基于CAXA數控車、編程助手和斐克仿真軟件配合的數控車削加工技術

摘 要：近年來隨著科學技術的不斷發展數控機床對于復雜零件的加工能力越來越強。面對復雜零件和粗加工中需要大量開粗的零件，為了提高編程效率和工藝，計算機自動編程和加工仿真已成為數控機床發展和應用的重要組成部分。市場上高端軟件雖然功能全面，但軟件成本相對較高，出于節省成本兼顧精度和編程檢測方面的考慮，完全可以配合使用幾個國產軟件的相應模塊。

關鍵詞：自動編程；CAXA；編程助手；斐克仿真

中圖分類號：TP314 文獻標識碼：A

隨著數控機床功能的增加及加工復雜工件能力的提高，在零件編程時，對簡單零件采用手工編程的方法很適合，但對于大量開粗和復雜零件加工時往往數值計算量較大、編程時間長、精度差且不易檢查和編輯。故計算機自動編程和加工仿真便成為數控機床發展和應用的重要組成部分。市場上常見的制造類軟件很多，如UG、CATIA、Pro/E等。這些軟件雖然功能強大，但成本相對較高，并不適合中小企業生產和高校教學使用。其實在一般的生產和學習中我們也僅是使用這些軟件的幾個模塊，這樣我們完全可以找來幾個單一功能的國產軟件配合使用。由于很多軟件主要是針對加工中心設計的，像車削這樣二維圖形的加工在坐標的建立和仿真模擬中的顯示并不清楚。這里就基于CAXA數控車XP、編程助手和斐克仿真軟件配合使用并以車削加工為例進行說明，如圖1所示的工件。這里為了論述方便將零件進行了理想化，工件尺寸完全沒有標注公差。正常情況下是沒有這種可能的，這里請大家注意一下。

1 加工思路分析

根據圖紙和工藝要求首先使用CAXA數控車軟件進行二維建模，建立刀具、數控系統和機床信息。生成走刀路線和程序編碼。再通過CAXA編程助手對生成代碼進行檢驗和修改。最后再將代碼文件輸入斐克仿真軟件進行仿真實驗。

2 加工工藝過程分析

該零件比較理想，沒有尺寸精度、表面粗糙度及熱處理要求，切削加工性能較好。兩端都要車削出來，故要掉頭裝夾。左端有薄壁，第一次裝夾，應該用三抓自動定心卡盤先夾住左端，加工右端。由于左右兩端的加工原理是一樣的，所以這里我僅以加工左端為例。

圖1 零件圖

圖2 零件的加工輪廓與毛坯輪廓

圖3 外圓粗加工軌跡

3 使用CAXA數控車軟件進行加工處理

使用CAXA數控車軟件繪制出零件的加工輪廓和毛坯輪廓，如圖2所示。在建模過程中要注意：第一，建模前根據工藝確定建模原點且坐標系與所用機床的坐標系一致。第二，建模只需要繪制要加工部分的外輪廓和毛坯輪廓，其余的特征線條不必畫出。

通過工藝分析我們確定出加工時要使用的車刀，根據加工刀具的實際參數，在CAXA數控車軟件的刀具管理系統中進行設置。CAXA數控車提供了輪廓車刀、切槽車刀、鉆孔車刀、螺紋車刀四種刀具類型，在不同的選項卡中設定不同的刀具參數，點擊增加刀具創建出所有要用的車刀。

刀具設置好之后就可以根據建模圖形來生成零件外圓的加工軌跡。由于開粗在手工編程中計算量大，所以這里我僅以開粗為例生成粗加工刀具軌跡。選擇輪廓粗車功能。分別設定加工參數、進退刀方式、切削用量和輪廓車刀。這些參數根據生產中的實際數據填寫即可。設置好后根據狀態欄的提示依次拾取被加工工件表面輪廓和毛坯輪廓，拾取好后再輸入起刀點，此時軟件將自動生成粗加工軌跡，如圖3所示。從圖中的刀具運動軌跡可以看出如果單純的用手工編程工作量很大，而實際生產中我們為了提高生產效率并不建議使用復合循環來進行編程，這就看出自動編程在當今數控加工中的重要性。根據開粗過程同理可以生成外圓輪廓精加工的軌跡。這里注意無論是粗車軌跡還是精車軌跡的生成，在拾取輪廓時最好選擇單個拾取，這樣可以避免連續選擇后出現多選的麻煩。輪廓線在選中后會變成虛線，如果沒有變成虛線需要重新拾取。此外軟件還提供了螺紋和退刀槽等特征的加工，使用方法和開粗類似，方便在實際加工中使用。

生成了刀位軌跡后就要進行機床設置和后置處理。由于軟件默認的數控系統可能和實際加工的機床有差異，而這兩者必須統一才能正確完成加工，所以要在軟件中定義機床，使其與實際加工的機床系統相一致。最后拾取外圓粗加工軌跡，確定后系統自動生成了零件數控加工代碼cut文件。其實CAXA數控車軟件自身帶有簡單的二維仿真功能可以驗證數控代碼和圖形形狀的正確性，但是看不出三維實體不易進行空間運動干涉觀察分析，故需要獨立的仿真軟件進行仿真實驗。

4 程序編輯

其實最終生成的代碼還不能直接拿來進行生產，因為程序的格式和一些指令并不能通過軟件自身簡單的后置設置就實現與實際生產的機床系統完全匹配，還需要進行細致的編輯，但是在cut格式和txt格式下編輯程序非常麻煩。這里我們就可以借用CAXA編程助手來對生成的代碼文件進行編輯。

CAXA編程助手是CAXA制造工程師中的一個輔助編程模塊，主要針對加工中心的程序編輯和檢測，但其使用方法和我們平時辦公中使用的word文字編輯一樣，我們完全可以使用這個軟件來編輯我們的車削程序，通過導入cut文件后對其進行插入、刪除、替換等一系列操作來完成數控代碼的后期編輯工作。

5 數控仿真實驗

程序經過最終編輯處理后就可以導入到斐克數控仿真軟件中進行模擬加工，在仿真加工中觀察加工過程，檢查模擬加工數據和干涉情況，以這些數據來分析實際加工情況。仿真軟件的界面與實際的機床面板一樣，我們只需要像操作機床一樣使用軟件就可以得到仿真效果輔助加工檢驗。在確認程序符合加工要求后就可以直接保存程序代碼或直接聯機傳輸給機床待加工使用。

通過這樣幾個簡單軟件的配合使用大大提高了編程的效率和準確性，對于小成本的生產企業和文化水平一般的編程人員來說是非常方便簡單的，不必像從前一樣追求使用復雜的高端軟件，化簡了工作過程，卻也收到了很好的效果。其實只要認真發掘很多小的模塊組合起來都會成為生產加工中的強有力助手。

參考文獻

[1]鄭曉利.數控車削零件的仿真加工[J].自動化技術與應用，2009.

[2]李岳，李淑娟.虛擬數控車削加工技術研究[J].組合機床與自動化加工技術，2003.