基于CAXA数控车的特殊弧形零件的自动编程

        在数控车削加工中，弧形零件是一种较为常见的加工零件，其轮廓通常由直线和圆弧曲线构成。对于此类外形轮廓较为简单的零件，编程人员可以通过常见的编程指令C01、G02、G03来实现。而对于具有特殊外形要求的弧形零件，例如零件的外轮廓曲线非一般圆弧曲线，而是由特殊的曲线方程构成，如果采用手工编程的方式，编程人员没有现成的编程指令可循，只能利用宏程序进行编程加工，而宏程序编程涉及到变量设定、程序语言结构设定、坐标平移变换等多种计算机及数学处理方法，计算容易出错且工作效率较低，无法满足企业的实际生产需要。若采用软件自动编程方法，则可以明显提高编程效率和编程质量，尤其是在外形轮廓是非圆弧的复杂曲面编程中，更能发挥其优势。

        自动编程就是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。目前，常见的数控车床自动编程软件有CAXA数控车、Mastercam、UG、pro/E等。其中，CAXA数控车是我国自主研发的一款集计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)于一体的数控车床专用软件，其具有零件二维轮廓建模、刀具路径模拟、切削验证加工和后置代码生成等功能。下面通过一复杂弧形零件——手柄轮廓零件的数控编程来介绍CAXA数控车在自动编程中的具体应用。

1 特殊弧形零件分析

        1.1手工编程难点分析

        在一些精度高、品种多且批量少的弧形零件中，其外轮廓曲面通常都具有特殊要求，非一般简单圆弧面构成，而是由特殊的曲线方程所构成，例如椭圆方程、双曲线方程或抛物线方程。如图1和2所示。

        在一般数控系统中(FANUC、SIEMENS和华中数控系统)，只能做直线插补和圆弧插补的切削运动，如果工件轮廓是非圆弧曲线，数控系统就无法直接实现插补。因此对于此类具有特殊曲面的弧形零件，编程人员无法直接使用编程代码进行手工编程，而需要通过一定的数学处理方法，用直线或者圆弧段去逼近非圆曲线或者利用宏程序编程。而这两种手工编程方法在零件的实际加工过程中，往往存在以下的不足之处：

        (1)用直线或者圆弧逼近非圆曲线时，首先要计算出节点的坐标。节点的计算一般都比较复杂，靠手工计算很难完成，必须借助计算机辅助处理。

        (2)利用逼近法编程时，工件的轮廓精度取决于节点数目的多少，所取节点越多，计算愈复杂，误差相对较小，但程序段越长，加工时间越长，工作效率降低。

        (3)利用宏程序编程时，要求编程人员懂得计算机语言方面的知识，例如变量的设定，各种循环语句、跳转语句及判断语句的格式，程序的调试等，对编程人员水平要求比较高。

        (4)特殊曲线的原点与编程原点往往不重合，因此在手工编程时编程人员需要花大量时间进行坐标平移变换．变*转换等繁琐的计算缠程．导致工作效率较低。

        1.2其型特廉弧彤零件——手柄的工艺分析

        1.2.1手柄零件图分析

        如图3所示．零件手柄的轮廓由直线，椭圆、螺旋线和圆弧所构成。该零件圈的加工难点在于由R42的圆弧段、椭圆曲线和R8圆弧段柳切形成的光滑曲面的编程计算，若采用手工编程，则各段曲线相切处的节点计算非常复杂．必须借助计算机辅助绘图。另外该段特殊曲暖的轮廓变化为凹凸相间，采用宏程序编程时只能使用G73循环指令．诙指令台导致出现多次走空刀的现象，降低了加工效率。

        因此利用CAXA数控车对手柄零件进行自动编程，手柄写件造型如图4所示。

        1.2.2手柄的加工工艺分析

        手柄零件的数控加工流程包括外轮廓、外槽和外螺纹的租加工及精加工，零件的加工难点在于特殊弧形外轮廓的编程加工。因此，下面着重介绍基于CAXA散控车轼件的特殊弧形外轮廓的蛆、精加工绾程。

        在利用CAXA数控车软件对零件进行数控自功编程加工前，首先要对零件进行加工工艺分析．正确划分加工工序．选择合适的加工刀具．设置相应的切削参散．确定加工路线和刀具轨迹，以保证零件的加工效率和加工质量。

        (1)确定毛坯及装夹方式
根据零件图选毛坯为Φ8mmx130mm的圆捧料，材料为45钢。该零件为实心轴类零件，使用普通三爪卡盘夹紧工件，并且轴的伸出长度适中(100mm)。以工件的圆弧R8的右端点为工件原点建立编程坐标系，

        (2)确定数控刀具厦切削用量

        根据手柄零件持殊外轮廓的加工要求，选择刀具及切削用量如表1所示。