李鐵鋼

(沈陽(yáng)工程學(xué)院 機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136)

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基于Edgecam的梯形螺紋數(shù)控編程技術(shù)研究

李鐵鋼

(沈陽(yáng)工程學(xué)院 機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136)

摘要：針對(duì)梯形螺紋的加工問(wèn)題，研究數(shù)控程序編制方法。首先，基于Edgecam軟件提出了螺紋加工的編程思路，而后，論述了加工工藝設(shè)計(jì)和程序編制等關(guān)鍵技術(shù)，利用PCI和CODE等二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言編制了后置處理器程序，最后以某零件的梯形螺紋加工實(shí)例測(cè)試了方法的有效性，實(shí)現(xiàn)了螺紋制造的智能化和快速化，為其他智能編程提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：梯形螺紋加工；數(shù)控編程；Edgecam；PCI；CODE

螺紋是機(jī)械零件的典型結(jié)構(gòu)，牙型有三角形、矩形、梯形和圓弧形等。常見(jiàn)的普通三角形螺紋牙型角是60°，可在數(shù)控車(chē)床上加工，加工程序由自動(dòng)化的CAM編程軟件編制；梯形螺紋主要用在調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，精度高，但加工困難。現(xiàn)今的CAM編程軟件無(wú)梯形螺紋自動(dòng)編程功能，通常需要手工計(jì)算或利用計(jì)算機(jī)逐次構(gòu)造分析數(shù)據(jù)點(diǎn)，而后手工程序代碼編寫(xiě)，或利用宏變量編程，程序編制繁瑣且易錯(cuò)。

Edgecam是由Vero公司開(kāi)發(fā)的智能數(shù)控車(chē)銑加工編程系統(tǒng)[1-2]，客戶(hù)使用量居于獨(dú)立CAM系統(tǒng)前列，具有完備的客戶(hù)二次定制開(kāi)發(fā)功能，可利用JVASCRIPT、VB、VC++和C#等語(yǔ)言開(kāi)發(fā)復(fù)雜的交互界面，可基于工藝模型進(jìn)行非交互自動(dòng)制造特征識(shí)別和構(gòu)建并進(jìn)行加工，能夠定制復(fù)雜機(jī)床的后置處理系統(tǒng)，特別適合開(kāi)發(fā)定制的自動(dòng)化數(shù)控編程系統(tǒng)。

1關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法

1.1工藝設(shè)計(jì)

梯形螺紋的軸剖面為等腰梯形，具有左旋和右旋、內(nèi)螺紋和外螺紋、公制和英制、單線和多線等多種結(jié)構(gòu)形式。

典型加工工藝方法如圖1所示[3]，其中b和c為粗加工方式；a和d方法本質(zhì)相同，區(qū)別在于刀具寬度不同，a法每層螺紋循環(huán)路線有2個(gè)切削起點(diǎn)，切削2次；d法每層螺紋循環(huán)路線有多個(gè)切削起點(diǎn)，切削多次。

系統(tǒng)采用混合層切法加工，切削軌跡同螺紋的外徑方向平行，向?qū)嶓w入體方向一層層加工。采用的車(chē)刀為梯形成形車(chē)刀，螺紋的牙槽兩側(cè)表面最終由2個(gè)副切削刃成形，即副切削刃的主偏角和副偏角與牙型角度匹配。

圖1　典型異型螺紋

1.2程序編制

在數(shù)控NC程序中，螺紋切削代碼主要有G32、G92和G76等3種形式。螺紋的切削路線通常采用封閉循環(huán)方式，而G32指令為單一指令，需要在每個(gè)指令前增加一條G00進(jìn)刀指令，在每個(gè)指令后增加1條G01和1條G00退刀指令，代碼復(fù)雜；G90為單一循環(huán)指令，前述4條加工路線由1條指令實(shí)現(xiàn)，加工完成后刀具回到循環(huán)起點(diǎn)，準(zhǔn)備下一次加工；G76為復(fù)合循環(huán)指令，由2個(gè)程序段組成，采用徑向斜進(jìn)層切循環(huán)，利用輸入的程序指令參數(shù)自動(dòng)計(jì)算路線，代碼精簡(jiǎn)，但不適合混合層切，故梯形螺紋編程時(shí)采用G92代碼。在Edgecam下的梯形螺紋編程流程如圖2所示，系統(tǒng)盡可能利用原來(lái)的三角螺紋定義功能，局部改造后輸出梯形螺紋加工程序。功能開(kāi)發(fā)完成后能夠與原來(lái)的正常三角螺紋和其他CAM定義功能無(wú)縫集成，一個(gè)工序定義中既可以加工正常螺紋，也可以加工梯形螺紋。另外，其他針對(duì)工序的平移、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和比例等變換操作依舊適用。

在梯形螺紋輸入層切參數(shù)模塊的同時(shí)，打開(kāi)梯形螺紋加工開(kāi)關(guān)，如圖3所示。輸入的參數(shù)有：螺紋槽底寬度CK，螺紋車(chē)刀的頂面寬度DK，螺紋Z向的進(jìn)刀ZJJ。輸入后需要自動(dòng)檢查數(shù)據(jù)的合理性，要求CK≥DK，(DK-2r-ε)≤ZJJ，ε為刀具間距余量；當(dāng)CK=DK時(shí)，ZJJ=0。

