第八章 自动编程与仿真加工

第八章自动编程与仿真加工第一节自动编程[知识点]学习CAXA数控车2000自动编程软件的使用。

[技能点]1.掌握零件的加工工艺分析。

2.掌握零件建模的方法和步骤。

3.根据加工工艺，正确选择加工参数生成刀位轨迹。

4.针对所使用的数控系统进行机床类型设置和后置处理设置，生成加工代码。

由于计算机技术的发展，带动起了计算机数控技术的不断发展。

随着新材料、新工艺的出现，更增强了数控机床的工作特性，这需要数控机床能够实现越来越多的复杂加工工作的要求，人工编程就不能够适应复杂的加工需要，特别是在模具行业、航天行业，以及许多军事领域，这样就产生了利用计算机进行数控编程的技术。

计算机数控编程是利用CAD技术进行计算机辅助设计，然后利用CAM技术进行数控编程，通过DNC技术传送到CNC数控机床进行加工，从而完成整个复杂零件的数控加工过程。

当前常用的CAD/CAM系统软件很多，如UG、Pro/Engineer、Cimatron、Master cam、CAXA等，它们各有风格，各有侧重。

本节以我国研制开发的全中文CAXA数控车2000自动编程软件为例，介绍利用CAD/CAM软件编程的全过程。

一、 CAXA数控车2000自动编程软件简介CAXA数控车2000基本应用界面如图8—1所示，和其他Windows风格的软件一样，各种应用功能通过菜单条和工具条驱动；状态栏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。

图8—1 CAXA数控车2000基本应用界面软件系统可以实现自定义界面布局。

工具条中每一个图标都对应一个菜单命令，单击图标和单击菜单命令是一样的。

（一）窗口布置CAXA数控车2000工作窗口分为绘图区、菜单区、工具条、参数输入栏(进入相应功能后出现)状态栏等五个部分。

屏幕最大的部分是绘图区，该区用于绘制和修改图形。

菜单位于屏幕的顶部。

工具条分为曲线编辑工具条、曲线生成工具条、数控车功能工具条、标准工具条和显示工具条等。

曲线编辑工具条位于绘图区的下方，曲线生成工具条和数控车功能工具条位于屏幕的右侧，标准工具条和显示工具条位于菜单栏的下方。

立即菜单位于屏幕的左边。

状态栏位于屏幕的底部，指导用户进行操作，并提示当前状态及所处位置。

（二）主菜单菜单条包括系统的所有功能项，为方便使用，将CAXA数控车2000菜单项按功能进行分类，如表8-1所示。

表8-1 CAXA数控车2000主菜单选项（三）弹出菜单CAXA数控车2000可通过按空格键弹出的菜单作为当前命令状态下的子命令。

在执行不同命令状态下，有不同的子命令组，主要有：点工具组、矢量工具组、轮廓拾取工具组和岛拾取工具组。

如果子命令是用来设置某种子状态，软件在状态栏中会显示提示命令。

表8-2中列出了弹出菜单的功能。

表8-2 CAXA数控车2000弹出菜单项（四）工具条CAXA数控车2000提供的工具条有标准工具条、显示工具条、曲线生成工具条、数控车功能工具条和曲线编辑工具条。

工具条中图标的含义如图8-2所示。

图8-2 CAXA数控车2000工具条中的图标含义（五）键盘键与鼠标键1．[回车键和数值键]在CAXA数控车2000中，在系统要求输入点时，回车键和数值键可以激活一个坐标输入条，在输入条中可以输入坐标值。

