典型曲面零件自動編程研究

摘 要：曲面零件的銑削加工通常采用自動編程的方法，且根據所選用軟件的不同，所用的加工策略與加工效果也不盡相同。本文以典型的曲面零件為例，介紹利用CAXA制造工程師軟件對復雜曲面進行自動編程的過程。采用該方法可以大大簡化手工編程的計算量，縮減空走刀時間，提高加工效率。

關鍵詞：曲面零件 CAXA 自動編程 數控加工

所謂自動編程就是利用專用CAD/CAM軟件完成數控加工程序的生成工作，并可以用計算機進行零件加工過程的仿真與模擬。目前，常見的數控銑削自動編程軟件有CAXA數控制造工程師、UG、Pro/E等。其中，CAXA制造工程師是我國具有自主知識產權的一款數控CAD/CAM軟件，主要用于數控銑削的自動編程。其功能主要包括零件三維建模、刀具軌跡生成、加工仿真模擬、后置代碼生成、編制加工工藝文件等。

筆者以一種常見的曲面零件——吊鉤為例，介紹利用CAXA制造工程師實現復雜曲面零件加工軌跡自動生成與程序編制的一般方法。

一、零件圖及加工工藝分析

作為一種弧形零件，吊鉤在數控加工中是較為常見的，其輪廓由直線和圓弧曲線構成。圖1所示的零件表面主要由圓弧形曲面所構成。該零件若采用手工編程只能用宏程序的方法，需要計算各段曲線相切處的節點，這就必須要利用計算機輔助繪圖手段來查詢節點坐標，這樣不僅降低了編程的效率，且因為存在人為因素的影響容易造成錯誤。因此對于該類零件，采用自動編程的方式是較為正確的選擇。

利用CAXA制造工程師軟件對吊鉤零件進行自動編程的第一步是零件建模，其造型如圖1所示。

二、零件的建模

該零件由“吊鉤”的“主體”和“托板”兩部分構成，可采用“曲面造型”的思想創建，即分別利用“導動面”命令中的“雙導動線、雙截面/單 、變高/等高”方式來創建“主體”曲面部分的造型；利用“直紋面”命令中的“曲線+曲線”的方式來完成“托板”曲面部分的造型。

三、加工參數設置

第一，利用φ10mm的平底銑刀，采用“區域式粗加工”的方法，去掉多余的毛坯（設定加工余量為0.5mm）；

第二，利用“平面區域粗加工”的方法，以“吊鉤”底面輪廓線為加工區域，采用“環切”方式，生成平面區域加工軌跡（設定行距為1.5mm）；

第三，利用R2的球頭銑刀，采用“投影線加工”的方法，將上步生成的軌跡投影到“吊鉤”的“主體”曲面上，生成精加工軌跡；

第四，利用φ10mm的球頭銑刀，采用“掃描線精加工”的方法，沿“吊鉤”的“主體”曲面，生成掃描線精加工軌跡，保證“吊鉤”的“主體”曲面的光滑精度；

第五，利用φ8mm的平底銑刀，采用“區域式粗加工”的方法，沿“吊鉤”的“主體”曲面與“托板”上表面交界處的輪廓線，生成加工軌跡（設定加工余量為0），起到清根的作用；

第六，仿真加工，生成G代碼。在加工“吊鉤”鍛模造型時，只需一次裝夾即可（即“托板”），且保證“吊鉤”鍛模造型的Z軸向上（目的是與機床的Z軸方向一致，保證生成G代碼的可用性）。

四、自動編程與仿真

拾取所有的加工軌跡，運行“加工│實體仿真”命令，顯示出的加工結果如圖2所示。

針對鍛模零件“吊鉤”，利用CAXA制造工程師軟件完成了刀具軌跡與加工代碼生成，相對手工編程而言，不僅節省了大量的編程時間，同時也可保證程序的正確性。可見，利用該軟件完成復雜曲面零件加工軌跡自動生成與數控程序的編制與仿真，是行之有效的方法，在實際生產中具有一定的現實意義。

（作者單位：渤海船舶職業學院）