利用CAD/CAM 軟件確定數(shù)控編程中 未知點(diǎn)的坐標(biāo)

吳勝強(qiáng)， 趙曉東， 蒲筠果

（邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺 054035）

在數(shù)控加工中，對于那些刀具在一次切削過程中始終在某一坐標(biāo)平面內(nèi)運(yùn)動的零件，如圖1所示，其數(shù)控編程方法普遍采用手工編程。手工編程時(shí)，在完成工藝分析和確定走刀路線后，對零件輪廓圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理就成為程序編制的關(guān)鍵。

對于僅由直線段和圓弧兩種幾何元素構(gòu)成的平面輪廓零件，由于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)具有直線和圓弧的插補(bǔ)功能，因此程序編制中的數(shù)學(xué)處理，主要應(yīng)確定未知點(diǎn)的坐標(biāo)值。未知點(diǎn)包含基點(diǎn)（即幾何元素間的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，如圖1 中A、B、C點(diǎn)）和圓弧的圓心點(diǎn)（如圖1 中D 點(diǎn)）或刀位點(diǎn)等。常用的算法有作圖法、代數(shù)計(jì)算法、三角函數(shù)計(jì)算法、平面幾何計(jì)算法等[1-2]。如要計(jì)算圖1中的A、B、C、D 點(diǎn)，這些算法非常繁瑣，易出錯(cuò)。為了提高工效，又快又準(zhǔn)獲得未知點(diǎn)的坐標(biāo)，這里介紹一些利用CAD/CAM 軟件（以AutoCAD為例）來求解未知點(diǎn)坐標(biāo)的新方法[3-5]。

圖1 平面類零件圖

1 尺寸標(biāo)注法

數(shù)控編程時(shí)，為了編程方便，需要在圖紙上選擇適當(dāng)位置作為編程坐標(biāo)系和編程原點(diǎn)的位置，選定O 點(diǎn)為工件的編程零點(diǎn)，水平為X 軸，垂直為Y 軸[2]。尺寸標(biāo)注法的步驟為：

（1） 根據(jù)零件圖，將含有未知點(diǎn)部分進(jìn)行繪 圖[6]；

（2） 根據(jù)編程要求修改標(biāo)注樣式中主單位的精度，這里設(shè)為“0.0000”。

（3） 使用線性標(biāo)注功能在X方向和Y方向，標(biāo)注未知點(diǎn)與編程零點(diǎn)O 之間的尺寸標(biāo)注，如圖2 所示。對A、B、C、D 點(diǎn)與O 點(diǎn)的標(biāo)注尺寸，即為A、B、C、D 點(diǎn)的坐標(biāo)值 (25.9808, 65.0000)、(39.0503, 68.9754)、(75.5907, 51.0246)、(34.6410, 60.0000)。

圖2 尺寸標(biāo)注法

2 測量法

（1） 根據(jù)零件圖，將含有未知點(diǎn)部分進(jìn)行繪圖；

（2） 使用測量功能，測量OA，如圖3 所示，在命令窗口有：X增量=25.9808，Y增量= 65.0000，此即為A 點(diǎn)的坐標(biāo)值。

（3） 參照(2)，測量OB、OC、OD 即可得B、C、D 各點(diǎn)的坐標(biāo)值。

圖3 測量法

3 目標(biāo)捕捉法

3.1 不用移動UCS 功能的目標(biāo)捕捉法

（1） 根據(jù)零件圖，將含有未知點(diǎn)部分進(jìn)行繪圖；

（2） 使用目標(biāo)捕捉功能，捕捉O 點(diǎn)，如圖4(a)所示，得其坐標(biāo)值為(15.0000, 5.0000)，捕捉A 點(diǎn)，如圖4(b)所示，得其坐標(biāo)值為(40.9808, 70.0000)，將A 點(diǎn)的坐標(biāo)值減去O 點(diǎn)的坐標(biāo)值，即為A 點(diǎn)的坐標(biāo)值(25.9808, 65.0000)；

（3） 參照(2)，捕捉B、C、D 點(diǎn)，然后分別減去O 點(diǎn)的坐標(biāo)值，即可得B、C、D 各點(diǎn)的坐標(biāo)值。

3.2 基于移動UCS 功能的目標(biāo)捕捉法

（1） 根據(jù)零件圖，將含有未知點(diǎn)部分進(jìn)行繪圖；

（2） 使用移動UCS 功能，將UCS 的坐標(biāo)零點(diǎn)移動O 點(diǎn)上；

（3） 捕捉A 點(diǎn)，如圖5 所示，即得其坐標(biāo)值25.9808, 65.0000)；

（4） 參照(3)，捕捉B、C、D 點(diǎn)，即可得B、C、D 各點(diǎn)的坐標(biāo)值。

圖4 不用移動UCS 功能的目標(biāo)捕捉法

圖5 基于移動UCS 功能的目標(biāo)捕捉法

4 結(jié) 論

這些求解方法與傳統(tǒng)的求解方法相比更簡單、準(zhǔn)確、方便、快捷，數(shù)值全部由計(jì)算機(jī)完成，減輕了人工勞動，減少了出錯(cuò)的概率；由于作圖精度在AutoCAD 環(huán)境下可根據(jù)實(shí)際需要任意設(shè)定，能滿足加工要求。這些方法除能在AutoCAD環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，在其他CAD/CAM 軟件環(huán)境下也能得到相似程度上的實(shí)現(xiàn)，具有普遍性。

[1] 《數(shù)控加工技師手冊》編委會. 數(shù)控加工技術(shù)手冊[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005. 4-52.

[2] 畢毓杰. 機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002. 62-63.

[3] 陳建良, 金 濤, 童水光. 基于點(diǎn)的鞋楦CAD/CAM技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào), 2005, (5)： 1124-1128.

[4] 謝 叻, 周儒榮, 阮雪榆. 自由曲面零件余量加工算法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2003, (5)： 104-106.

[5] 劉建萍, 葉邦彥. 運(yùn)用CAXA 電子圖板解決CNC 車床編程中的難點(diǎn)問題[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 26(1)： 6-11.

[6] 唐立山, 陳祝林. 數(shù)控技術(shù)中手工編程的基點(diǎn)和刀位點(diǎn)坐標(biāo)求解方法[J]. 工具技術(shù), 2005, (10)： 17-18.