基于Swansoft的典型軸類零件數(shù)控仿真加工

祝日東 裴 巖

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)大學(xué)，運(yùn)城 044000）

數(shù)控加工具有高效率和高精度等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域[1]。Swansoft是由南京斯沃軟件技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的數(shù)控車、銑及加工中心仿真軟件，是結(jié)合各機(jī)床廠家的實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)，并與高校教學(xué)訓(xùn)練一體開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)。通過(guò)該軟件的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生在PC機(jī)上模擬操作機(jī)床，達(dá)到實(shí)物操作訓(xùn)練的目的，并減少機(jī)床設(shè)備投入。數(shù)控編程是未來(lái)工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，是未來(lái)機(jī)械從業(yè)人員需要具備的技能之一[2]。

1 軸類零件實(shí)體造型

根據(jù)零件平面圖形，利用UG軟件繪制實(shí)體造型。該零件為階梯軸，具有普通螺紋、退刀槽和圓弧面等結(jié)構(gòu)，整體加工難度適中，如圖1所示。

圖1 階梯軸三維造型

2 零件加工工藝

2.1 零件圖樣分析

圖1工件的毛坯尺寸為?45×100 mm，材料為45號(hào)鋼的棒料。該零件的主要加工表面包括圓柱面、順圓弧曲面、逆圓弧曲面、螺紋、退刀槽和倒角等。工件的軸向尺寸和表面粗糙度沒(méi)有較高的要求，只有徑向方向和總長(zhǎng)度有尺寸公差，且沒(méi)有特殊的硬度要求和熱處理要求。

2.2 確定零件裝夾方案

因?yàn)樵摿慵菍?shí)心軸且總長(zhǎng)較短，所以采用三爪自定心卡盤進(jìn)行夾緊，不需要頂尖配合固定零件。分析零件結(jié)構(gòu)可知，需要通過(guò)兩次裝夾完成工件輪廓的加工，即需要掉頭加工。為防止已加工表面由夾緊引起變形而導(dǎo)致加工失敗，需要將已加工表面主要受力面包裹銅片來(lái)保護(hù)工件。

2.3 加工刀具的選擇

根據(jù)零件的加工工藝分析可知，加工工序選擇刀具有1號(hào)硬質(zhì)合金外圓粗車刀、2號(hào)硬質(zhì)合金外圓精車刀、3號(hào)切槽刀和4號(hào)硬質(zhì)合金外螺紋刀。其中：1號(hào)刀具平端面，粗車外圓；2號(hào)刀具精車外圓；3號(hào)刀具外徑切槽；4號(hào)刀具切外螺紋。

2.4 數(shù)控加工工藝分析

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)制定零件的加工工藝，如表1所示。

表1 數(shù)控加工工藝工序卡

3 UG軟件生成刀具加工路徑

UG NX加工模塊的功能強(qiáng)大，可以編制各種復(fù)雜零件的精、粗加工程序。用戶可在圖形界面下編輯刀具路徑，觀察刀具的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，生成刀具位置源文件等。應(yīng)用后置處理功能生成指定機(jī)床識(shí)別的數(shù)控加工程序[3]。根據(jù)加工流程，生成階梯軸的刀具加工路徑。圖2為工件左端刀具加工路徑，圖3為工件右端刀具路徑。

圖2 工件左端刀具路徑圖

圖3 工件右端刀具路徑圖

4 Swansoft的仿真加工

4.1 加工前的準(zhǔn)備工作

（1）啟動(dòng)Swansoft仿真軟件，選擇華中數(shù)控系統(tǒng)HNC-21T，旋開(kāi)機(jī)床急停按鈕，執(zhí)行刀架回參考點(diǎn)操作，建立機(jī)床坐標(biāo)系[4]。

（2）在設(shè)置毛坯選項(xiàng)中設(shè)置毛坯材料為棒料，直徑45 mm， 長(zhǎng)度100 mm，夾具為三爪卡盤。按要求在刀具庫(kù)管理選項(xiàng)卡中選擇外圓粗車車刀、外圓精車車刀、切槽刀以及螺紋刀，并分別添加到相應(yīng)的01、02、03、04號(hào)刀位中。

（3）刀具裝夾完畢后，在手動(dòng)模式下打開(kāi)刀偏表，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)刀架試切一段外圓，然后保持X坐標(biāo)不變，移動(dòng)Z軸刀具離開(kāi)工件，測(cè)量出該段外圓的直徑。之后將測(cè)得的直徑輸入到相應(yīng)的刀具號(hào)試切直徑中，由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算工件坐標(biāo)系X原點(diǎn)的位置，再移動(dòng)刀具試切工件端面，在相應(yīng)刀具號(hào)試切長(zhǎng)度輸入Z0，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算工件坐標(biāo)系Z原點(diǎn)的位置[5]。

4.2 仿真加工

將在UG中經(jīng)過(guò)后置處理的加工程序?qū)隨wansoft仿真軟件，選擇自動(dòng)加工模式，然后關(guān)閉機(jī)床艙門，按循環(huán)啟動(dòng)鍵進(jìn)行零件的仿真加工。加工效果如圖4所示。

圖4 軸零件仿真加工圖

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)典型的軸類進(jìn)行工藝分析、刀具選擇、零件建模、程序生成、后置處理以及仿真加工。通過(guò)UG的自動(dòng)編程和數(shù)控仿真加工相結(jié)合的方式，為機(jī)械加工車間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)提供了有力的保障，并且提高了數(shù)控加工的生產(chǎn)效率，減少了廢品率，節(jié)省了生產(chǎn)成本。