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CIMATRON 在轮廓数控车削编程中的应用

发布时间:2010-05-21 来源:中国自动化网 类型:应用案例 人浏览
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软件

导读:

1 问题的提出 在实际生产中,某些零件的形状是由公式曲线或列表点曲线构成的回转体。由于目前数控车床的数控系统只具有直线和圆弧的插补功能(G01和G02),因此对于这类零件的车削加工,必须按规定的精度要求对...

1 问题的提出  
    
  在实际生产中,某些零件的形状是由公式曲线或列表点曲线构成的回转体。由于目前数控车床的数控系统只具有直线和圆弧的插补功能(G01和G02),因此对于这类零件的车削加工,必须按规定的精度要求对轮廓进行直线或圆弧逼近,拟合生成节点后才能编制数控程序。  
    
  以往一般是首先建立零件的数学模型,确定轮廓逼近计算方法,再利用BASIC或C语言等编制特定的程序来进行拟合节点计算,从而实现零件加工,这样费时费力,操作过程十分繁琐。现在,随着CAD/CAM软件应用的普及,CAD/CAM技术为此类零件的节点计算编程提供了更好的方法,与传统方法相比,大大减少编程和调试时间,提高效率,拟合效果直观,便于检查和修改,同时也方便了产品的数据管理。目前使用的CAD/CAM软件种类很多,以色列的CIMATRON软件是其中一种,它是一套全功能、高度集成的CAD/CAM系统,被广泛应用在机械、电子、交通、航空航天等行业,它的CAD模块可进行复杂的零件曲面造型,CAM模块可编制各种方式的加工路径,包括数控车削、数控铣削、数控电火花线切割机等。  
    
  在利用CIMATRON软件进行非圆轮廓车削编程中发现,其车削模块功能仅限于直线拟合,无法进行圆弧拟合。由于直线拟合与圆弧拟合相比,各段连接处不光滑,轮廓度相对较差;而且在相同拟合精度下,数据段大大增加,程序容量大(一个上百段的直线拟合程序,如果用圆弧拟合编程可能只有十几段),因此找到一种能实现非圆轮廓圆弧拟合的简便方法,提高编程质量、零件加工质量和数控设备加工效率是十分必要的。  
    
    2 解决思路  
    
  通过不断地摸索和尝试,发现利用CIMATRON软件自身的功能,再充分结合机床数控系统的特性,可快速、准确地实现非圆轮廓圆弧拟合编程,关键内容包括三个部分。  
    
    2.1CIMATRON软件的CAM模块  
    
  软件的二维轮廓平面铣削模块(PROFILE)具有直线拟合和圆弧拟合两种功能,因此考虑将零件模型转入平面铣削加工模式中,选择圆弧拟合方式,同时将铣刀半径值设为0,即让刀具沿零件图样上的实际轮廓线进行加工,产生刀位文件,这样就可以实现轮廓圆弧拟合铣削。  
    
    2.2CIMATRON软件的后置处理  
    
  通过开发专用的后置处理程序对上述刀位文件进行处理,将铣削程序转换为沿零件图样尺寸加工的车削程序。  
    
    2.3车床的数控系统  
    
  数控系统通常都具有刀具半径补偿功能(G41和G42),所以实际加工时,在车床的操作界面上输入实际使用的车刀圆角半径值,由数控系统自动计算来完成刀具半径补偿,从而最终实现对零件轮廓的正确加工。  
    
    3 具体操作方法  
    
    3.1零件CAD造型  
    
  要加工出合格产品的第一步就是建立准确的产品模型。启动CIMATRON软件,建立新模型文件,再进入造型模式(MODELING)。  
    
    3.1.1公式曲线  
    
  利用菜单USER→GEOMETRY→MATHCRV,可输入公式曲线的参数方程,从而建立XOY平面上的轮廓母线。应当注意,虽然曲线位于XOY平面上,也必须输入Z=0,不能忽略,否则出错。  
    
    3.1.2列表点曲线  
    
  首先利用菜单POINT→SINGELPOINT→KEYIN,输入零件每个点的X、Y坐标,接着利用菜单SPLINE→2DSPLINE,选择曲线所在的XOY坐标平面,选择拟合方式、拟合误差及输入的各个坐标点,即用样条曲线拟合生成列表点曲线。  
    
    3.2零件CAM加工  
    
    将零件CAD模型转入加工模式(NC)中。  
    
    1)选择菜单CREAT→MILL2.5AXES→PROFILE(二维轮廓加工),进入加工操作界面。  
    
    2)根据工艺分析的装夹位置、加工对刀点和起终点来设定零件CAM坐标系原点、加工路线及进、退刀方式,输入切削参数(如FEEDRATES、SPINDLESPEED等),在拟合方式一栏中选择CIRC.APROX(圆弧拟合方式),即产生轮廓铣削刀位文件,之后还可利用MANUALEDIT菜单进行刀位文件的编辑修改。  
    
    3.3后置处理程序  
    
  后置处理部分是处理与机床控制器直接相关的信息,它是把刀位文件作为输入,经过处理,就可以输出数控机床加工用的NC指令文件,由于CIMATRON软件并没有针对此种特殊情况(铣削路径转车削路径)的后置处理程序,因此必须编制新的专用后置处理程序(文件后缀为EXF)。  
    
  CIMATRON软件的后置处理程序由多个模块构成,可通过提取相关的系统参数,来编制相应的指令功能。编制该后置处理程序文件的关键在于:进行零件CAM平面铣削加工时,加工坐标系MACSYS是建立在XOY坐标平面上的,而数控车床的实际加工坐标系是XOZ坐标平面,因此必须在后置处理中进行坐标转换,即MACSYS坐标系中的X轴对应车床的Z轴,MACSYS坐标中的Y轴对应车床的X轴,同时由于车床程序中X值要求为回转体的直径坐标值,所以还必须对MACSYS坐标系中的Y轴坐标值进行关系运算。  
    
  在LINEARMOTION(直线插补模块)、CIRCULARMOTION(圆弧插补模块)中,分别编制如下语句。  
    
    IFSET(XCURPOS)OUTPUTZXCURPOS;ENDIF;  
    
    YY=2*YCURPOS;  
    
    IFSET(YY)OUTPUTXYY;ENDIF;  
    
    其中XCURPOS、YCURPOS分别是X、Y当前坐标值,YY是计算的中间变量。  
     
  同理在程序头、程序尾等模块中对X、Y坐标值分别进行转换,其余部分内容与通用的二维后置处理程序基本相同,同时应保证后置处理文件中编制的数控程序格式、指令代码等与实际机床数控系统相匹配。新编制的后置处理文件(*.EXF)在CIMATRON上调试编译通过(生成*.DEX文件)后方可使用,刀位文件通过该文件进行处理即产生适合机床加工的数控车削程序。  
    
    3.4调试和加工  
    
  将加工程序经网络传送至数控车床,加工时,首先找正工件,对刀进行坐标系偏置,将机床上的工件坐标系与CAM坐标系设成一致;接着在机床数控系统参数表中输入实际车刀的刀尖圆角半径,实现刀具半径补偿;最后改变加工路径偏移量,实现轮廓粗、精车削加工。  
    
    4 结语  
    
  在非圆轮廓的数控车削编程过程中,将CIMATRON软件与机床数控系统功能结合,快速、准确地产生圆弧拟合的数控程序,其编程效率高,拟合节点数少,程序短,大大优化数控程序,特别是它便于掌握,易于使用,为编程人员提供了一种理想的方法,在实际生产中得到了应用,效果良好。 





































































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