如果坐标值以@开始，表示相对于前一个输入点的相对坐标；在某些情况也可以输入字符串。

2．[空格键]弹出点工具菜单。

例如，在系统要求输入点时，按空格键可以弹出点工具菜单。

3．[热键]CAXA数控车2000为用户提供热键操作，在CAXA数控车2000中设置了以下几种功能热键。

（1）F5键：将当前面切换至XOY面，同时将显示平面置为XOY面，并将图形投影到XOY面内进行显示。

（2）F6键：将当前面切换至YOZ面，同时将显示平面置为YOZ面，并将图形投影到YOZ面内进行显示。

（3）方向键(←、↑、→、↓)：显示旋转。

（4）Ctrl＋方向键(←、↑、→、↓)：显示平移。

（5）Shift＋↑：显示放大。

（6） Shift＋↓：显示缩小。

（7）[鼠标键]鼠标左键可以用来激活菜单、确定位置点、拾取元素等；鼠标右键用来确定拾取、结束操作，终止命令。

二、 CAXA数控车2000自动编程加工实例例：图8-3所示，零件已加工为φ65×φ20×82，材料45＃钢。

试分析加工工艺，用自动编程生成加工程序。

图8-3 典型的轴类零件（一）分析加工工艺过程1．零件图的工艺分析该零件比较简单，由内、外圆柱面、圆锥面、圆弧、螺纹等构成，其中直径尺寸与轴向尺寸没有尺寸精度和表面粗糙度的要求。

零件材料为45＃钢，切削加工性能较好，没有热处理和硬度要求。

通过上述分析，采取以下几点工艺措施：⑴零件图上面没有公差尺寸和表面粗糙度的要求，可完全看成是理想化的状态，在安排工艺时不必考虑零件的粗、精加工，故零件建模的时候就直接按照零件图上面的尺寸建模即可。

⑵工件右端面为轴向尺寸的设计基准，相应工序加工前，用手动方式先将右端面车出来。

⑶采用一次装夹完成工件的全部尺寸。

2．确定机床和装夹方案根据零件的尺寸和加工要求，选择合适的四工位机床，采用三爪自动定心卡盘对工件进行定位夹紧。

3．确定加工顺序及走刀路线加工顺序的正确安排，按照由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次加工中尽可能的加工出来较多的表面。

走刀路线设计不考虑最短进给路线或者最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿着零件轮廓顺序进行。

4．刀具的选择根据零件的形状和加工要求选择刀具见表8-3。

表8-3 数控加工刀具卡片5．切削用量的选择切削用量的选择一般根据毛坯的材料、转速、进给速度、刀具的刚度等因素选择。

6．数控加工工艺卡的制作。

将前面分析的各项内容综合成数控加工工艺卡片，在这里就不做详细的介绍。

（二）加工建模1．双击桌面上的“数控车”图标进入CAXA数控车2000的操作界面。

2．作水平线。

（1）从菜单条选择“应用”→“曲线生成”→“直线”或单击曲线生成工具条直线图标，在立即菜单中选择“两点线”中的“连续”→“正交”→“长度方式”→用鼠标左键拾取长度对话框填入数值“80”→用鼠标右键确定如图8—4 a所示。

（2）根据状态栏提示输入直线的“第一点：（切点、垂足点）”，按空格键弹出如图8-4 b所示对话框，用鼠标左键选取“缺省点”，用鼠标捕捉原点；状态栏提示输入直线的“第二点：（切点、垂足点）”，把鼠标指向“－X”方向并单击鼠标左键确定生成如图8-4 c所示直线L1。

a）b）c）图8-4作水平线a）立即菜单b）点位对话框c）生成直线L13．作水平线L1的等距线。

从菜单条选择“应用”→“曲线生成”→“等距线”或单击曲线生成工具条等距图标，在立即菜单中选择“等距”，在距离栏中输入“32.5”按回车键或单击鼠标右键确定。

状态栏提示“拾取直线”，用鼠标单击直线L1；状态栏提示“选择等距方向”如图8—5a所示，用鼠标单击向上的箭头，生成直线L2如图8—5b所示。

用同样的方法作与L1的距离为“25”、“22”和“15”的等距线L3、L4和L5。

a）b）图8-5作等距线a）选择等距方向b）生成等距线4．作与直线L1的垂直线。

单击曲线生成工具条直线图标，在立即菜单中选择“水平/铅垂线”中的“铅垂”,输入长度为“65”确定。

根据状态栏提示“输入直线中点”，按空格键弹出点位对话框选取“端点”，用鼠标拾取直线L1的左端点确定，生成如图8-6所示垂直线L6。

图8-6 作垂直线5. 作与直线L6的等距线。

从菜单条选择“应用”→“曲线生成”→“等距线”或单击曲线生成工具条等距图标，在立即菜单中选择“等距”，在距离栏中输入“21”按回车键或单击鼠标右键确定。

状态栏提示“拾取直线”，用鼠标单击直线L6；状态栏提示“选择等距方向”，用鼠标单击向右的箭头，生成直线L7；用同样的方法生成直线L8、L9、L10和L11、L12如图8-7所示。

