基于CAXA數控車的曲線零件自動編程

李友松 張 琳

（西安建筑科技大學機電工程學院，陜西 西安 710055）

數控車床適用于加工具有回轉體表面的零件。對于簡單的回轉體零件，一般采用手工編程方式，但一些相對復雜的曲線，如橢圓、拋物線等非圓二次曲線的輪廓，手工編程則需要利用宏程序，工作效率較低。這類零件的程序編制一般選擇自動編程來實現，既能提高數控車削精度又能提高編程效率。

自動編程就是利用計算機專用軟件編制數控加工程序的過程。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，具有零件二維輪廓建模、刀具路徑模擬、切削驗證加工和后置代碼生成等功能。在該軟件的支持下，我們可以較好地解決曲線零件的計算機輔助設計與制造問題。

1 零件的設計與制造

在CAXA數控車中，零件的計算機輔助設計與制造分4個步驟：

（1）根據零件的設計圖紙進行零件二維輪廓造型設計；（2）根據加工所用的車床及數控系統，設置車床參數；（3）定義加工參數，生成刀路軌跡圖，進行加工軌跡仿真；（4）對仿真結果進行檢查，檢驗加工結果是否符合設計要求。如符合設計要求，則根據加工軌跡直接生成具體數控車床用加工程序（G代碼）；如不符合設計要求，則返回第（1）步或第（2）步，重新進行輪廓設計或加工定義，直到滿足設計要求。零件的設計與制造流程如圖1：

圖1 零件的設計與制造流程

2 零件的輪廓造型設計

2.1 坐標系的使用

CAXA數控車中一般使用的是絕對直角坐標。機床坐標系Z軸相當于絕對坐標系X軸，機床坐標系X軸相當于絕對坐標系Y軸。

2.2 曲線零件的輪廓造型

CAXA數控車提供了較強的二維平面造型功能。各種應用功能通過菜單條和工具條驅動；狀態條指導用戶進行操作并提示當前狀態和所處位置；繪圖區顯示各種繪圖操作的結果；同時繪圖區和參數欄為用戶實現各種功能提供數據的交互。具體做法簡介如下：

（1）選取XY平面為基準平面，確定基準點。

（2）利用菜單條和工具條的編輯功能，繪制草圖，并確定其封閉。

3 設置機床參數

機床設置就是針對不同的機床、不同的數控系統，設置特定的數控代碼、數控格式及參數，并生成配置文件。生成數控程序時，系統根據該配置文件的定義生成用戶所需要的特定代碼格式的加工指令。

通過設置系統配置參數，后置處理生成的數控程序可以直接輸入數控機床或加工中心進行加工，而無需進行修改。如果已有的機床類型中沒有所需的機床，可增加新的機床類型以滿足使用要求，并可對新增的機床進行設置。

機床參數配置包括主軸控制、數值插補方法、補償方式、冷卻控制、程序起停及程序首尾控制符等。

4 零件的加工仿真

4.1 定義刀具參數

根據零件形狀及加工要求，定義零件加工所用刀具。包括刀具半徑、刀刃半徑、刀桿長度等參數。在“應用”菜單下“數控車”子菜單區選取“刀具管理”菜單項，系統彈出刀具庫管理對話框，可按自己的需求添加新的刀具、對已有的刀具參數進行修改、更換使用當前刀等。

4.2 生成刀路圖模擬加工

零件加工軌跡圖指的是刀具中心的運動軌跡，是生成數控機床加工代碼的前提，包括加工方式、切削用量等參數的確定。零件加工軌跡定義的好壞直接影響到零件的加工質量。可采用如下方法對曲線進行加工軌跡定義。

（1）輪廓粗車。該功能用于實現對工件外輪廓表面、內輪廓表面和端面的粗加工，用來快速清除毛坯的多余部分。

（2）輪廓精車。實現對工件外輪廓表面、內輪廓表面和端面的精加工。做輪廓精車是要確定被加工輪廓，即加工結束后的工件表面輪廓，被加工輪廓不能閉合或自相交。

（3）加工軌跡仿真模擬。拾取加工輪廓及毛坯輪廓，確定進退刀點生成刀路圖，選擇刀路確定后進行模擬加工。

5 后置處理

圖2 工藝品葫蘆輪廓

按照當前機床類型的配置要求，把已生成的加工軌跡轉化為G代碼數據文件，即CNC數控程序。生成實際加工用的G代碼后，在數控車床和計算機聯機的前提下，分別在數控車床和計算機上將兩者之間進行數據傳輸的通訊協議設置好后，就可以進行實際加工了。

6 實例

（1）工藝品葫蘆的輪廓設計。根據要求用CAXA數控車軟件將工藝品葫蘆輪廓繪出，如圖2

（2）設置車床參數。根據實際機床型號類型，將車床選為華中數控。并配置主軸控制、數值插補方法、補償方式、冷卻控制、程序起停及程序首尾控制符機床參數等。

（3）葫蘆的加工仿真。根據葫蘆的形狀，選擇加工所用刀具為外輪廓車刀。刀具前角80.000，刀具后角50.000。使用輪廓粗加工方式，拾取加工輪廓及毛坯輪廓，確定進退刀點生成刀路圖，選擇刀路確定后進行模擬加工。

（4）后置處理。按照華中數控車床的配置要求，把已生成的加工軌跡轉化為G代碼數據文件，部分如下：

結語

在數控編程中，對于具有復雜曲面的回轉體零件，利用CAXA數控車軟件進行輪廓設計、仿真模擬，到最終生成程序代碼的自動編程可以突破手工編程的局限性，避免手工編程時繁瑣的節點計算工作，提高工作效率及質量。

[1]熊雋.CAXA數控車自動編程注意要點及難點解析[J].機械工程與自動化，2011，(6).

[2]顧麗敏，黃時煒.基于CAXA數控車的特殊弧形零件的自動編程[J].機床與液壓，2011，(6).

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