基于CAXA的金屬零件編程方法研究

程 輝

（甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 金昌 737100）

數(shù)控車床是金屬零件的主要加工方式，對于一些簡單的金屬零件，通常會(huì)采用手工編程的方法。但實(shí)際的操作中，加工的零件通常是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的金屬零件，因此仍然沿用傳統(tǒng)的方法完成編程，會(huì)產(chǎn)生較大的計(jì)算量，易形成一定的誤差[1]。基于CAXA的數(shù)據(jù)車是通過自主研發(fā)獲得的一款將CAD軟件與CAM軟件融為一體的數(shù)控車床編程模式[2]。通過CAXA的技術(shù)支持，可以有效的解決數(shù)控加工中對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬零件設(shè)計(jì)和加工相銜接問題。

1 創(chuàng)建CAXA數(shù)控車模型

本文以金屬零件中經(jīng)常生產(chǎn)的金屬手柄為例，在CAXA數(shù)控車中創(chuàng)建一個(gè)金屬手柄模型（如圖1所示），需要以下幾個(gè)步驟：

圖1 金屬手柄模型圖

首先，將CAXA軟件打開，在軟件的初始界面中，新建一個(gè)用于制作金屬手柄的作圖窗口，點(diǎn)擊“新建”按鈕，在彈出的對話框中輸入該作圖文件的名稱“金屬手柄”。第二步，點(diǎn)擊作圖窗口中的“橢圓”按鈕，在彈出的對話框中，輸入事先設(shè)定的相關(guān)參數(shù)。例如，終止角度360°，長軸為60mm，短軸為30mm。并選擇該橢圓形需要放置的位置，并將對于部分的橢圓曲線清除。第三步，點(diǎn)擊作圖窗口中的“矩形”按鈕，繪制一個(gè)長、寬分別為15、25的矩形，再點(diǎn)擊“直線”按鈕，并在矩形的右上方作為起點(diǎn)繪制一條與水平方向垂直的直線。第四步，點(diǎn)擊作圖窗口中的“平行線”按鈕，繪制出一條與矩形的右側(cè)邊距離3的線段，繪圖區(qū)域以外，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，找到曲線編輯工具，并找出“裁剪”按鈕，將直線下方的圖形裁剪。第五步，再次點(diǎn)擊“矩形”按鈕，繪制出一個(gè)長、寬為5、50的矩形，并點(diǎn)擊“倒角”按鈕，在該矩形的左側(cè)倒出一個(gè)固定的角度。第六步，再次點(diǎn)擊“矩形”按鈕，繪制出一個(gè)長、寬為2、15的矩形，并將圖中多余的直線進(jìn)行裁剪，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)尺寸的設(shè)計(jì)，留出加工時(shí)所需的多余毛坯。

2 基于CAXA的金屬零件編程設(shè)計(jì)

根據(jù)上文創(chuàng)建的CAXA數(shù)控車模型，再按照數(shù)控加工中，鉆孔～加工端面～加工內(nèi)螺紋～加工內(nèi)孔～取總長～加工外輪廓的工藝順序，對其金屬零件的編程進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]。由于金屬零件的內(nèi)螺紋加工的程序十分簡單，因此可以適當(dāng)?shù)倪x用手動(dòng)的編程方式進(jìn)行，同樣，取總長也可選用手動(dòng)編程方式。因此本文的金屬零件編程設(shè)計(jì)主要包括對端面、內(nèi)控以及外輪廓的加工。

（1）端面編程設(shè)計(jì)。首先，在CAXA數(shù)控車中，設(shè)定好相應(yīng)的刀具參數(shù)，本文假定對金屬零件端面進(jìn)行加工的刀具的主偏角為75°，副偏角為45°，刀具刀尖的圓弧半徑為0.5mm。按照零件加工的工藝流程，先進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行細(xì)加工，并設(shè)定上文提出的相應(yīng)的粗加工參數(shù)信息。當(dāng)參數(shù)設(shè)定完畢后，再選擇相應(yīng)的加工路徑，進(jìn)而生成刀具的加工軌跡。細(xì)加工與粗加工的編程方法相同。

