CAXA绘图技术在数控线切割加工中的应用

１CAXA绘图技术在数控线切割加工中的应用赵福康(陕西中航宝成技工学校宝鸡721006)摘要:经过多年的数控加工和计算机绘图教学实践，就用ＣＡＸＡ绘图技术解决了生产中各种复杂形面的加工，提出了自己的见解，其主要观点是利用数学中的参数方程、指数方程和极坐标方程，结合ＣＡＸＡ绘图技术，凭借ＣＡＤ／ＣＡＭ系统进行零件的设计、分析及加工程序的自动编程。从三个方面进行了论述，以供大家共同探讨。关键词：计算机绘图数控编程加工实例0前言在我国工业技术飞速发展的新形势下，急需大力发展模具加工技术，而数控线切割加工技术正是模具加工工艺领域的一种关键技术。目前在电机、仪表等行业新产品的研制和开发过程中，常采用ＣＡＤ绘图和数控线切割方法直接切割出零件，大大缩短了研制周期，并降低了成本。数控线切割加工技术跨越了机械、电子及计算机应用等多个学科，是当代机械工人和工程技术人员必须了解的新技术。它不仅能够提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。近年来，产业界正面临着更激烈的竞争，要想在未来的制造市场竞争中占领一席之地，就必须要狠抓产品创新。我国已加入ＷＴＯ多年，在即将与全球经济融为一体的买方市场态势下，企业竞争的焦点在于对市场的快速响应和产品创新。产品创新成为企业生存的唯一出路。计算机绘图技术是产品创新的有力工具，通过几种ＣＡＤ软件的试用，我们选择了ＣＡＸＡ线切割软件，他不仅方便易学，而且高效、灵活。1利用ＣＡＸＡ线切割电子图板编制加工程序ＣＡＸＡ电子图板的功能很强，符合中国人的习惯，图框、标题栏、形位公差、表面粗糙度等符合国家标准，可在一般的ＩＢＭ兼容机上运行。线切割机床要加工一件零件，首先要进行零件的图形绘制，用线切割控制系统所能接受的“语言”编好“命令”，输入控制系统，这种“命令”就是线切割加工程序。由于ＣＮＣ系统使用的计算机容量越来越大，运算速度越来越快，使得ＣＮＣ系统不仅能完成机床的数字控制功能，而且还可以充分利用软件技术，使系统智能化，给使用者以更大的帮助。例如，原来由编程员决定的零件的加工部位、加工工序、加工顺序等也可由ＣＮＣ系统自动地决定，自动生成加工程序。1.1ＣＡＸＡ线切割电子图板基本功能⑴具有强大的智能化图形绘制和编辑功能，点、直线、圆弧、矩形、样条线、公式曲线等图素的绘制均采用“以人为本”的智能化设计方案，可根据不同的已知条件，而采用不同的绘图方式。图素编辑功能处处体现“所见即所得”的智能化设计思想，提供了裁剪、旋转、拉伸、阵列、复制、粘贴等功能。⑵支持实物扫描输入，支持ＢＭＰ、ＪＰＧ等格式的图形矢量化，生成可进行加工编程的轮廓图形，原来一些难以加工甚至不能加工的零件，现在可通过２扫描仪输入，保存为ＣＡＸＡ线切割所能处理的图形文件格式，再通过ＣＡＸＡ线切割位图矢量化功能，对该图形进行处理，转换为ＣＡＤ模型，使复杂零件的线切割加工成为现实。⑶具有丰富的数据接口，支持的格式有ＤＷＧ、ＤＸＦ、ＩＧＥＳ等文件。ＣＡＸＡ电子图板本身包含了丰富的标准图库，可方便地调出多种标准件的图形及预先设定好的常用图符，用户也可任意扩充自己的图库，将个人常用的资料建成目录式图库，方便检索和调用，大大加快了绘图速度。在绘制图形的过程中，可方便地捕捉到各种图素的端点、中点、圆心、交点、切点、垂足点、象限点等，使绘图更精确、更快捷。1.2ＣＡＸＡ线切割ＣＡＭ的功能ＣＡＸＡ线切割的编程过程一般分为：计算机绘图、生成加工轨迹、轨迹仿真、生成代码（Ｇ代码或３Ｂ代码）、传输代码。要想生成数控加工轨迹，必须针对不同的机床，设置不同的机床参数和特定的数控代码，在进行参数设置时，可灵活的设置机床参数，即为后置处理设置。具有逼真的轨迹仿真功能，逼真地模拟从起切点到加工结束的全过程，并能直观的检查程序的运行状况。ＣＡＸＡ线切割系统可以将生成的代码反读进来，生成加工轨迹图形，可对代码的正确性进行检验。可以将计算机与机床直接联机，将程序发送到控制器上，能与国产的各种机床进行通信。1.3查询功能利用查询功能，可获得加工轨迹的长度和切割面积，可查询各图素的元素属性以及相互位置关系。在线切割加工实践中，人们通常以单位时间内的线切割面积来衡量实际切割的速度，要计算某个零件线切割加工的工时量，利用查询功能很容易查出该工件的总切割面积。利用此功能，各种弯曲件的展开长度，很容易确定下来，避免了复杂的数学计算。2加工实例2.1实例１我们在生产实习中，遇到双曲线轮廓零件，需线切割加工，如图１所示。Ｓ为双曲线，已知双曲线方程为x2/102－y2/152=1。此零件过去一般用描点法作出图形，精确与否，与取的点数多少有关，编程比较复杂、麻烦。