(diǎn)在于能自動(dòng)生成NC程序，現(xiàn)代企業(yè)中為了提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短生成周期，節(jié)約勞動(dòng)成本，都廣泛運(yùn)用CAD/CAM進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)和加工制造。它和數(shù)控加工仿真軟件結(jié)合在一起，使得生產(chǎn)效率大大提高。

1 CAXA軟件的自動(dòng)編制程序介紹

CAXA軟件是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的數(shù)控軟件，相比于傳統(tǒng)的手工編程來說，它的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面:第一是多個(gè)可選擇的加工方式，第二具有強(qiáng)大的零件造型功能，第三簡(jiǎn)單方便的輪廓粗、精加工功能，第四快捷的加工參數(shù)設(shè)置功能，并且能較簡(jiǎn)單的與機(jī)床進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

1.1 分析零件工藝圖

(1)分析圖紙中的技術(shù)要求。該工件所需要的工件材料為∮75mm×200mm鋼棒，其他沒有要求。其中包含了圓弧面，錐面等加工要點(diǎn)。

(2)確定工藝方案。該工件的裝夾方式是采用三爪卡盤;從零件的外形分析，粗加工該零件需要選擇93°外圓車刀，主軸轉(zhuǎn)速n=600r/min，進(jìn)給速度f=0.2mm/r; 精車采用93°外圓尖刀，主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min，進(jìn)給速度0.15mm/r。

1.2 在軟件中繪制零件圖

在繪制軸類零件圖時(shí)，只要求繪制零件的一半。根據(jù)輪廓的中心線可以對(duì)稱出零件圖，從輪廓拾取輪廓的方便來畫圖的原則就是不要畫出端面線，只需要畫出二維圖形，并且在這個(gè)過程中不需要標(biāo)注尺寸。在CAXA軟件，F(xiàn)9功能鍵可以顯示繪圖坐標(biāo)系，在繪圖過程中為了方便尺寸的標(biāo)注，一般會(huì)選擇繪圖坐標(biāo)系原點(diǎn)作為所繪圖形右端面的中心。

1.3 根據(jù)零件圖生產(chǎn)刀具路徑

在這個(gè)零件加工過程中必須分為粗加工和精加工兩個(gè)工藝步驟:

(1)拾取輪廓線生成粗加工路線

從軟件菜單中選擇“機(jī)床類型→車削→默認(rèn)”之后會(huì)出現(xiàn)操作管理器對(duì)話菜單，在此對(duì)話框中點(diǎn)擊“工具設(shè)置”、“材料設(shè)置”和“安全區(qū)域”幾個(gè)參數(shù)分別設(shè)置數(shù)據(jù)，在設(shè)置毛在坯參數(shù)的時(shí)候點(diǎn)擊“Stock”菜單，在“Chuck”菜單中單擊選擇卡盤“參數(shù)”;選擇尾座參數(shù)在“Tailstock”參數(shù)中設(shè)置;中心架參數(shù)在“Steady Rest”中設(shè)置。最后單擊“刀具路徑→粗車”，采用“局部串聯(lián)”的方式來單擊選擇加工的起始輪廓線為最右端SR20的圓弧線和終止輪廓線圖中為最左端∮70的外圓輪廓線，確定結(jié)束后，在對(duì)話框“車床粗加工屬性”對(duì)話框中進(jìn)行粗車參數(shù)的設(shè)置和刀具路徑參數(shù)，同時(shí)在此過程中生成粗加工路徑。

(2)拾取輪廓線生成精加工路線

在前面生成粗加工路徑的基礎(chǔ)上生成精加工路徑，選擇菜單中的“刀具路徑→車床循環(huán)切削→外形重復(fù)”，進(jìn)行精加工參數(shù)的設(shè)置，并以同樣的方式生產(chǎn)精加工路徑。

(3)CNC程序的生成。

在成功生成了粗加工程序和精加工程序后就可以根據(jù)生成的路徑生成數(shù)控加工程序，點(diǎn)擊菜單中的后處理，同時(shí)選擇操作管理器中的G1圖標(biāo)，就可以得到該輪廓的數(shù)控加工程序。

