CAXA數控車加工橢圓面三角螺紋

■ 馬鋼集團姑山礦業公司機制公司 (安徽馬鞍山 243184 ） 曹 靜

■ 皖江職業教育中心學校 (安徽馬鞍山 243000） 庾 鵬

計算機自動編程就是利用計算機專用CAM軟件實現以人機交互圖形方式完成零件幾何圖形數字化、軌跡生成與加工仿真到數控程序生成全過程。目前，比較流行的數控車床CAM軟件有CAXA數控車、MasterCAM數控車及UG等。其中，CAXA數控車是我國自主研發的一款集計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）于一體的數控車床專用軟件，它具有操作簡單、過程形象生動、出錯幾率低等特點，近年來被機械制造類企業及各省、市技能大賽廣泛采用。下面通過一個復雜曲面零件來介紹CAXA數控車自動編程在異形螺紋加工中的應用。

1. 零件分析

圖 1

如圖1 所示，橢圓長半軸a=4 0 m m，短半軸b = 2 0 m m ， 橢 圓 方 程 為z2/402+x2/202=1，其上有牙型角為60°、螺距3mm、深0.8mm、長度24mm的三角形螺旋槽。

2. 手工編程思路及難點分析

在常見的數控系統中，可以直接采用G01、G02及G03等指令做直線或圓弧切削運動，對于橢圓、雙曲線等非圓曲線，編程人員只有通過一定的數學處理，用直線或圓弧去逼近非圓曲線，或者用宏程序編程進行加工，這些方法在實際加工過程中，存在以下不足：

（1）采用直線或圓弧逼近非圓曲線時，曲線的精度取決于節點數量，節點越多，精度越高，但計算就越復雜，程序也越長，還必須借助計算機輔助處理數據。

（2）采用宏程序編程涉及到復雜的數學計算、曲線數學方程到參數方程的轉換、變量設定、程序語言結構設定，坐標平移變換等多種復雜處理方法，工作效率較低且計算易出錯，并且對編程人員水平要求較高。

圖1所示的零件若采用手工編程進行加工，需在工件右端面中心處建立工件坐標系，然后采用宏程序完成橢圓輪廓的加工，最后采用宏程序完成三角形螺旋槽的加工，槽的形狀可依靠普通三角形螺紋刀來保證，槽深可采用磨耗補償法或宏程序循環嵌套的方式進行分層切削獲得。可以看出，采用手工編程的方式進行加工，需要兩次應用宏程序，數值計算和程序編制都具有相當的復雜性，極易出錯。

3. CAXA數控車加工設置與自動編程

采用CAXA數控車自動編程加工零件的具體步驟為：①按照圖樣給出的尺寸，利用CAXA數控車軟件直接繪制出被加工零件的加工軌跡和毛坯輪廓，不需要畫出完整的零件圖。②在軟件中進行機床類型設置和后置處理設置。③選擇相應的加工指令，并對加工參數進行設置。④自動生成程序并導入機床，完成零件的加工。

（1）毛坯及外輪廓建模。利用CAXA數控車軟件直接繪制，毛坯及零件具體外輪廓如圖2所示。

圖 2

（2）外輪廓的粗精加工。毛坯及外輪廓建模完成后，對機床類型和后置處理進行設置，以FANUC系統為例，如圖3和圖4所示。

圖 3

首先對外輪廓進行粗車加工，單擊CAXA數車工具欄上的“輪廓粗車”圖標，根據加工要求填寫各項加工參數、進退刀方式及切削用量的粗車參數表，注意根據實際加工需要添加所需外輪廓車刀，并根據要求設置好相應的刀具參數，如圖5和圖6所示，參數設置完成后，根據命令提示行的提示，用限制鏈拾取方式，分別拾取被加工輪廓和毛坯輪廓，在選擇合適的進退刀點后，系統自動生成粗車外輪廓刀具軌跡圖，如圖7所示。

圖 4

圖 5

精車參數只需修改進刀量和主軸轉速，其余采用系統默認設置，其設置方式就不再贅述。

（3）三角形螺旋槽的加工。對圖1進行分析可知，三角形螺旋槽的形狀完全可采用普通三角形螺紋刀加工出來，只需要考慮怎么讓螺紋刀走橢圓軌跡的問題，此時可借鑒外輪廓精車加工的方法加工螺旋槽。單擊CAXA數車工具欄上的“輪廓精車”圖標，彈出精車參數表，其中加工參數、進退刀方式采用系統默認值，切削用量中的進刀量填入螺距3mm/r，主軸轉速適當降低，輪廓車刀則按照三角形螺紋刀的參數填寫，如圖8和圖9所示。參數設置完成后，根據命令提示行的提示，用限制鏈拾取方式，拾取被加工輪廓，在選擇合適的進退刀點后，系統自動生成刀具軌跡圖。

單擊“代碼生成”圖標，拾取刀具軌跡，系統自動生成加工程序，用該段程序對三角形螺旋槽進行分層切削時，易出現亂牙現象，此時需在零件加工前，將程序段中的“G01 Z0.0 F3.0”修改為“G32 Z0 F3.0”，如圖10所示。保存程序，導入機床后采用磨耗補償法完成螺旋槽的加工。

圖 6

圖 8

圖 7

圖 9

圖 10

4. 結語

通過在C K6140數控車床上加工實體零件的結果表明，利用CAXA數車軟件自動編程加工得到的零件表面質量要明顯優于手工宏程序編程加工得到的零件，編程難度和出錯概率大大降低，零件的加工效率提升了50%。