我们使用ＣＡＸＡ电子图板中的“公式曲线”功能作图。利用三角公式sec2t-tan2t=1关系式，与双曲线方程式对应求解，由普通方程转化为参数方程。X=10/costY=15*tant0≤tπ/2根据参数方程绘制零件全图。首先点击高级曲线中公式曲线命令,设置直角坐标系及参变量t,画出1/4图形部分，再通过对称拷贝功能，画出全部图形，可通过裁剪功能，裁去多余部分。再通过轨迹生成，生成Ｇ代码。程序如下：(SQX.ISO,06/19/05,22:38:13){S4020图1双曲线３N10G90G92X0.000Y25.000；N12G01X0.000Y20.100；N14G01X16.841Y20.100;N16G03X10.566Y4.620I49.231J-28.971;N18G03X10.100Y0.000I23.262J-4.677;N20G03X13.166Y-12.594I31.107J0.903;N22G03X16.835Y-20.100I87.457J38.098;N24G01X0.000Y-20.100;N26G01X-16.841Y-20.100;N28G03X-10.566Y-4.620I-49.231J28.971;N30G03X-10.100Y0.000I-23.262J4.677;N32G03X-13.166Y12.594I-31.107J-0.903;N34G03X-16.835Y20.100I-87.457J-38.098;N36G01X0.000Y20.100;N38G01X0.000Y25.000;N40M02;按此方法,加工出零件轮廓精度比较高,曲面比较圆滑,满足了工艺要求。2.2实例2现有一项自动车床上的刀架凸轮，如图2所示，需要加工，过去的加工方法是用钳工划线，铣工铣外形，热处理后由钳工修锉到尺寸，加工时间长，精度比较低。现改为零件热处理后由数控线切割机直接加工成形，加工精度高，比传统加工方法工效提高四倍。首先根据图形尺寸，建立极坐标系，转化为数学模型，即建立每一段凸轮曲线的极坐标方程。设角度变量为t，单位为度，极径为ρ，单位为mm。由图中尺寸求各曲线的极坐标方程，化简所得的等式如下：角度取值范围轨迹极坐标方程0．≤t≤43。ρ=8043．≤t≤54。ρ=162.09-1.909t54。≤t≤79。ρ=5979。≤t≤83。ρ=210.68-1.92t83．≤t≤178。ρ=51.3178.≤t≤182.ρ=-104.875+0.878t182.≤t≤296.ρ=54.8296.≤t≤301.ρ=-192.034+0.834t301.≤t≤306.ρ=59306.≤t≤309.ρ=-94+0.5t309.≤t≤360.ρ=-57.664+0.382t根据各段曲线极坐标方程,绘制凸轮零件全图.同例1一样,用鼠标点击高级曲线菜单中的公式曲线命令,设置极坐标系,角度变量为t,设置每段曲线起始角0°43°54°79°83°178°182°296°301°309°306°φ24H7R59R80R60.5R59R54.8R51.3图2刀架凸轮４度和终止角度,输入每段曲线极坐标方程,画出各段曲线图形.这是线切割编程最关键的一步,只要画出全部图形,再通过轨迹生成,生成G代码,按程序将零件加工成形.2.3实例3我们在外协加工中，遇到一零件如图3所示，需要线切割加工，曲线A方程为：Y=2*100.005986X+0.01X。乍看起来好像无从下手，实际上它是初等函数中的复合函数,它是由指数方程和直线方程复合而成，先令t为参变量,t=0.005986x,那么x=167.056t,将此式代入方程式得：Y=2*10t+t/0.5986=2*10t+1.671*t,t的定义域为[0,1.7958],单位为弧度,即转化为参数方程。根据参数方程绘制零件全图。首先点击高级曲线中公式曲线命令,设置直角坐标系及参变量t,画出A曲线，25±0.05126±0.05曲线A51±0.0578±0.0525±0.05300±0.1然后再用直线命令，画出全部图形，再通过轨迹生成，生成Ｇ代码，快捷方便地加工出曲线A曲面零件，与传统的加工方法相比，不仅提高了产品质量，而且提高了生产效率。3结论CAD/CAM系统是当今制造业内广泛推崇的先进制造系统，采用这项技术是企业提高产品质量、降低成本、缩短产品上市时间的一条根本途径。我们结合现有条件，以CAXA电子图板为平台,利用参数方程和极坐标方程,充分发挥CAXA绘图技术,进行零件的设计、分析及加工程序的自动编程,为生产解决各种复杂形面的加工。邮编721006电话[phone]传真[phone]地址陕西中航宝成仪表公司技校姓名赵福康职称讲师研究方向为电火花数控加工