基于數(shù)控仿真軟件探討數(shù)控車零件機(jī)械加工的設(shè)計(jì)

◎沈琦萍

基于數(shù)控仿真軟件探討數(shù)控車零件機(jī)械加工的設(shè)計(jì)

◎沈琦萍

數(shù)控加工仿真軟件技術(shù)目前在航天航空、機(jī)械制造領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它主要利用PC平臺(tái)模擬數(shù)控機(jī)床加工機(jī)械零件，具有較高模擬性，可以針對(duì)復(fù)雜的長(zhǎng)軸數(shù)控車零件設(shè)計(jì)及工藝文件生成，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具及加工實(shí)體路徑的有效模擬，也能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與人機(jī)交互的一體化進(jìn)程，提高加工效率。文中基于北京數(shù)碼大方科技的CAXA數(shù)控車軟件，配合VNUC數(shù)控仿真軟件，簡(jiǎn)要探討了機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙的生成過(guò)程以及數(shù)控車生成加工軌跡技術(shù)流程。

現(xiàn)如今，像以CAM、CAD、CAPP為技術(shù)核心基礎(chǔ)的PLM平臺(tái)能夠在一定程度上達(dá)到對(duì)不同系統(tǒng)的校驗(yàn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)零件機(jī)械加工的誤差精確無(wú)紙化過(guò)程，也能對(duì)整個(gè)加工流程進(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬，可有效針對(duì)于各類機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)出圖和工業(yè)確定過(guò)程。但實(shí)際上在數(shù)控程序生成過(guò)程中，任何數(shù)控仿真軟件都無(wú)法替代實(shí)際加工的校驗(yàn)性作用，因此本文提出基于數(shù)控仿真軟件的數(shù)控車技術(shù)，它能夠彌補(bǔ)上述內(nèi)容中所存在的技術(shù)缺憾。

數(shù)控仿真機(jī)床與CAXA數(shù)控車

數(shù)控仿真機(jī)床。數(shù)控仿真機(jī)床基于虛擬數(shù)控機(jī)床技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境中對(duì)數(shù)控機(jī)床具體模型的創(chuàng)建。相比于真實(shí)機(jī)床，數(shù)控仿真機(jī)床在功能表現(xiàn)方面完全相同，這也體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，這種模擬可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原數(shù)控機(jī)床的完全代替，且不用擔(dān)心結(jié)構(gòu)與信息功能失真問(wèn)題，為技術(shù)人員學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)技術(shù)帶來(lái)利好。另外，數(shù)控仿真機(jī)床還擁有網(wǎng)絡(luò)功能，能夠?qū)?yīng)目前比較流行的遠(yuǎn)程教育體系，它的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，圖形結(jié)構(gòu)健全，用戶在學(xué)習(xí)時(shí)還可以觀察其各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)與CAD、CAM、CAPP等軟件的技術(shù)對(duì)接，這也體現(xiàn)出數(shù)控仿真軟件的獨(dú)立性。

CAXA數(shù)控車。CAXA數(shù)控車是北京數(shù)碼大方科技所創(chuàng)建的基于二維、三維CAD及CAM的綜合性PLM技術(shù)平臺(tái)。它所提供的服務(wù)能夠解決目前最復(fù)雜的數(shù)控車問(wèn)題，比如對(duì)刀具干涉的檢查、對(duì)不同材料的加工參數(shù)比較確定與文件生成。它完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)宏工程來(lái)解決數(shù)控車零件機(jī)械加工問(wèn)題，而且它的性價(jià)比更高，對(duì)我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的編程技術(shù)應(yīng)對(duì)能力更好，且能夠設(shè)計(jì)出符合國(guó)際GB標(biāo)準(zhǔn)的CAD、CAM二維圖，解決傳統(tǒng)零件機(jī)械加工所存在的宏程序編程空刀行程過(guò)程及效率過(guò)低等問(wèn)題。新的CAXA數(shù)控車技術(shù)所采用的是VNUC數(shù)控仿真軟件，它能夠?qū)?shù)控車零件機(jī)械加工進(jìn)行更深一步工藝程序驗(yàn)證，解決數(shù)控車零件在設(shè)計(jì)與加工進(jìn)程中的全仿真處理問(wèn)題。

基于CAXA數(shù)控車設(shè)計(jì)的零件機(jī)械加工工藝出圖分析

基于CAXA數(shù)控車設(shè)計(jì)的零件機(jī)械加工工藝出圖主要包括機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙生成和左右內(nèi)外加工工藝出圖。

