摘 要：本文介紹利用CAXA數控車對雙曲線零件進行自動編程，即“零件造型，工藝分（fèn）析，設定刀具（jù）軌跡，設置切削參數，路（lù）徑仿真，實體切削”的過程，與傳統的手工編程方法相比，利用（yòng）CAXA數控車軟件對複雜零件，尤其是（shì）對非圓曲（qǔ）線類零件有其方便快捷的方法。一方麵縮短了傳統手（shǒu）工編程對於複雜零（líng）件調試程序的時間，使真（zhēn）正（zhèng）實現CNC變得可行；另一（yī）方麵可以即時更改參數優化刀路（lù），對新產品研發和生產實踐有一（yī）定的（de）指導意義
   
       關鍵詞：數（shù）控車；自動編程；雙曲線
 
       0 引言
 
       CAXA作為國內CAD/CAM軟件的先驅者，經受了實踐的檢驗，得到了市場的認（rèn）可。與其他國（guó）外軟件相比，其特點更加（jiā）鮮明，其強大的繪圖功能更加方便快捷，易於上手，其完善的外部接口也兼容多種數據形式，如STL、IGS、DXF等，便於（yú）與其他通用（yòng）軟件交換數據。CAXA數控車可根據（jù）工藝要求生成多種加工軌跡，並提供了開放式的後置處理模塊，滿足各種數控加工係統，並可完成平麵刀（dāo）路的軌跡仿真和實體（tǐ）切削模擬。
 
       1 、雙曲線（xiàn）分析
   
       定義1：平麵內與兩定點F1，F2的距離（lí）之差的絕對值等於常數c、小於|F1F2|的點的軌跡稱為雙（shuāng）曲線（xiàn）。定義2：平麵內到給定一點及一（yī）直（zhí）線的距離之比大於1且為常數的動點的軌跡稱為雙曲（qǔ）線，如圖1所示。在XY平麵內，雙（shuāng）曲線的各點坐標之間呈規律變化（huà），可用雙曲線的方（fāng）程表示為（wéi）：
 
      2、案例分析
 
      2.1 零件圖分析
 
      如圖2所示，該軸類零件的輪廓由（yóu）常規線段（duàn）和非圓曲線——雙曲線輪廓組（zǔ）成，零件編程（chéng）的難點在（zài）於雙曲線輪廓部分的複雜數學計算，用常規的方法計算量比較大，若采用手工編程，則雙曲線的各點計算非常複（fù）雜（zá），若用宏變量編程，對編程者和數控係統的要求又特別高，這時（shí）可借助計算機軟件繪圖，比如（rú）CAXA數控車軟（ruǎn）件來（lái）實現。
    
     
  
             圖1 雙曲線圖 
    
  
          
                         圖2 雙曲線零件圖
  
       
  
  
      2.2 加工工藝分析
 
      CAM軟件隻能根據操（cāo）作人（rén）員的加工工藝生成相應的（de）程序，所以工藝部分還是要由操作（zuò）人員來確定。首先安排合理的加（jiā）工工序，確（què）定工序和工步。然（rán）後在CAXA數控車軟件中選擇合理的刀具，設置相應的加工參（cān）數。最後再選擇加工方案，生成加工（gōng）路線（xiàn）和刀具軌跡。再根（gēn）據仿真、試切、優化調整（zhěng），最後確定最佳的加工工藝。
 
       2.2.1 選擇毛坯，確定裝夾
 
       根 據 零 件 圖（tú） 和 工 藝 分 析，選 擇 毛 坯 為Φ38mm×75mm的圓棒料，材料為鋁2a12。該零件（jiàn）為常規軸類零件，使用通用夾具——三爪卡盤夾緊工件即可，並且保證軸（zhóu）的伸出長度略大於（yú）60mm。單件加工可設定工件的右端點（diǎn）為工件原點建立編程坐標係，批量生產為避免重複的（de）對刀過程，可選擇固定的夾具確定（dìng）左端為零件加工原點。
 
       2.2.2 刀具選擇（zé）及切削參數設（shè）定
 

                      圖3 毛坯及被加工輪廓
 
      根據該零件輪廓的特點，由於其特殊輪廓曲線的加工要求，粗加工選（xuǎn）擇93度主偏角，80度刀尖角的外圓（yuán）車刀，粗加工選擇95度主偏角。35度刀（dāo）尖的外圓車削，切削（xuē）用量參照表1所示。
 
      2.3 毛坯及外（wài）輪廓的繪製
 
      在CAXA數（shù）控車軟（ruǎn）件中，建立零件加工輪廓模型（xíng），隻需繪製所要加工對象的輪廓和毛（máo）坯輪廓（kuò）即可，無需繪出多餘的線框（kuàng），而且對於軸類零件，隻需繪製單邊輪廓即可。輪廓的建（jiàn）模可（kě）以通過在CAXA數控車床軟件中直接繪製，也可以（yǐ）通（tōng）過其他CAD/CAM軟件繪（huì）製，如（rú）CAD軟件的dwg、dxf文件的導入來實現，同時也（yě）兼（jiān）容CAD/CAM軟件的通用格式igs。無論是采用直接（jiē）繪圖還是間接導入的方式（shì），都不需要畫出完（wán）整（zhěng）的零件圖，隻需繪出毛坯輪廓和被加工（gōng）輪廓部分即可，本例直（zhí）接按照零件圖尺寸繪製外輪（lún）廓和毛坯（pī），如圖3所示。
 