圖2　梯形螺紋編程功能流程

圖3　梯形螺紋加工層切參數(shù)

利用二次開(kāi)發(fā)PCI(Program Command Interface)語(yǔ)言和VB.net語(yǔ)言編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)梯形螺紋的輸入層切參數(shù)定義，打開(kāi)后置處理的螺紋 生成開(kāi)關(guān)，形成CAM操作定義，程序編制后的工序?yàn)g覽器如圖4所示。

圖4　梯形螺紋編程后工序?yàn)g覽器

CAM層切參數(shù)定義后，可以在工序視圖中雙擊具體的梯形螺紋開(kāi)工序圖標(biāo)更改定義的參數(shù)值。參數(shù)更改應(yīng)嚴(yán)格按照文字的順序和使用規(guī)則，如果格式錯(cuò)誤將不能產(chǎn)生正確的NC程序。

1.3后置處理

Edgecam不經(jīng)過(guò)生成類(lèi)似APT語(yǔ)言的前置刀位文件后再生成具體數(shù)控機(jī)床使用的NC程序的典型流程，而是利用CAM操作調(diào)用機(jī)床后置處理器TCP接口文件直接生成NC程序。機(jī)床接口TCP文件可以利用代碼向?qū)odeWizard程序輔助生成，在CodeWizard中采用菜單交互式選擇方式，對(duì)機(jī)床總體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，定制程序字的樣式，選擇具體的NC代碼樣式，定制代碼構(gòu)造器和輔助功能[4-5]。

通用主流數(shù)控系統(tǒng)和典型機(jī)床的后置處理器系統(tǒng)直接選用即可。對(duì)于特殊系統(tǒng)機(jī)床需要選擇一個(gè)相近機(jī)床，選擇FANUC 0i系統(tǒng)的CodeWizard用數(shù)據(jù)CGD文件，而后交互定制，對(duì)于復(fù)雜的功能需要利用后置處理編譯器CODE語(yǔ)言編寫(xiě)程序，而后內(nèi)嵌到代碼向?qū)odeWizard中的代碼構(gòu)造器中，方可生成適合加工的NC程序[6]，具體定制算法如圖5所示。

2應(yīng)用實(shí)例

某零件的梯形螺紋如圖6所示，此零件先進(jìn)行除螺紋外的其他工序加工，最后車(chē)削加工端頭的螺紋。螺紋加工時(shí)，編程坐標(biāo)系設(shè)置在零件的右端面，切削外螺紋使用刀尖圓弧半徑為0.1的29°梯形外螺紋車(chē)刀，輸入層切參數(shù)值：螺紋槽寬度CK=268，刀具寬度DK=1.48，切削步距ZJJ=1.2。

圖5　后置定制算法

圖6　典型梯形螺紋零件

生成的FANUC系統(tǒng)機(jī)床所用的加工程序(部分)如圖7所示，利用VERICUT進(jìn)行仿真，其結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。經(jīng)過(guò)實(shí)際零件的切削加工，得到了合格的產(chǎn)品。

3結(jié)論

基于Edgecam的梯形螺紋自動(dòng)編程技術(shù)研究了梯形螺紋的數(shù)控程序編制方法，重點(diǎn)論述了加工工藝設(shè)計(jì)、程序編制和后置處理等關(guān)鍵性問(wèn)題[7]，完成了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)并加工出了合格的產(chǎn)品，提高了梯形螺紋編程加工的效率，也為其他形式的異型螺紋的加工和其它產(chǎn)品的智能編程提供了借鑒作用。

圖7　梯形螺紋程序(部分)

參考文獻(xiàn)

[1]韓慶瑤,韓芝龍,路世強(qiáng).基于 EdgeCAM 的數(shù)控加工技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2009，37(6)：214-216.

[2]李鐵鋼.基于Edgecam的禮品雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2015(2)：29-31.

[3]鄧文超.梯形螺紋各種車(chē)削方法之比較[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2015(4)：67-68.

[4]李鐵鋼.基于UG Postbuilder的五軸后置處理器設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,2009,31(10):72-74.

[5]YUNqing Rao，Gang Huang，Peigen Li，et al.An integrated manufacturing information system for mass sheet metal cutting [J].Int J Adv Manuf Technol，2007，33：436-448.

[6]李鐵綱.基于Edgecam的車(chē)銑復(fù)合編程技術(shù)研究[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，11(4)：374-377.

[7]李鐵鋼.基于Edgecam的電極自動(dòng)化編程系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2015,37(1)(上):127-129.

(責(zé)任編輯張凱校對(duì)佟金鍇)

Research on CNC Programming for Lead Screw Based on Edgecam

LI Tie-gang

(School of Mechanical Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

Abstract：In order to solve the machining problem on lead screw,the method of automatic CNC programming was introduced.Firstly,the flowchart for intelligent programming in Edgecam software was proposed,and then the key technology of processes planning and programming were studied.The program was written by PCI and PDI which were the secondary development language in Edgecam.Finally,the case study used by arc thread in typical part validated the proposed method,which provided reference for the manufacturing intelligently and rapidly in other parts.

Key words：Lead thread machining;CNC programming;Edgecam;PCI;CODE

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1603(2016)01-0083-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.01.016

作者簡(jiǎn)介：李鐵鋼(1973-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，副教授,碩士。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50975043);遼寧省博士啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目(20141096)

收稿日期：2015-10-05