基于数控仿真软件的数控车零件机械加工设计

肖河

摘 要：随着计算机技术水平的不断提升，仿真技术被广泛应用于航天航空及工业过程控制和机械制造领域中。数控加工仿真软件是利用PC平台模拟数控机床加工软件，此软件对硬件要求偏低，同时操作界面及数控机床类似，主要是易学易用且价格低，所以受到诸多企业及生产加工人员的喜爱。该技术可将CAD/CAM软件二维几何图形设计融进数控仿真中，从而展开刀具路径模拟及加工实体模拟等，同时也可展开人机交互以达到产品设计至加工一体化，这充分提升了加工效率。

关键词：数控仿真；数控车零件；机械加工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.003

基于CAD/CAM/CAPP的PLM技术，可使得不同系统校验和加工时误差精确度无纸化，同时进行全过程动画模拟，多用于各类机械产品设计出图、工业确定、数控程序生成中，但各大专业软件并非完美，其间仍有着诸多不足之处，软件仿真不能真正代替实际加工中的校验性，不过处理此类问题则可充分提升产品可靠性及生产效率。本文深层分析了基于数控仿真软件的数控车零件机械加工，并提出实用性应用设计。

1 数控仿真软件与数控机床关系

1.1 数控仿真软件与数控机床关系概述

现代化发展与数控加工技术息息相关，因此数控专业人员数控机床操作能力非常重要。若是不理解制造工艺及数控机床操作，则数据程序编程与具体情况严重脱轨，这时则仅是从理论性教材中获取知识，并没有实践性指导，从而演变为纸上谈兵。随着计算机技术水平的不断提升，使得虚拟现实技术快速发展，促使着可模拟设备加工环境极其工作实际情况下计算机仿真培训系统生成，是利用计算机仿真培训系统展开各项培训，可有效提升操作者自身素质，同时提升安全性且降低费用。现阶段数控加工仿真系统软件形式众多，不过此类数控机床仿真系统本附带仿真系统，生产中却具备极大的局限性，各项技术掌握较为困难，同时生产者训练存在诸多阻碍，再加上很多先构图自动式编程仿真软件不适应社会生产需求及要求。就比如，DLANOGOR软件可以校验编程程序，不过操作起来非常复杂，很多数控系统和机床均不适应该软件，该软件也不能对生产中对刀训练进行训练，更不能严格训练对应操作面板。国内数控加工仿真软件也大都满足不了现代化需求。不过美国的Vericut软件却具备良好的数控仿真能力，该软件注重虚拟现实来实现数控铣床和数控加工核心及数控车床零件加工等方面的仿真，其间还包括毛坯定义，或者是夹具刀具定义的选择，也可设置零件基准测量，有效调试数控程序的输入和编辑，其有着多种数控系统，模拟功能更是多系统、多机床、多零件，该软件具备很强的独创性，目前其仿真能力已是国际先进水平。

1.2 数控系统主要功能

虚拟数控机床可以说是虚拟环境中数控机床具体模型。和真实机床对比而言则虚拟数控机床有着下述几方面功能：虚拟数控机床和真实机床相同，其结构完全相同，虚拟数控机床可模仿具体机床所有功能，同时不会因运用某个类似替代物而造成某个结构及信息出现失真及丢失问题，其和真正机床有着相同界面风格，这给技术人员的学习及培训带来极大益处。虚拟数控机床具备强大网络功能，这同时为远程教育提供可能性。健全的图形及标准数据接口，使得用户可于真正环境中展开虚拟机床运行，同时可详细观察到各类运行参数，再将其和CAD/CAM软件进行连接，虚拟数控机床通常均是基于平台构建而实现的。

2 CAXA数控车设计及加工工艺出图

2.1 机械设计图纸生成分析

CAXA数控车具备较强的图纸生成分析，其可快速形成非常完整的二维机械设计图纸，CAXA数控车主要是利用公式曲线指令进行制图，也就是二轴参数方程各表方法，同时因之后的各项加工轨迹生成只需要对应零件和毛坯，所以是利用图层设置，把核心线和对应尺寸线放在图层内部以实现隐藏。零件和毛坯剩余部分是设置镜像层与轨迹层来实现加工轨迹设计。利用文字进行零件标注以代替修改功能，但是加工轨迹和对应程序生成是基于图形具体尺寸设计而进行的，单位为毫米不可随意更改。图幅调进填写是以CAXA坐标系原点为中心，将数控编程原点作为加工绘图原点，同时毛坯右侧端面是中心点。设计图纸中各零件都是基于加工原点尺寸设计，再缩放、偏移至图幅中心，最终对其进行注释。

