二次非圆曲线轴的数控车削自动编程方法探究牟清举王新强军

二次非圆曲线轴的数控车削自动编程方法探究牟清举王新强军

牟清举王新强军

牟清举王新强军（重庆科创职业学院402160）

摘要：针对在MstercamX3中椭圆轴的外形绘制、毛坯生成、车端面、粗（精）车轮廓、车槽、车螺纹、截断的形成过程，将其转化成NC程序并仿真验证，为二次非圆曲线轴的数控车削自动编程提供了可操作的方法。

关键词：椭圆轴工艺分析加工路线NC程序仿真验证

随着制造业的发展，追求外形美观、舒适成为设计主流，要求设计出椭圆、双曲线、抛物线等非圆曲线轴，这就对数控车削编程与加工提出了新的挑战。编程方法可用宏程序、CAD/CAM技术。通常宏程序编程不易掌握，MstercamX3操作方便，具有强大的造型功能，能实现自动编程并转换为NC程序直接应用在数控车床进行加工，被广泛应用。下面以椭圆轴为例，论述MstercamX3自动编程方法，如图1。

一、零件工艺分析

1.加工工艺方案

（1）该椭圆轴以轴线为直径方向基准，右端面为轴向基准，先加工基准后其他。

（2）先主要后其他。加工路线：车端面，粗加工外轮廓，精加工外轮廓，切梯形槽，切退刀槽，切螺纹，截断。

2.刀、量、夹具的选择

55°涂层外圆刀具平端面一把，35°涂层外圆刀具粗、精车一把，切槽刀（刀宽4，1.85mm）各一把，60°硬质合金螺纹刀一把；游标卡尺0～150mm一个；三爪卡盘装卡。

3.合理选择切削用量

表1.切削用量表

二、MstercamX3自动编程工艺过程

1.零件外形的绘制

（1）利用AutoCAD绘制图形，如图2，左侧一条直线多绘5mm，目的是保证最后切断时最左侧部分的加工质量，注意：世界坐标原点与工件原点重合，保存文件名为“椭圆轴”。然后在打开的MstercamX3中“文件”菜单→“打开文件”，在出现的“打开”对话框中的“文件类型”中选“AutoCAD文件（*.DWG，*.DXF，*.DWF）”，“文件名”中选“椭圆轴”，点击确定“√”按钮，图2就被导入MstercamX3中。

（2）也可以在MstercamX3直接绘制出图2。层别为图层1（图层名“椭圆轴线框”），Z为0，刀具、绘图平面为俯视图，绘制图形如图2。

2.选择机床

选择菜单“机床类型”→“车床”→“默认”选项。

3.工件毛坯设定

（1）选择“操作管理”对话框“刀具路径管理”选项卡中的“机床群组”→“属性”→“材料设置”选项，出现“机器群组属性”对话框中的“材料设置”选项卡中，点击“素材”栏中的“信息内容”按钮，出现“机床组件素材”对话框，在此设置材料的外径为50、长度为140和轴向位置为2，如图3，点击确定“√”按钮，再点击确定“√”按钮，完成工件毛坯的设定。

（2）选择“操作管理”对话框“刀具路径管理”选项卡中的“机床群组”→“属性”→“文件”选项→“机群组属性”对话框的“刀具设置”选项卡中程序名为“1234”。

4.车端面

（1）选择菜单“刀具路径”→“车端面”选项，出现“输入新NC名称”对话框，输入名称“椭圆轴”，点击确定“√”按钮。

（2）出现“车床-车端面属性”对话框中的“刀具路径参数”选项卡，选择T0101号刀，在“车端面参数”选项卡中，切削用量选择如表1，其余选择默认，点击确定“√”按钮退出。

