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基於Ｅｄｇｅｃａｍ的異型螺紋自動編程技術研究（jiū）

2016-8-26 來源：沈（shěn）陽（yáng）工程學院機械學院，作者：李鐵（tiě）鋼

摘要：針對異型螺紋（wén）的加工問題，研究數控程序編製的自動化。基於Ｅｄｇｅｃａｍ軟件提出（chū）了螺紋加工的智能化（huà）編程方法；論述了工藝設計、軟件設計和程序編製等關鍵技（jì）術，利用ＰＣＩ和ＰＤＩ等二次開（kāi）發語言（yán）編製了程序；以某零件的螺紋圓弧加工實例測試了方法的有效性，實現（xiàn）了螺紋製造的智能化和快速化，為（wéi）其它（tā）智能編程（chéng）提供了借鑒。

關鍵詞：異型螺紋加工；自動編程；Ｅｄｇｅｃａｍ；二次開發；ＰＣＩ；ＰＤＩ

0、前言

螺紋是機械零（líng）件的典型結構，常見的形式是６０°牙型角的普通三角形螺紋，現代零件普遍使用數控機（jī）床（chuáng）加工，此種螺紋可在自（zì）動化的ＣＡＭ數控編程軟件上編製數控機床加工用程序。

異型（xíng）螺紋指的是剖麵（miàn）形狀為圓弧形、梯形及其它複雜剖（pōu）麵（miàn）形狀的螺紋，此類螺紋的形狀（zhuàng）參（cān）數不定，很多無統一的標準參照，現（xiàn）今的計算機輔助編程軟件沒有異型螺紋的編程功能，在編製數控車（chē）床（chuáng）加工的程序時，通常手工計算數據點，或（huò）者利用宏變量編程，程序代碼手工（gōng）編寫，程序編製繁瑣且容易出錯。

Ｅｄｇｅｃａｍ軟件（jiàn）是由英國開發的智能數控編程係統，主要應（yīng）用於（yú）數控銑、數控車、數控線切（qiē）割以及車銑複合等領（lǐng）域［１－２］，是全球最著名的數控編程軟件之一，使用數量居於（yú）獨立ＣＡＭ係統前矛，具有完備的客戶二次定製開發功能，可利用ＪＶＡＳＣＲＩＰＴ、ＶＢ和Ｃ＃等語言開發複雜的交互界麵，可（kě）基於工藝模型進行非交互自動製造特（tè）征識別和構建並進行加工（gōng），特別適（shì）合開發定製自（zì）動化數（shù）控編程係統。

本文作者開發（fā）了基於Ｅｄｇｅｃａｍ的數控車（chē）床異型螺紋自動編（biān）程係統，研究了工藝設計、軟件設計和程（chéng）序編製等關鍵技術。

1、關鍵技（jì）術及實現方法

１.１工藝設計

異型（xíng）螺紋的剖麵由若幹圓弧和直線組合而成，典型的結構（gòu）如圖１所示。

圖１典型異型螺紋

螺紋加工采用層切法加工，同（tóng）Z 軸方（fāng）向平行，由內向外一層層加工，可以采用帶圓弧的普通外圓（yuán）車刀，也可（kě）以采用標準螺（luó）紋車刀等實現。

層切法的基本原理是每個異型螺紋（wén）剖（pōu）麵（miàn）X 向（xiàng）分層擬合加（jiā）工，當利用６０°角的外螺紋車（chē）刀加工如圖２所示外螺紋時，車刀沿Z 向平行進給，每條進給路線擬合成（chéng）若幹個數據點，數據點軸向（xiàng）步距為L，在（zài）粗加工時（shí）L 值可取較大值，刀具以擬合點處的（x， z）作為螺（luó）紋的加工起點，執行螺紋加工命令，比（bǐ）如，對於ＦＡＮＵＣ０ｉ-ＴＢ係統而言，可以使用單一螺紋（wén）加工指令Ｇ３２或螺（luó）紋單一循環指令Ｇ９２書寫程（chéng）序。