（2）內(nèi)孔與螺紋編程設(shè)計(jì)。對于內(nèi)孔的編程設(shè)計(jì)首先要繪制一個(gè)內(nèi)孔的加工曲線圖，并設(shè)置對應(yīng)的粗加工參數(shù)，選擇對應(yīng)的加工類型為內(nèi)輪廓，設(shè)置粗加工的角度以及刀具的相關(guān)參數(shù)信息，編程的方法與上文端面的編程方法相同。需要注意的是，對于普通的螺紋等簡單結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行加工時(shí)，由于螺紋的結(jié)構(gòu)較為簡單，因此使用CAXA數(shù)控車編程模式反而會(huì)使加工變得更加復(fù)雜，而是用手動(dòng)的編程方法，通過公式計(jì)算出螺紋相應(yīng)的大徑和小徑，可以使編程變得更加簡單。

（3）外輪廓編程設(shè)計(jì)。對于外輪廓的編程設(shè)計(jì)與上文相同，設(shè)置對應(yīng)的刀具加工參數(shù)，并根據(jù)相關(guān)的工藝要求設(shè)置外輪廓的進(jìn)、退刀方式，在進(jìn)行加工的過程中，要時(shí)刻注意操作界面中的提示，先選擇加工表面的輪廓線以及對應(yīng)連接方向，再選取毛坯的表面以及連接方向，根據(jù)刀具的路徑參數(shù)設(shè)置，找出適合的進(jìn)、退刀點(diǎn)，最終CAXA數(shù)控車自動(dòng)生成一段外輪廓的加工軌跡。若在編程過程中發(fā)現(xiàn)加工軌跡有不合理的地方，要及時(shí)對加工的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模⑸尚碌牡毒哕壽E。為了不影響后續(xù)的加工工序，在完成對加工軌跡的設(shè)計(jì)后要將其進(jìn)行隱藏，上述幾種編程設(shè)計(jì)也一樣隱藏加工軌跡。

3 實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證基于CAXA的金屬零件編程方法可以提高數(shù)控加工的工作效率，將其與傳統(tǒng)的金屬零件加工進(jìn)行對比，建立統(tǒng)一的金屬零件設(shè)計(jì)圖紙，分別用傳統(tǒng)方法和本文方法對其進(jìn)行加工，在保證實(shí)驗(yàn)過程中，其它外界環(huán)境及干擾因素均相同的情況下，比較兩種方法的加工時(shí)間。表1為兩種方法的加工時(shí)間對比。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

從表1可以看出，同樣的零件設(shè)計(jì)圖，本文方法的加工時(shí)間明顯小于傳統(tǒng)方法的加工時(shí)間。通過實(shí)驗(yàn)證明了本文加工方法可以有效提高數(shù)控加工的工作效率。同時(shí)，在實(shí)際的數(shù)控加工中，程序的說明、程序頭、程序尾以及換刀都是相對固定不變的，因此在CAXA中生成一次軌跡文件后可重復(fù)進(jìn)行使用，大大縮短了對相關(guān)設(shè)備參數(shù)的設(shè)置時(shí)間，在提高了加工速度的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工的自動(dòng)化生產(chǎn)。

4 結(jié)語

通過本文研究，有效的驗(yàn)證了基于CAXA的金屬零件編程方法的工作效率，但本文對于CAXA中的后置處理環(huán)節(jié)沒有進(jìn)行相應(yīng)的研究，在后置處理環(huán)節(jié)中很可能會(huì)存在編譯錯(cuò)誤的問題產(chǎn)生，因此在后續(xù)的研究中還將對這一環(huán)節(jié)進(jìn)行更加深入的研究，以保障檢驗(yàn)環(huán)節(jié)程序代碼的準(zhǔn)確性。