      2.4 CAXA自動編（biān）程（chéng）
 
      2.4.1 零（líng）件（jiàn）粗加工
 
      根據加工工藝中“先粗後（hòu）精，先內後外，先主後次，先近後遠”的加工原則，本例沒有（yǒu）內孔加工部分，故首先對零件的外輪廓進行粗（cū）加工。點（diǎn）擊CAXA數控車工具欄上的【輪廓粗車】圖標，根據加工要（yào）求填寫各項（xiàng）切削用量、進退刀方式、加工參數等。在設置刀具的時候，按加工工藝表設置好外圓車刀名稱，刀號，主偏角，副偏角，刀尖角（jiǎo）等參數，並根據實際刀具設置好刀尖（jiān）圓弧半徑，以及是（shì）否軟件補償還是程序補償參（cān）數。
 
     在完成以上參數設置後，根據係統提示分別拾取圖3中的被加工輪廓和毛坯輪廓。采用限製鏈拾取或單個拾取方式，限製（zhì）鏈拾取（qǔ）時隻需拾取（qǔ）起始和結束輪廓線（xiàn），單（dān）個拾取（qǔ）則逐一拾取要加工的輪廓線，然後鼠標任意指定合適的進退刀（dāo）點或鍵盤輸入具體數值，係統則自動生成粗加工輪廓的走刀軌跡圖，包含進退刀線和可能幹涉的部分，如（rú）圖4所示。
  

         
  
                             圖4 粗車加工軌跡
  
  

      
                       圖5 輪廓粗、精加工仿真結果
 
 
      2.4.2 零件精加工
 
      零件的精（jīng）加工（gōng）與粗加工設置類似，隻需將刀（dāo）具（jù）參數、加工參數、切削用量和進退刀參數按精加工相關參數作（zuò）相應改（gǎi）變（biàn），即可完成精加工的設置。
 
      2.4.3 刀（dāo）具軌跡仿真及程序生成
 
     刀具軌跡生成（chéng）後，可對生成的刀具軌跡進（jìn）行動態仿真，以驗證刀路（lù）的合理性。具體操作如下：單擊數控車工具欄中的【軌（guǐ）跡仿真】圖標，設置相關步數，可以控製仿真的速度，係統即可對刀路軌跡自動進行運態仿真。再（zài）選擇“二維實（shí）體”、“缺省毛（máo）坯輪廓”方式。根據係統提示，拾取已經（jīng）生成的粗、精加工刀具軌（guǐ）跡，係（xì）統開始進行實體切削仿真。通過二維動態軌跡仿真和實體切削（xuē）仿真，可以直觀地觀察刀具走刀路（lù）線的合理性以及實體切削是否存（cún）在幹涉及過切（qiē）現象。如圖5所示。
 
     程序生成（chéng）需要根據當前使用的（de）數控機（jī）床和數控係統的配置要（yào）求，先設置好後置處（chù）理（lǐ）的相關參數，如數控係統，以及與數控係統相適應的（de）各種（zhǒng）代碼，隻（zhī）需（xū）更（gèng）改不同的部分，軟件已設置好通用指令代碼。配置完成後，選擇（zé）生成的刀具軌跡轉數，即可生成數控程（chéng）序。具體操作過程（chéng）如下（xià）：單擊主菜單中的【數控車】、【代碼生成】命（mìng）令，填寫“後置文（wén）件”對話框，選擇（zé）相應的數控係統，本例選（xuǎn）擇FANUC係統，按軟件默認的後置文件(*.cut)進行（háng）保存，取好相應的文件名稱（chēng）後，單擊“運行”按鈕（niǔ），拾取相應的粗精加工刀具軌跡，係（xì）統自（zì）動生成程序，如需對（duì）程序進行二次編輯和修改，可用“記事本”程序打開數控代碼加工程序。
 
     2.4.4 程序（xù）後置處理與通訊傳輸（shū）　
   
     CAXA數控車（chē）軟件生成的程序由於沒有循（xún）環指令，都是最基本的程序代碼，所以程（chéng）序相比於手工（gōng）編程量比較大，程序內容（róng）較多，必（bì）須解決機床與軟件的傳輸問題。程序傳輸由於是（shì）軟（ruǎn）件與（yǔ）硬件（jiàn）之間的配合，需要（yào）設置相關傳輸參數（shù）和協議。本（běn）例采用FANUC相關傳（chuán）輸設（shè）置：串口：COM1；波特（tè）率：9600；數據位：7；停止位：2；握（wò）手協議：Xon/off；設置好（hǎo）以上（shàng）參（cān）數，保證機床與軟件皆（jiē）采用相同的參數設置，基於CAXA數控車軟件與FANUC數（shù）控車床之間即可實現在線傳輸。
 
     3 、結論
 
     通過在 FA N UC 0 i m a t e數控係統，凱達CKA6136機床上對雙曲（qǔ）線零件的試加工結果表明（míng），利用CAXA數車軟件自動編程加工與手工程序編程加工相比，前者更加快捷簡便，而（ér）且可以即時演示加工刀路，保（bǎo）證程序的準確性，通過對試件檢測結果比較，前者（zhě）刀路更加順暢，零件加工質量高。CAXA數控車軟件具有應用靈（líng）活、參數開放、適（shì）用性強的特點，可以滿足不同回轉體類零件的加工。作為國產軟件的佼佼者，可以廣泛（fàn）應用於數控加工行業中。