基于數控仿真軟件的數控車零件機械加工設計

肖河

摘 要：隨著計算機技術水平的不斷提升，仿真技術被廣泛應用于航天航空及工業過程控制和機械制造領域中。數控加工仿真軟件是利用PC平臺模擬數控機床加工軟件，此軟件對硬件要求偏低，同時操作界面及數控機床類似，主要是易學易用且價格低，所以受到諸多企業及生產加工人員的喜愛。該技術可將CAD/CAM軟件二維幾何圖形設計融進數控仿真中，從而展開刀具路徑模擬及加工實體模擬等，同時也可展開人機交互以達到產品設計至加工一體化，這充分提升了加工效率。

關鍵詞：數控仿真；數控車零件；機械加工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.003

基于CAD/CAM/CAPP的PLM技術，可使得不同系統校驗和加工時誤差精確度無紙化，同時進行全過程動畫模擬，多用于各類機械產品設計出圖、工業確定、數控程序生成中，但各大專業軟件并非完美，其間仍有著諸多不足之處，軟件仿真不能真正代替實際加工中的校驗性，不過處理此類問題則可充分提升產品可靠性及生產效率。本文深層分析了基于數控仿真軟件的數控車零件機械加工，并提出實用性應用設計。

1 數控仿真軟件與數控機床關系

1.1 數控仿真軟件與數控機床關系概述

現代化發展與數控加工技術息息相關，因此數控專業人員數控機床操作能力非常重要。若是不理解制造工藝及數控機床操作，則數據程序編程與具體情況嚴重脫軌，這時則僅是從理論性教材中獲取知識，并沒有實踐性指導，從而演變為紙上談兵。隨著計算機技術水平的不斷提升，使得虛擬現實技術快速發展，促使著可模擬設備加工環境極其工作實際情況下計算機仿真培訓系統生成，是利用計算機仿真培訓系統展開各項培訓，可有效提升操作者自身素質，同時提升安全性且降低費用。現階段數控加工仿真系統軟件形式眾多，不過此類數控機床仿真系統本附帶仿真系統，生產中卻具備極大的局限性，各項技術掌握較為困難，同時生產者訓練存在諸多阻礙，再加上很多先構圖自動式編程仿真軟件不適應社會生產需求及要求。就比如，DLANOGOR軟件可以校驗編程程序，不過操作起來非常復雜，很多數控系統和機床均不適應該軟件，該軟件也不能對生產中對刀訓練進行訓練，更不能嚴格訓練對應操作面板。國內數控加工仿真軟件也大都滿足不了現代化需求。不過美國的Vericut軟件卻具備良好的數控仿真能力，該軟件注重虛擬現實來實現數控銑床和數控加工核心及數控車床零件加工等方面的仿真，其間還包括毛坯定義，或者是夾具刀具定義的選擇，也可設置零件基準測量，有效調試數控程序的輸入和編輯，其有著多種數控系統，模擬功能更是多系統、多機床、多零件，該軟件具備很強的獨創性，目前其仿真能力已是國際先進水平。

1.2 數控系統主要功能

虛擬數控機床可以說是虛擬環境中數控機床具體模型。和真實機床對比而言則虛擬數控機床有著下述幾方面功能：虛擬數控機床和真實機床相同，其結構完全相同，虛擬數控機床可模仿具體機床所有功能，同時不會因運用某個類似替代物而造成某個結構及信息出現失真及丟失問題，其和真正機床有著相同界面風格，這給技術人員的學習及培訓帶來極大益處。虛擬數控機床具備強大網絡功能，這同時為遠程教育提供可能性。健全的圖形及標準數據接口，使得用戶可于真正環境中展開虛擬機床運行，同時可詳細觀察到各類運行參數，再將其和CAD/CAM軟件進行連接，虛擬數控機床通常均是基于平臺構建而實現的。

2 CAXA數控車設計及加工工藝出圖

2.1 機械設計圖紙生成分析

CAXA數控車具備較強的圖紙生成分析，其可快速形成非常完整的二維機械設計圖紙，CAXA數控車主要是利用公式曲線指令進行制圖，也就是二軸參數方程各表方法，同時因之后的各項加工軌跡生成只需要對應零件和毛坯，所以是利用圖層設置，把核心線和對應尺寸線放在圖層內部以實現隱藏。零件和毛坯剩余部分是設置鏡像層與軌跡層來實現加工軌跡設計。利用文字進行零件標注以代替修改功能，但是加工軌跡和對應程序生成是基于圖形具體尺寸設計而進行的，單位為毫米不可隨意更改。圖幅調進填寫是以CAXA坐標系原點為中心，將數控編程原點作為加工繪圖原點，同時毛坯右側端面是中心點。設計圖紙中各零件都是基于加工原點尺寸設計，再縮放、偏移至圖幅中心，最終對其進行注釋。