2.2 工艺设计生成左右内外加工工艺图

加工时要依据装夹、刀具等生成真实比例及原点位于毛坯右端核心的工艺图纸。工艺图纸数量并无具体规定，往往是按照实际要求来精确工艺文件，使其生成各方面单步图纸，再者就是集合自动换刀程序而单独生成某部分工艺轨迹图。加工轨迹一般分为白色，即指令快刀型；或者是绿刀切削用量界面内部进刀量、速度、走刀；粉红色退刀；红色进刀。这些轨迹颜色严禁擅自修改，同时也极易被混淆，要专门设计对应轨迹土层，实现显示隐藏。要切削的毛坯部分和保留成形部分都设置对应土层，再采用不同颜色和线性以达到加工拾取的目的。工艺图纸对内外沟槽绘制处理主要是CAXA数控车会出现不识别及跳槽，再加上粗加工内部沟槽进行下切时，工艺出错无需不同工艺图纸进行沟槽封口。图层会把对应沟槽与封口进行严格设置，同时将其有效隐藏，CAXA数控车会出现隐藏图层不识别而出现加工缺陷。工艺图纸应绘制螺纹大径，加工时输入对应螺纹牙深即可。

3 CAXA数控车生成加工轨迹

3.1 机床类型设置

CAXA数控车设置中存在的误差往往是在轨迹生成中进行处理，若生成FANUC数控系统指令，极易出现不可预知的误差及缺陷，螺纹切削指令应是G32，且其加工节距是F，刀具号或补偿号位数是2，同时自动补足为0，行结束符则应是小写分好。

3.2 后置处理设置

后置设置程序主要格式应重视数控车程序，样本也应基于数控车程序，不需设置行数上限，应允许CAXA将复杂程序自动分离为若干文件。用户可自行将轮廓各项加工分为若干步，同时用人工添加主和子程序方式将其连接。endprint

3.3 刀具库设置

刀具库的设置也是极易出现各方面问题，比如，添加对应刀具时，软件界面要设置遗漏刀具补偿号，每添加新刀具时，刀具库应及时于管理界面进行补充，未补偿时则程序自动警报。刀具名应是中文，切槽车设置软件不稳定时，铣刀具和钻孔车刀设置则就没意义。

3.4 生成加工轨迹

CAXA数控车工具栏提供6个车加工，6个二轴铣加工指令，并且车加工指令间包括固定循环指令，为了生成用户容易理解的数控车程序，但是实际加工中应用极少。钻孔加工是把钻头用刀架固定，这也使得钻孔轨迹和程序生成无效。VNUC能够仿真此类加工模式，同时也是此类教学中可应用的方面案例。指令中并未设置内部沟槽与内螺纹加工。探析其间处理方案则可将内部沟槽及螺纹绘制完成，之后根据CAXA坐标系X轴镜像之后而生成对应加工程序，手动则是基于X-代替全部X。内加工都需严格关注起刀点及刀具直径、孔径之间的比例。CAXA仿真不检查内部干涉撞刀问题。

3.5 数控代码及工艺文件生成

轨迹完成之后应严格管理生成的数控系统工艺文件与程序，切轮廓、槽、螺纹等步骤加工合一程序生成应注重换刀点，并且严格关注各步加工程序先后循序及轨迹生成先后顺序，这时则生成的程序顺序是取决于拾取轨迹顺序。不同的铣加工CAXA制造工程师软件，CAXA数控车并没有专门工艺文件生成指令。这时采用不同轨迹来生成TXT。

4 仿真软件多元评价体系

仿真软件均具备其自身特定规范性，这就要求应严格核对程序名、刀具规格、毛坯大小等方面，加上坐标系及工艺规程等方面的一致性。仿真时应详细检车刀具及机床与工装零件存在互相干涉碰撞与否，严格检查比对程序出现过切或者是加工残余。可能超程零件要严格确定零件摆放位置，同时将仿真检查作为工艺纪律的重要内容。仿真软件管理便捷，不管是新产品制造，所有程序都要进行仿真与核对，复杂件要三方审定，通过之后才可应用。

5 结束语

随着社会市场经济环境的日益激化，安全生产则成为企业稳固生存且持续发展的重要内容，质量成为了企业生命源泉，工作效率是企业可持续发展的主要动力，因此把仿真技术及工艺和生产管理有效结合极为关键，从而生成整套仿真应用规范以提升企业竞争力，确保企业在市场中占据一定优势。文中CAXA数控车软件结合VNUC数控仿真软件，对不同工艺材料机械产品绘制设计，以达到工艺出图且生成数控程序，从而进行仿真机床实操加工以生成工艺文件，使得复杂案例数控车零件全方位安全仿真加工校对。本文就基于数控仿真软件进行了深层分析，探析了数控车零件机械加工设计各方面因素，同时提出实用性设计策略，以期提升国内数控零件机械加工水平及质量。

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