圖２異型螺紋（wén）剖麵加工

１.２係統設計及功能實現

Ｅｄｇｅｃａｍ程序利用二（èr）次（cì）開（kāi）發（fā）ＰＣＩ（ＰｒｏｇｒａｍＣｏｍｍａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅ）語言和ＰＤＩ（ＰｒｏｇｒａｍＤｅｖｅｌｏｐｉｎｇＩｎｔｅｒｆａｃｅ）語言編寫（xiě）接口程序讀寫Ｅｄｇｅｃａｍ數據庫中的（de）幾何信息和拓撲信息（xī）實現螺紋的加工［３－４］，異型螺紋自動（dòng）加工係統運行於Ｅｄｇｅｃａｍ應用界麵上，對話（huà）框利（lì）用ＶＢ.ｎｅｔ開發，係統的功能流程如圖３所（suǒ）示。

圖３係統功能流（liú）程

設螺紋車刀的（de）圓弧半徑為r，取擬合的公差為ε，利用（yòng）等步長直線逼（bī）近法（fǎ）擬合螺紋剖麵，設計算時與Z軸平行的軌跡（jì）上的數據（jù）點（diǎn）間的擬合步長為L，則計算得：

如圖４所示，設層切計算時由毛坯外向內與Z 軸平行的軌跡上加工，刀具軌跡同左側螺紋剖麵接觸的數據點為（wéi）p１，下一切削層刀具軌跡同左（zuǒ）側螺紋剖麵接觸的數據點為p２， p１和p２間的擬合步長為L１，則計算得：

圖４ X 向擬合步距

設兩個圓弧的圓心分別為O１（x１， y１， z１），O２（x２， y２， z２），由於X 向擬（nǐ）合２層（céng）間的擬（nǐ）合（hé）距離和螺紋截麵的曲線撓度不大，則O１O２ ≈ p１ p２＝L１，O１（x１，y１， z１）為已知的數據點，則X 向的（de）擬合距離為［５］：

１.３程序（xù）生成算法

程序使用變（biàn）量宏（hóng）編程實現，每層內用宏（hóng）變（biàn）量實（shí）現層內的加工，其中＃１變量表示每層數據點同最左側（cè）螺紋擬合的Z 坐標（半徑表示），＃４變量表示每層數據點（diǎn）同（tóng）最左側螺紋擬合的X 坐標（坐標變（biàn）換後），＃５為層數控製循環變量，＃２變量為層切削的控製循環變量，＃６變量為每層內（nèi）擬合點的增量，且＃６＝LX 。典型的程序（部分）示例如圖５所示。

圖５加工程序實例

2、應用實（shí）例

某零件的圖紙如圖６所示，零件兩端頭具有異型螺紋，螺紋由多段圓弧和直線連接而成。

圖６典型異型螺紋零件

此零件先進行除螺紋外的其它工序（xù）的加工，最後車削加工兩（liǎng）端頭的螺紋，螺紋加（jiā）工時編程坐（zuò）標係設（shè）置在零件的右端麵，切（qiē）削外螺紋使用刀（dāo）尖圓弧（hú）半徑為０.８的６０°的（de）通用外螺紋車（chē）刀，切削內螺紋使用刀尖圓弧半徑為０.４的（de）６０°的通用內螺紋車刀。生成的加工程序利用ＶＥＲＩＣＵＴ仿真，仿真結果驗證了係統設（shè）計的正確。經過實際零件的切削加工，得到了合格（gé）的產品。

3、結論

基於Ｅｄｇｅｃａｍ的異型螺紋自動編程技術研究了異型（xíng）螺紋的自動編程技術，重點論述了軟件設計、層切法加（jiā）工的原理和技術等關鍵問題［６］，完成了係統的（de）開發並加工出了合格的產品，提高了異型螺紋編程加工的效率，為其它產品的智能編程提供了借鑒作用。

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