2 該零件圖的仿真加工

目前數(shù)控加工中使用最廣泛的數(shù)控仿真軟件軟件比較多，這里我們選擇宇航仿真軟件進(jìn)行講解，該軟件提供了數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心以及這些機(jī)床廠家的多種常用操作控制面板;其中的操作系統(tǒng)包括了日本的發(fā)那科、德國(guó)的西門子、以及PA8000、三菱、大森、華中數(shù)控和廣州數(shù)控系統(tǒng)等。軟件中的油強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理刀具材料和各種參數(shù)，刀具庫(kù)中包含了數(shù)控應(yīng)用中所有的刀具參數(shù)形狀，同時(shí)，用戶可以自定義刀具參數(shù)進(jìn)行加工。

2.1 設(shè)置機(jī)床系統(tǒng)和基本參數(shù)

(1)打開仿真軟件，并同時(shí)選擇發(fā)那科機(jī)床系統(tǒng)。

(2)對(duì)零件毛坯的形狀、工件材料以及尺寸進(jìn)行設(shè)置，然后對(duì)刀具進(jìn)行設(shè)置。

(3)仿真機(jī)床和實(shí)際機(jī)床功能一樣，機(jī)床設(shè)置完畢后也需要打開機(jī)床電源開關(guān)、旋出急停按鈕并同時(shí)要進(jìn)行開機(jī)回參考點(diǎn)的操作。一般是+X、+Z向回參考點(diǎn)，回到參考點(diǎn)后會(huì)有指示燈提示。

(4)采用試切的方式對(duì)刀。對(duì)刀的目的是為了讓機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系能形成吻合，通過手動(dòng)方式試切毛坯外圓和端面，能將工件的右端中心和原點(diǎn)的位置相互重合。這里需要注意的是在對(duì)X軸的時(shí)候，試切完外圓后只能向Z向進(jìn)行退刀，不能向X方向退刀，如果操作錯(cuò)誤，直接后果就是工件原點(diǎn)不在中心位置，單擊按鍵“測(cè)量→剖面圖測(cè)量”，在對(duì)話框“車床工件測(cè)量”中單擊右端試切表面，將會(huì)得出工件直徑X73.255。同樣的道理，對(duì)Z軸的時(shí)候，只能向X方向退刀，不能向Z向退刀。對(duì)刀后將所得的X73.255、按下Z0進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)，具體步驟是:單擊，再單擊屏幕中【形狀】下面對(duì)應(yīng)的軟鍵，單擊屏幕中【操作】下面對(duì)應(yīng)的軟鍵，再將X、Z值輸入，輸入結(jié)束后必須單擊【測(cè)量】下面對(duì)應(yīng)的軟鍵。注意如果加工零件需要多把刀具，那所有的刀具都要進(jìn)行對(duì)刀才能加工出來。

2.2 數(shù)控加工程序與數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)傳輸

將CAXA軟件自動(dòng)產(chǎn)生的數(shù)控程序進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理后得到新程序，然后將其復(fù)制到仿真軟件所在文件夾中，再將N C文件傳輸至宇航數(shù)控加工仿真軟件中。調(diào)用的具體步驟是:單擊編輯→→(DNC傳送)→選擇好NC文件→【操作】→→輸入“O××××”→【READ】→【EXEC】，NC程序便會(huì)顯示在數(shù)控加工仿真軟件當(dāng)前屏幕上，再將工作方式改為自動(dòng)，單擊循環(huán)啟動(dòng)鍵，機(jī)床自動(dòng)加工零件。

3 結(jié)語

現(xiàn)代很多企業(yè)都將CAD/CAM自動(dòng)編程和數(shù)控機(jī)床連接進(jìn)行自動(dòng)化操作，這樣一種方式為數(shù)控加工提供一種有效的途徑，在很大程度上打破了傳統(tǒng)的“手工編程→試切→修改程序”的數(shù)控編程方法以及程序驗(yàn)證的方法，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造大大提高了數(shù)控加工的生產(chǎn)效率、同時(shí)節(jié)省了材料和設(shè)備損耗，特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的零件加工，具有良好的實(shí)踐意義。

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