（3）单击“操作管理”→“验证已选择的操作”→“机床”按钮，验证结果正确。

5.粗车

（1）选择菜单“刀具路径”→“粗车”选项，在出现“串连”对话框中选择“串连”按钮，选择零件轮廓如图4，点击确定“√”按钮。

（2）在出现“车床-粗车属性”对话框中的“刀具路径参数”选项卡中选择T0303号刀，切削用量选择如表1。

（3）单击“操作管理”→“验证已选择的操作”→“机床”按钮，验证结果正确。

6.精车

（1）选择菜单“刀具路径”→“精车”选项，在出现“串连”对话框中选择“串连”按钮，选择零件轮廓如图4，点击确定“√”按钮。

（2）在出现“车床-精车属性”对话框中的“刀具路径参数”选项卡中选择T0303号刀，切削用量选择如表1。

（3）单击“操作管理”→“验证已选择的操作”→“机床”按钮，验证结果正确。

7.挖槽

（1）切梯形槽。选择菜单“刀具路径”→“车床径向车削刀具路径”选项，出现“径向车削的切槽选项”对话框，选中“两点”单选项，选择零件轮廓如图5中“1和2”点，“回车”；在出现“车床—径向粗车属性”对话框中的“刀具路径参数”选项卡中选择T1818号刀，刀宽为4mm，切削用量选择如表1。

（2）切退刀槽。选择菜单“刀具路径”→“车床径向车削刀具路径”选项，出现“径向车削的切槽选项”对话框，选中“两点”单选项，选择零件轮廓如图6，“回车”；在出现“车床-径向粗车属性”对话框中的“刀具路径参数”选项卡中选择T1717号刀，刀宽为1.85mm，切削用量选择如表1；在“径向车削外形参数”选项卡中“锥底角”处填写“0”，在“径向粗车参数”选项卡中“槽壁”处选“平滑”；“径向精车参数”选项卡→“精车参数”→在“刀具补偿-补正型式”中选“电脑”，不选“进刀向量”，点击确定“√”按钮。

（3）单击“操作管理”→“验证已选择的操作”→“机床”按钮，验证结果正确。

确定“√”按钮。

8.车螺纹

（1）选择菜单“刀具路径”→“车螺纹”选项，出现“车床-车螺纹属性”对话框中的“刀具路径参数”选项卡，选择T0101号刀，切削用量选择如表1；在“螺纹型式的参数”选项卡中，单击“运用公式计算”按钮，出现“运用公式计算螺纹”对话框，设置导程为2，基本的大径为30，计算结果小径为27.83，点击确定“√”按钮；“螺纹起始位置”处输入“2”，“螺纹终止位置”处输入“-33”；在“车螺纹参数”选项卡中，“NC代码的格式”中选“一般车削”，点击确定“√”按钮，返回“车床—车螺纹属性”对话框，点击确定“√”按钮。

（2）单击“操作管理”→“验证已选择的操作”→“机床”按钮，验证结果正确。

9.切断

（1）选择菜单“刀具路径”→“截断”选项，系统提示“选择截断的边界点”，选择如图2，点击确定“√”按钮。

（2）在出现“车床——截断——属性”对话框中的“刀具路径参数”选项卡中选择T1717号刀，切削用量选择如表1；单击并设置在“截断的参数”选项卡，点击确定“√”按钮退出。

（3）单击“操作管理”→“验证已选择的操作”→“机床”按钮，验证结果正确，如图7。

三、NC程序的导出

1.选择“操作管理”对话框“刀具路径管理”选项卡中点击“后处理已选择的操作”，出现“后处理程式”对话框，选中“NC文件”并选“编辑”和“文件”，在“NC文件扩展名”中选“.NC”，点击确定“√”按钮。在“另存为”对话框中，“文件名”为“椭圆轴.NC”，点击确定“√”按钮。

2.出现的“MstercamX3编辑器-[C:\桌面\椭圆轴.NC]”，可以将此程序改写成华中系统的NC程序。

四、NC程序的验证

用华中数控系统验证NC程序的导出，用宇龙仿真软件加工，验证程序如图8，然后在数控车床上车削加工。

五、结语

通过对椭圆轴用MstercamX3编制NC加工程序的过程进行论述，对生成的NC程序进行验证，进而对二次非圆曲线轴的自动编程方法进行归纳总结，解决了二次非圆曲线轴的程序编制问题，受到学生和编程人员的好评。

参考文献

[1]黄爱华Mstercam基础教程.北京：清华大学出版社，2009，1-40。

[2]解金榜杨琰利用Mstercamx3软件实现数控车快速自动编程.煤矿机械，2010，4。