利用CAD/CAM 软件确定数控编程中 未知点的坐标

吴胜强， 赵晓东， 蒲筠果

（邢台职业技术学院，河北 邢台 054035）

在数控加工中，对于那些刀具在一次切削过程中始终在某一坐标平面内运动的零件，如图1所示，其数控编程方法普遍采用手工编程。手工编程时，在完成工艺分析和确定走刀路线后，对零件轮廓图形进行数学处理就成为程序编制的关键。

对于仅由直线段和圆弧两种几何元素构成的平面轮廓零件，由于机床数控系统具有直线和圆弧的插补功能，因此程序编制中的数学处理，主要应确定未知点的坐标值。未知点包含基点（即几何元素间的联结点，如图1 中A、B、C点）和圆弧的圆心点（如图1 中D 点）或刀位点等。常用的算法有作图法、代数计算法、三角函数计算法、平面几何计算法等[1-2]。如要计算图1中的A、B、C、D 点，这些算法非常繁琐，易出错。为了提高工效，又快又准获得未知点的坐标，这里介绍一些利用CAD/CAM 软件（以AutoCAD为例）来求解未知点坐标的新方法[3-5]。

图1 平面类零件图

1 尺寸标注法

数控编程时，为了编程方便，需要在图纸上选择适当位置作为编程坐标系和编程原点的位置，选定O 点为工件的编程零点，水平为X 轴，垂直为Y 轴[2]。尺寸标注法的步骤为：

（1） 根据零件图，将含有未知点部分进行绘 图[6]；

（2） 根据编程要求修改标注样式中主单位的精度，这里设为“0.0000”。

（3） 使用线性标注功能在X方向和Y方向，标注未知点与编程零点O 之间的尺寸标注，如图2 所示。对A、B、C、D 点与O 点的标注尺寸，即为A、B、C、D 点的坐标值 (25.9808, 65.0000)、(39.0503, 68.9754)、(75.5907, 51.0246)、(34.6410, 60.0000)。

图2 尺寸标注法

2 测量法

（1） 根据零件图，将含有未知点部分进行绘图；

（2） 使用测量功能，测量OA，如图3 所示，在命令窗口有：X增量=25.9808，Y增量= 65.0000，此即为A 点的坐标值。

（3） 参照(2)，测量OB、OC、OD 即可得B、C、D 各点的坐标值。

图3 测量法

3 目标捕捉法

3.1 不用移动UCS 功能的目标捕捉法

（1） 根据零件图，将含有未知点部分进行绘图；

（2） 使用目标捕捉功能，捕捉O 点，如图4(a)所示，得其坐标值为(15.0000, 5.0000)，捕捉A 点，如图4(b)所示，得其坐标值为(40.9808, 70.0000)，将A 点的坐标值减去O 点的坐标值，即为A 点的坐标值(25.9808, 65.0000)；

（3） 参照(2)，捕捉B、C、D 点，然后分别减去O 点的坐标值，即可得B、C、D 各点的坐标值。

3.2 基于移动UCS 功能的目标捕捉法

（1） 根据零件图，将含有未知点部分进行绘图；

（2） 使用移动UCS 功能，将UCS 的坐标零点移动O 点上；

（3） 捕捉A 点，如图5 所示，即得其坐标值25.9808, 65.0000)；

（4） 参照(3)，捕捉B、C、D 点，即可得B、C、D 各点的坐标值。

图4 不用移动UCS 功能的目标捕捉法

图5 基于移动UCS 功能的目标捕捉法

4 结 论

这些求解方法与传统的求解方法相比更简单、准确、方便、快捷，数值全部由计算机完成，减轻了人工劳动，减少了出错的概率；由于作图精度在AutoCAD 环境下可根据实际需要任意设定，能满足加工要求。这些方法除能在AutoCAD环境下实现，在其他CAD/CAM 软件环境下也能得到相似程度上的实现，具有普遍性。

[1] 《数控加工技师手册》编委会. 数控加工技术手册[M]. 北京： 机械工业出版社, 2005. 4-52.

[2] 毕毓杰. 机床数控技术[M]. 北京： 机械工业出版社, 2002. 62-63.

[3] 陈建良, 金 涛, 童水光. 基于点的鞋楦CAD/CAM技术[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2005, (5)： 1124-1128.

[4] 谢 叻, 周儒荣, 阮雪榆. 自由曲面零件余量加工算法[J]. 机械工程学报, 2003, (5)： 104-106.

[5] 刘建萍, 叶邦彦. 运用CAXA 电子图板解决CNC 车床编程中的难点问题[J]. 工程图学学报, 2005, 26(1)： 6-11.

[6] 唐立山, 陈祝林. 数控技术中手工编程的基点和刀位点坐标求解方法[J]. 工具技术, 2005, (10)： 17-18.