2.2 工藝設計生成左右內外加工工藝圖

加工時要依據裝夾、刀具等生成真實比例及原點位于毛坯右端核心的工藝圖紙。工藝圖紙數量并無具體規定，往往是按照實際要求來精確工藝文件，使其生成各方面單步圖紙，再者就是集合自動換刀程序而單獨生成某部分工藝軌跡圖。加工軌跡一般分為白色，即指令快刀型；或者是綠刀切削用量界面內部進刀量、速度、走刀；粉紅色退刀；紅色進刀。這些軌跡顏色嚴禁擅自修改，同時也極易被混淆，要專門設計對應軌跡土層，實現顯示隱藏。要切削的毛坯部分和保留成形部分都設置對應土層，再采用不同顏色和線性以達到加工拾取的目的。工藝圖紙對內外溝槽繪制處理主要是CAXA數控車會出現不識別及跳槽，再加上粗加工內部溝槽進行下切時，工藝出錯無需不同工藝圖紙進行溝槽封口。圖層會把對應溝槽與封口進行嚴格設置，同時將其有效隱藏，CAXA數控車會出現隱藏圖層不識別而出現加工缺陷。工藝圖紙應繪制螺紋大徑，加工時輸入對應螺紋牙深即可。

3 CAXA數控車生成加工軌跡

3.1 機床類型設置

CAXA數控車設置中存在的誤差往往是在軌跡生成中進行處理，若生成FANUC數控系統指令，極易出現不可預知的誤差及缺陷，螺紋切削指令應是G32，且其加工節距是F，刀具號或補償號位數是2，同時自動補足為0，行結束符則應是小寫分好。

3.2 后置處理設置

后置設置程序主要格式應重視數控車程序，樣本也應基于數控車程序，不需設置行數上限，應允許CAXA將復雜程序自動分離為若干文件。用戶可自行將輪廓各項加工分為若干步，同時用人工添加主和子程序方式將其連接。endprint

3.3 刀具庫設置

刀具庫的設置也是極易出現各方面問題，比如，添加對應刀具時，軟件界面要設置遺漏刀具補償號，每添加新刀具時，刀具庫應及時于管理界面進行補充，未補償時則程序自動警報。刀具名應是中文，切槽車設置軟件不穩定時，銑刀具和鉆孔車刀設置則就沒意義。

3.4 生成加工軌跡

CAXA數控車工具欄提供6個車加工，6個二軸銑加工指令，并且車加工指令間包括固定循環指令，為了生成用戶容易理解的數控車程序，但是實際加工中應用極少。鉆孔加工是把鉆頭用刀架固定，這也使得鉆孔軌跡和程序生成無效。VNUC能夠仿真此類加工模式，同時也是此類教學中可應用的方面案例。指令中并未設置內部溝槽與內螺紋加工。探析其間處理方案則可將內部溝槽及螺紋繪制完成，之后根據CAXA坐標系X軸鏡像之后而生成對應加工程序，手動則是基于X-代替全部X。內加工都需嚴格關注起刀點及刀具直徑、孔徑之間的比例。CAXA仿真不檢查內部干涉撞刀問題。

3.5 數控代碼及工藝文件生成

軌跡完成之后應嚴格管理生成的數控系統工藝文件與程序，切輪廓、槽、螺紋等步驟加工合一程序生成應注重換刀點，并且嚴格關注各步加工程序先后循序及軌跡生成先后順序，這時則生成的程序順序是取決于拾取軌跡順序。不同的銑加工CAXA制造工程師軟件，CAXA數控車并沒有專門工藝文件生成指令。這時采用不同軌跡來生成TXT。

4 仿真軟件多元評價體系

仿真軟件均具備其自身特定規范性，這就要求應嚴格核對程序名、刀具規格、毛坯大小等方面，加上坐標系及工藝規程等方面的一致性。仿真時應詳細檢車刀具及機床與工裝零件存在互相干涉碰撞與否，嚴格檢查比對程序出現過切或者是加工殘余?？赡艹塘慵獓栏翊_定零件擺放位置，同時將仿真檢查作為工藝紀律的重要內容。仿真軟件管理便捷，不管是新產品制造，所有程序都要進行仿真與核對，復雜件要三方審定，通過之后才可應用。

5 結束語

隨著社會市場經濟環境的日益激化，安全生產則成為企業穩固生存且持續發展的重要內容，質量成為了企業生命源泉，工作效率是企業可持續發展的主要動力，因此把仿真技術及工藝和生產管理有效結合極為關鍵，從而生成整套仿真應用規范以提升企業競爭力，確保企業在市場中占據一定優勢。文中CAXA數控車軟件結合VNUC數控仿真軟件，對不同工藝材料機械產品繪制設計，以達到工藝出圖且生成數控程序，從而進行仿真機床實操加工以生成工藝文件，使得復雜案例數控車零件全方位安全仿真加工校對。本文就基于數控仿真軟件進行了深層分析，探析了數控車零件機械加工設計各方面因素，同時提出實用性設計策略，以期提升國內數控零件機械加工水平及質量。

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