利用CAD/CAM 軟件確定數控編程中 未知點的坐標

吳勝強， 趙曉東， 蒲筠果

（邢臺職業技術學院，河北 邢臺 054035）

在數控加工中，對于那些刀具在一次切削過程中始終在某一坐標平面內運動的零件，如圖1所示，其數控編程方法普遍采用手工編程。手工編程時，在完成工藝分析和確定走刀路線后，對零件輪廓圖形進行數學處理就成為程序編制的關鍵。

對于僅由直線段和圓弧兩種幾何元素構成的平面輪廓零件，由于機床數控系統具有直線和圓弧的插補功能，因此程序編制中的數學處理，主要應確定未知點的坐標值。未知點包含基點（即幾何元素間的聯結點，如圖1 中A、B、C點）和圓弧的圓心點（如圖1 中D 點）或刀位點等。常用的算法有作圖法、代數計算法、三角函數計算法、平面幾何計算法等[1-2]。如要計算圖1中的A、B、C、D 點，這些算法非常繁瑣，易出錯。為了提高工效，又快又準獲得未知點的坐標，這里介紹一些利用CAD/CAM 軟件（以AutoCAD為例）來求解未知點坐標的新方法[3-5]。

圖1 平面類零件圖

1 尺寸標注法

數控編程時，為了編程方便，需要在圖紙上選擇適當位置作為編程坐標系和編程原點的位置，選定O 點為工件的編程零點，水平為X 軸，垂直為Y 軸[2]。尺寸標注法的步驟為：

（1） 根據零件圖，將含有未知點部分進行繪 圖[6]；

（2） 根據編程要求修改標注樣式中主單位的精度，這里設為“0.0000”。

（3） 使用線性標注功能在X方向和Y方向，標注未知點與編程零點O 之間的尺寸標注，如圖2 所示。對A、B、C、D 點與O 點的標注尺寸，即為A、B、C、D 點的坐標值 (25.9808, 65.0000)、(39.0503, 68.9754)、(75.5907, 51.0246)、(34.6410, 60.0000)。

圖2 尺寸標注法

2 測量法

（1） 根據零件圖，將含有未知點部分進行繪圖；

（2） 使用測量功能，測量OA，如圖3 所示，在命令窗口有：X增量=25.9808，Y增量= 65.0000，此即為A 點的坐標值。

（3） 參照(2)，測量OB、OC、OD 即可得B、C、D 各點的坐標值。

圖3 測量法

3 目標捕捉法

3.1 不用移動UCS 功能的目標捕捉法

（1） 根據零件圖，將含有未知點部分進行繪圖；

（2） 使用目標捕捉功能，捕捉O 點，如圖4(a)所示，得其坐標值為(15.0000, 5.0000)，捕捉A 點，如圖4(b)所示，得其坐標值為(40.9808, 70.0000)，將A 點的坐標值減去O 點的坐標值，即為A 點的坐標值(25.9808, 65.0000)；

（3） 參照(2)，捕捉B、C、D 點，然后分別減去O 點的坐標值，即可得B、C、D 各點的坐標值。

3.2 基于移動UCS 功能的目標捕捉法

（1） 根據零件圖，將含有未知點部分進行繪圖；

（2） 使用移動UCS 功能，將UCS 的坐標零點移動O 點上；

（3） 捕捉A 點，如圖5 所示，即得其坐標值25.9808, 65.0000)；

（4） 參照(3)，捕捉B、C、D 點，即可得B、C、D 各點的坐標值。

圖4 不用移動UCS 功能的目標捕捉法

圖5 基于移動UCS 功能的目標捕捉法

4 結 論

這些求解方法與傳統的求解方法相比更簡單、準確、方便、快捷，數值全部由計算機完成，減輕了人工勞動，減少了出錯的概率；由于作圖精度在AutoCAD 環境下可根據實際需要任意設定，能滿足加工要求。這些方法除能在AutoCAD環境下實現，在其他CAD/CAM 軟件環境下也能得到相似程度上的實現，具有普遍性。

[1] 《數控加工技師手冊》編委會. 數控加工技術手冊[M]. 北京： 機械工業出版社, 2005. 4-52.

[2] 畢毓杰. 機床數控技術[M]. 北京： 機械工業出版社, 2002. 62-63.

[3] 陳建良, 金 濤, 童水光. 基于點的鞋楦CAD/CAM技術[J]. 計算機輔助設計與圖形學學報, 2005, (5)： 1124-1128.

[4] 謝 叻, 周儒榮, 阮雪榆. 自由曲面零件余量加工算法[J]. 機械工程學報, 2003, (5)： 104-106.

[5] 劉建萍, 葉邦彥. 運用CAXA 電子圖板解決CNC 車床編程中的難點問題[J]. 工程圖學學報, 2005, 26(1)： 6-11.

[6] 唐立山, 陳祝林. 數控技術中手工編程的基點和刀位點坐標求解方法[J]. 工具技術, 2005, (10)： 17-18.