基于CAXA数控车软件对复...外轮廓零件的设计与数控加工_胡显威.pdf

造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 技术与创新117基于 CAXA 数控车软件对复合外轮廓零件的设计与数控加工*胡显威新疆职业大学 机械电子工程学院，新疆 乌鲁木齐 830013摘要：针对复合外轮廓零件的数控加工，文章参照回转体零件加工工序确定了加工工艺，借助数字化设计与计算机辅助制造功能，基于 CAXA 软件构建了工件加工的理论参数，并以斯沃数控仿真软件为平台对该零件进行了仿真加工，验证了后置处理后程序代码的可行性，为实际加工该零件提供理论参考。关键词：外轮廓零件；数控加工；CAXA 软件；仿真加工分类号：TG519.1数控机床进行零件加工时，主要分为程序和机械两部分，机械部分类似于普通机床，但数控程序不同，数控程序的编制需要人工参与。由于数控机床加工的人工编制程序效率低、精度不易保证，故复合零件加工一般采用人工操作数控机床分段、分步骤进行加工，此方式的工作效率较低，人工精力的投入较高，提高了人工成本1。为了解决这类问题，提高机床和人的工作效率，降低加工成本，国内外针对数控机床自动编程软件进行了大量的研究，逐渐完善了数控行业零件加工的模式，数控机床向着自动化、智能化的方向发展2。例如，德国 Siemens PLM Software 公司研制了一款UG（Unigraphics NX）制造软件，该仿真软件功能强大，可以轻松实现各种复杂实体和造型的建构，涵盖了工业设计、产品设计、NC 加工以及模具设计等功能，功能完备3。Mastercam 是美国 CNC Software Inc 公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 软件，该软件集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等功能于一身，能够适应大多数企业对曲面建模的要求4。英国的 Pathtrace 公司开发的具有智能化专业数控编程软件 EdgeCAM，能够应用于车、铣、线切割等数控机床的编程，主要适用于当前复杂三维曲面加工特点，设计出更加便捷可靠的加工方法，目前流行于欧美制造业5。但上述三种软件多用于复杂的曲面造型，操作步骤较多，故这两款软件在高职院校使用较少。相反，我国的 CAXA 数控软件因其操作简单，程序处理速度快，被大多数高职类院校所使用6，甚至被作为“全国数控技能大赛”所指定的大赛使用软件之一。文章即利用 CAXA 数控软件结合斯沃数控机床对复合外轮廓零件进行工艺设计和模拟仿真加工。1 零件二维图形绘制该零件由外径粗车、轮廓精车、外槽加工等三部分组成，毛坯材料为 34 mm 的铝棒。利用 CAXA 数控车软件确定该零件多道加工工序及加工工艺，再利用其后置代码功能获得加工程序代码，将数控程序代码导出后，结合斯沃数控软件进行模拟仿真加工，验证该程序代码的可行性7。待程序代码验证成功后，利用数控车床设置实际加工参数，进行实际加工。零件加工图纸如图 1 所示。图 1 复合外轮廓零件图纸（单位：mm）2 加工工艺与参数设定2.1 粗车循环切削参数设定该零件进行粗车加工定义的刀具为立铣刀 T1，主文章编号：2096-3092（2023）01-0117-03*基金项目：新疆职业大学 2021 年度校内科研课题“教室机房车间循回教学模式的研究 以数控铣削技术课程为例”（XJZD21KYY013）作者简介：胡显威，男，硕士，助教，研究方向为智能制造。技术与创新 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料118轴转速设置为 700 r/mim，进给量设置为 0.3 mm/rev，加工余量设置为 0.1 mm，具体参数设置如图 2 所示。（a）粗车加工参数设置（b）T1刀具参数设置图 2 粗车仿真加工环境参数设置粗加工仿真环境参数设置完成后，即可在软件中选择零件的几何轮廓，依次选择轮廓曲线、毛坯轮廓曲线及进退刀点，即可计算出该零件粗加工的刀路轨迹，如图 3 所示。图 3 粗加工刀路轨迹计算结果2.2 精车循环切削参数设定该零件精加工定义的刀具为端铣刀 T2，主轴转速设置为 1 000 r/mim，进给量设置为 0.1 m/rev，加工余量为 0，精车的具体参数如图 4 所示。精加工仿真环境参数设置完成后，即可在软件中依次选择轮廓曲线和进退刀点，即可计算出该零件精加工的刀路轨迹，如图 5 所示。2.3 外槽切削参数设定该零件切槽刀定义为 T3，主轴转速为 400 r/mim，进给量设置为 0.1 m/rev，选择粗车+精车方式进行车槽加工，具体参数设置如图 6 所示。车槽加工环境参数设置完成后，即可在软件几何栏中依次选择轮廓曲线和进退刀点，之后即可计算出该零件槽加工的刀路轨迹，如图 7 所示。2.4 后置处理利用 CAXA 数控车软件的后置功能，将上述制定的外径粗车、轮廓精车及外槽加工的工序进行后置处理，设置相应的加工参数，得到数控程序代码如图 8所示。（a）精车加工参数设置（b）T2刀具参数设置图 4 精车仿真加工环境参数设置图 5 精加工刀路轨迹计算结果造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 技术与创新1193 数控仿真加工将上述后置处理所得的程序代码导入斯沃数控仿真软件中进行模拟仿真加工，通过加工后的参数精度，验证该数控加工工艺及程序代码的可行性8。数控仿真加工后的零件如图 9 所示。经后期测量，该零件轮廓和尺寸均符合设计要求，成品零件如图 10 所示。图 9 仿真加工后零件图 10 结果测量（单位：mm）4 结束语文章通过制定复合外轮廓零件加工工艺，参照零件实际加工时的各项参数，利用 CAXA 软件确定了零件加工所需要的模拟环境参数，通过软件后置处理功能所得的程序代码，并将其导入斯沃数控仿真系统进行模拟加工，最终完成复合外轮廓零件的设计与模拟数控加工，成品零件尺寸符合实际的加工要求，验证了该复合外轮廓零件数控加工工艺和程序的可行性。参考文献1 李强,黄勇,刘海初,等.整体叶轮加工工艺与数控仿真加工及优化研究J.机械设计,2022,39(8):79-84.2 周纬远,何永玲,张千锋,等.CAXA在机械数控加工技术课程中的应用研究J.山东工业技术,2018(10):247,191.3 王微微.数控加工技术在机械模具加工制造中的应用J.造纸装备及材料,2022,51(5):111-113.4 石林榕,赵武云,杨小平,等.基于斯沃数控仿真软件的复杂回转体零件加工仿真J.林业机械与木工设备,2021,49(5):58-65.5 杨世龙,曾齐高,罗飞,等.基于CAXA数控车的复合零件编程方法的研究J.机电工程技术,2019,48(5):87-90,106.6 牛鸣.基于宏程序的复杂零件数控加工研究与应用D.大连:大连交通大学,2020.（a）车槽加工参数设置（b）T3刀具参数设置图 6 车槽仿真加工环境参数设置图 7 槽加工刀路轨迹计算结果图 8 后置代码处理