基于CAXA数控车的曲线零件自动编程

李友松 张 琳

（西安建筑科技大学机电工程学院，陕西 西安 710055）

数控车床适用于加工具有回转体表面的零件。对于简单的回转体零件，一般采用手工编程方式，但一些相对复杂的曲线，如椭圆、抛物线等非圆二次曲线的轮廓，手工编程则需要利用宏程序，工作效率较低。这类零件的程序编制一般选择自动编程来实现，既能提高数控车削精度又能提高编程效率。

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。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，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。在该软件的支持下，我们可以较好地解决曲线零件的计算机辅助设计与制造问题。

1 零件的设计与制造

在CAXA数控车中，零件的计算机辅助设计与制造分4个步骤：

（1）根据零件的设计图纸进行零件二维轮廓造型设计；（2）根据加工所用的车床及数控系统，设置车床参数；（3）定义加工参数，生成刀路轨迹图，进行加工轨迹仿真；（4）对仿真结果进行检查，检验加工结果是否符合设计要求。如符合设计要求，则根据加工轨迹直接生成具体数控车床用加工程序（G代码）；如不符合设计要求，则返回第（1）步或第（2）步，重新进行轮廓设计或加工定义，直到满足设计要求。零件的设计与制造流程如图1：

图1 零件的设计与制造流程

2 零件的轮廓造型设计

2.1 坐标系的使用

CAXA数控车中一般使用的是绝对直角坐标。机床坐标系Z轴相当于绝对坐标系X轴，机床坐标系X轴相当于绝对坐标系Y轴。

2.2 曲线零件的轮廓造型

CAXA数控车提供了较强的二维平面造型功能。各种应用功能通过菜单条和工具条驱动；状态条指导用户进行操作并提示当前状态和所处位置；绘图区显示各种绘图操作的结果；同时绘图区和参数栏为用户实现各种功能提供数据的交互。具体做法简介如下：

（1）选取XY平面为基准平面，确定基准点。

（2）利用菜单条和工具条的编辑功能，绘制草图，并确定其封闭。

3 设置机床参数

机床设置就是针对不同的机床、不同的数控系统，设置特定的数控代码、数控格式及参数，并生成配置文件。生成数控程序时，系统根据该配置文件的定义生成用户所需要的特定代码格式的加工指令。

通过设置系统配置参数，后置处理生成的数控程序可以直接输入数控机床或加工中心进行加工，而无需进行修改。如果已有的机床类型中没有所需的机床，可增加新的机床类型以满足使用要求，并可对新增的机床进行设置。

机床参数配置包括主轴控制、数值插补方法、补偿方式、冷却控制、程序起停及程序首尾控制符等。

4 零件的加工仿真

4.1 定义刀具参数

根据零件形状及加工要求，定义零件加工所用刀具。包括刀具半径、刀刃半径、刀杆长度等参数。在“应用”菜单下“数控车”子菜单区选取“刀具管理”菜单项，系统弹出刀具库管理对话框，可按自己的需求添加新的刀具、对已有的刀具参数进行修改、更换使用当前刀等。

4.2 生成刀路图模拟加工

零件加工轨迹图指的是刀具中心的运动轨迹，是生成数控机床加工代码的前提，包括加工方式、切削用量等参数的确定。零件加工轨迹定义的好坏直接影响到零件的加工质量。可采用如下方法对曲线进行加工轨迹定义。

（1）轮廓粗车。该功能用于实现对工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面的粗加工，用来快速清除毛坯的多余部分。

（2）轮廓精车。实现对工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面的精加工。做轮廓精车是要确定被加工轮廓，即加工结束后的工件表面轮廓，被加工轮廓不能闭合或自相交。

（3）加工轨迹仿真模拟。拾取加工轮廓及毛坯轮廓，确定进退刀点生成刀路图，选择刀路确定后进行模拟加工。

5 后置处理

图2 工艺品葫芦轮廓

按照当前机床类型的配置要求，把已生成的加工轨迹转化为G代码数据文件，即CNC数控程序。生成实际加工用的G代码后，在数控车床和计算机联机的前提下，分别在数控车床和计算机上将两者之间进行数据传输的通讯协议设置好后，就可以进行实际加工了。

6 实例

（1）工艺品葫芦的轮廓设计。根据要求用CAXA数控车软件将工艺品葫芦轮廓绘出，如图2

（2）设置车床参数。根据实际机床型号类型，将车床选为华中数控。并配置主轴控制、数值插补方法、补偿方式、冷却控制、程序起停及程序首尾控制符机床参数等。

（3）葫芦的加工仿真。根据葫芦的形状，选择加工所用刀具为外轮廓车刀。刀具前角80.000，刀具后角50.000。使用轮廓粗加工方式，拾取加工轮廓及毛坯轮廓，确定进退刀点生成刀路图，选择刀路确定后进行模拟加工。

（4）后置处理。按照华中数控车床的配置要求，把已生成的加工轨迹转化为G代码数据文件，部分如下：

结语

在数控编程中，对于具有复杂曲面的回转体零件，利用CAXA数控车软件进行轮廓设计、仿真模拟，到最终生成程序代码的自动编程可以突破手工编程的局限性，避免手工编程时繁琐的节点计算工作，提高工作效率及质量。

[1]熊隽.CAXA数控车自动编程注意要点及难点解析[J].机械工程与自动化，2011，(6).

[2]顾丽敏，黄时炜.基于CAXA数控车的特殊弧形零件的自动编程[J].机床与液压，2011，(6).

[3]北京北航海尔软件公司.CAXA-ME使用说明书[G].北京:北京北航海尔软件公司，2003.

[4]范悦.CAXA数控车实例教程(第2版)[M].北京:北京航空航天大学出版社，2007.