機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙的生成過(guò)程。由于CAXA數(shù)控車圖紙生成分析能力較強(qiáng)，所以可以為零件機(jī)械加工快速生成二維設(shè)計(jì)圖紙。在這里，CAXA數(shù)控車要應(yīng)用到公式曲線指令來(lái)制圖，它基于二軸參數(shù)方程設(shè)計(jì)，可以為各項(xiàng)加工軌跡生成對(duì)應(yīng)零件程序，以便于之后用于圖層設(shè)置。在機(jī)械零件與毛坯設(shè)計(jì)部分，主要依靠鏡像層和軌跡層來(lái)實(shí)現(xiàn)加工軌跡設(shè)計(jì)，然后利用文件實(shí)現(xiàn)零件標(biāo)注以完成修改。在加工過(guò)程中，CAXA坐標(biāo)系中心點(diǎn)的確定是以圖幅調(diào)進(jìn)作為基礎(chǔ)的，而數(shù)控編程原點(diǎn)則作為加工繪圖原點(diǎn)出現(xiàn)，這些確保了設(shè)計(jì)圖紙中每一個(gè)零件都能基于原點(diǎn)尺寸實(shí)現(xiàn)縮放，便于設(shè)計(jì)后注釋。

左右內(nèi)外加工工藝出圖生成過(guò)程?？陀^講，零件機(jī)械加工工藝圖紙數(shù)量沒(méi)有具體規(guī)制，它主要通過(guò)實(shí)際要求來(lái)對(duì)工藝文件進(jìn)行精確化，進(jìn)而生成各個(gè)環(huán)節(jié)的單步圖紙。由此所生成的工藝軌跡圖由于加工軌跡復(fù)雜很容易出現(xiàn)混淆現(xiàn)象，因此要專門為其設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)軌跡土層，以規(guī)范化左右內(nèi)外加工工藝出圖生成過(guò)程。在具體工藝操作過(guò)程中，要為切削的毛坯部分與保留成型部分共同設(shè)置對(duì)應(yīng)土層，采用不同顏色與線性以實(shí)現(xiàn)加工抬取目的?？紤]到CAXA在圖層設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)隱藏圖層不識(shí)別加工問(wèn)題，因此在工藝圖紙繪制時(shí)應(yīng)該考慮增加大徑螺紋繪制，并且在加工過(guò)程中輸入對(duì)應(yīng)螺紋牙深。

CAXA數(shù)控車的生成加工軌跡分析

加工軌跡生成分析。一般來(lái)說(shuō)，CAXA數(shù)控車都會(huì)提供6個(gè)車加工工具欄和6個(gè)二軸銑加工指令命令，它們同時(shí)為零件機(jī)械加工過(guò)程設(shè)置固定循環(huán)命令，以生成易于用戶理解的數(shù)控仿真軟件程序。傳統(tǒng)零件機(jī)械中的鉆孔加工常常要用刀架固定鉆頭，這使得鉆孔軌跡程序生成基本無(wú)效。而采用VNUC仿真技術(shù)就能校正這一加工模式，為CAXA數(shù)控車設(shè)置內(nèi)部溝槽及內(nèi)螺紋加工指令，然后再根據(jù)CAXA坐標(biāo)軸中的X軸鏡像來(lái)生成數(shù)控車所對(duì)應(yīng)的零件機(jī)械加工程序。在此過(guò)程中，CAXA仿真軟件是不會(huì)涉及對(duì)內(nèi)部干涉撞刀問(wèn)題的檢查的。在CAXA數(shù)控修改軌跡參數(shù)過(guò)程中，可以利用“參數(shù)修改”指令，也可以基于CAXA數(shù)控仿真軟件來(lái)新增刀具軌跡管理命令。

數(shù)控代碼工藝文件的生成分析。在加工軌跡生成完畢后，就要對(duì)其程序與工藝文件進(jìn)行嚴(yán)格管理，要明確包括切輪廓、螺紋、槽等加工程序的軌跡生成順序。此時(shí)生成順序的管理參考主要依據(jù)抬取軌跡順序，要明確不同零件機(jī)械加工過(guò)程中對(duì)CAXA數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用，有針對(duì)性的提出工藝文件生成指令，并采用不同軌跡來(lái)生成TXT或相關(guān)近似工藝文件。

本文簡(jiǎn)單研究了基于數(shù)控仿真軟件的CAXA數(shù)控車零件機(jī)械加工設(shè)計(jì)過(guò)程，它配合VNUC數(shù)控仿真軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同工藝材料機(jī)械產(chǎn)品圖紙的繪制生成，為工藝出圖生成相關(guān)數(shù)控程序，并對(duì)數(shù)控車零件機(jī)械加工過(guò)程進(jìn)行仿真加工校對(duì)，整體提升了目前國(guó)內(nèi)數(shù)控零件機(jī)械加工的工藝質(zhì)量水平。

（作者單位：南通職業(yè)大學(xué)）

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