图8-7 作轴向位置尺寸线6．曲线裁剪和删除。

从菜单条选择“应用”→“曲线编辑”→“裁剪”或单击曲线编辑工具条的曲线裁剪图标，立即菜单中选“快速裁剪”；状态栏提示“拾取被裁剪线（选取被裁剪段）”，用鼠标直接拾取被裁剪的线段即可。

从菜单条选择“编辑”→“删除”或单击曲线编辑工具条的删除图标，状态栏提示“拾取元素”，用鼠标左键拾取曲线裁剪后多余的线段，被拾取的线段变成点划线，拾取完毕后右键确定，修改图形至如图8-8所示。

图8-8 曲线裁剪与删除7．作圆锥线。

作直线L1的等距线L13距离为“17.5”。

单击曲线生成工具条直线图标；在立即菜单中选择“两点线”→“连续”→“非正交”；根据状态栏提示，按空格键弹出点位对话框选“交点”；用鼠标依次拾取点1和点2，右键确定如图8—9a所示。

用曲线裁剪和删除功能修改图形至如图8-9b所示。

a) b）图8-9作圆锥线a) 作等距和两点线b）生成圆锥线8．作圆弧。

从菜单条选择“应用”→“曲线生成”→“圆”或单击曲线生成工具条图标，在立即菜单中选择“圆心+半径”；根据状态栏提示“圆心点”，按空格键弹出点位对话框选“交点”；用鼠标拾取交点“3”，状态栏提示“输入圆上一点（切点）或半径”，按回车键弹出输入对话框，键入“5”并回车，右键确定生成圆如图8-10a所示；利用曲线裁剪功能裁剪至如图8-10b所示。

a）b）图8-10作圆弧a）作圆b）生成圆弧9．作倒角从菜单条选择“应用”→“曲线编辑”→“圆弧过渡”或单击曲线编辑工具条的圆弧过渡图标，在立即菜单中选“倒角”如图8-11a所示；根据状态栏提示“拾取第一条曲线”，用鼠标依次拾取位置4处两侧的线段，两侧的线段被裁剪如图8-11b所示，同样的方法分别对位置5、位置6、位置7处的两侧线段进行裁剪。

a）b）图8-11作倒角a）倒角参数b）生成倒角10．作内轮廓线。

从菜单条选择“应用”→“曲线生成”→“等距线”或单击曲线生成工具条等距图标，在立即菜单中选择“等距”，在距离栏中输入“11”按回车键或单击鼠标右键确定。

状态栏提示“拾取直线”，用鼠标单击直线L1；状态栏提示“选择等距方向”，用鼠标单击向上的箭头，生成内轮廓线；作倒角并裁剪删除多余线段。

至此完成整个零件的加工造型如图8-12所示。

图8-12 加工造型注意事项：1.建模前必须根据工艺确定好建模原点，坐标轴的方向与所选用数控机床的坐标轴方向要一致。

⒉对于加工建模，只须绘制要加工部分的外轮廓和毛坯轮廓，组成封闭的区域（须切除部分），其余线条不必画出。

3.造型过程中要先选主菜单或工具条中的功能项，在立即菜单中进行参数设置，然后根据状态栏提示分步骤去作。

（三）刀位轨迹的生成1．刀具参数设置。

单击主菜单条中“应用”→“数控车”→“刀具库管理”菜单项或单击数控车工具条图标，系统弹出“刀具库管理”对话框，如图8-13所示。