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基于Ｅｄｇｅｃａｍ的异型螺纹自动编程技术研究

2016-8-26 来源：沈阳工程学院机械学院，作者：李铁钢访问量：

摘要：针对异型螺纹的加工问题，研究数控程序编制的自动化。基于Ｅｄｇｅｃａｍ软件提出了螺纹加工的智能化编程方法；论述了工艺设计、软件设计和程序编制等关键技术，利用ＰＣＩ和ＰＤＩ等二次开发语言编制了程序；以某零件的螺纹圆弧加工实例测试了方法的有效性，实现了螺纹制造的智能化和快速化，为其它智能编程提供了借鉴。

关键词：异型螺纹加工；自动编程；Ｅｄｇｅｃａｍ；二次开发；ＰＣＩ；ＰＤＩ

0、前言

螺纹是机械零件的典型结构，常见的形式是６０°牙型角的普通三角形螺纹，现代零件普遍使用数控机床加工，此种螺纹可在自动化的ＣＡＭ数控编程软件上编制数控机床加工用程序。

异型螺纹指的是剖面形状为圆弧形、梯形及其它复杂剖面形状的螺纹，此类螺纹的形状参数不定，很多无统一的标准参照，现今的计算机辅助编程软件没有异型螺纹的编程功能，在编制数控车床加工的程序时，通常手工计算数据点，或者利用宏变量编程，程序代码手工编写，程序编制繁琐且容易出错。

Ｅｄｇｅｃａｍ软件是由英国开发的智能数控编程系统，主要应用于数控铣、数控车、数控线切割以及车铣复合等领域［１－２］，是全球最著名的数控编程软件之一，使用数量居于独立ＣＡＭ系统前矛，具有完备的客户二次定制开发功能，可利用ＪＶＡＳＣＲＩＰＴ、ＶＢ和Ｃ＃等语言开发复杂的交互界面，可基于工艺模型进行非交互自动制造特征识别和构建并进行加工，特别适合开发定制自动化数控编程系统。

本文作者开发了基于Ｅｄｇｅｃａｍ的数控车床异型螺纹自动编程系统，研究了工艺设计、软件设计和程序编制等关键技术。

1、关键技术及实现方法

１.１工艺设计

异型螺纹的剖面由若干圆弧和直线组合而成，典型的结构如图１所示。

图１典型异型螺纹

螺纹加工采用层切法加工，同Z 轴方向平行，由内向外一层层加工，可以采用带圆弧的普通外圆车刀，也可以采用标准螺纹车刀等实现。

层切法的基本原理是每个异型螺纹剖面X 向分层拟合加工，当利用６０°角的外螺纹车刀加工如图２所示外螺纹时，车刀沿Z 向平行进给，每条进给路线拟合成若干个数据点，数据点轴向步距为L，在粗加工时L 值可取较大值，刀具以拟合点处的（x， z）作为螺纹的加工起点，执行螺纹加工命令，比如，对于ＦＡＮＵＣ０ｉ-ＴＢ系统而言，可以使用单一螺纹加工指令Ｇ３２或螺纹单一循环指令Ｇ９２书写程序。

图２异型螺纹剖面加工

１.２系统设计及功能实现

Ｅｄｇｅｃａｍ程序利用二次开发ＰＣＩ（ＰｒｏｇｒａｍＣｏｍｍａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅ）语言和ＰＤＩ（ＰｒｏｇｒａｍＤｅｖｅｌｏｐｉｎｇＩｎｔｅｒｆａｃｅ）语言编写接口程序读写Ｅｄｇｅｃａｍ数据库中的几何信息和拓扑信息实现螺纹的加工［３－４］，异型螺纹自动加工系统运行于Ｅｄｇｅｃａｍ应用界面上，对话框利用ＶＢ.ｎｅｔ开发，系统的功能流程如图３所示。

图３系统功能流程

设螺纹车刀的圆弧半径为r，取拟合的公差为ε，利用等步长直线逼近法拟合螺纹剖面，设计算时与Z轴平行的轨迹上的数据点间的拟合步长为L，则计算得：

如图４所示，设层切计算时由毛坯外向内与Z 轴平行的轨迹上加工，刀具轨迹同左侧螺纹剖面接触的数据点为p１，下一切削层刀具轨迹同左侧螺纹剖面接触的数据点为p２， p１和p２间的拟合步长为L１，则计算得：

图４ X 向拟合步距

设两个圆弧的圆心分别为O１（x１， y１， z１），O２（x２， y２， z２），由于X 向拟合２层间的拟合距离和螺纹截面的曲线挠度不大，则O１O２ ≈ p１ p２＝L１，O１（x１，y１， z１）为已知的数据点，则X 向的拟合距离为［５］：

１.３程序生成算法

程序使用变量宏编程实现，每层内用宏变量实现层内的加工，其中＃１变量表示每层数据点同最左侧螺纹拟合的Z 坐标（半径表示），＃４变量表示每层数据点同最左侧螺纹拟合的X 坐标（坐标变换后），＃５为层数控制循环变量，＃２变量为层切削的控制循环变量，＃６变量为每层内拟合点的增量，且＃６＝LX 。典型的程序（部分）示例如图５所示。

图５加工程序实例

2、应用实例

某零件的图纸如图６所示，零件两端头具有异型螺纹，螺纹由多段圆弧和直线连接而成。

图６典型异型螺纹零件

此零件先进行除螺纹外的其它工序的加工，最后车削加工两端头的螺纹，螺纹加工时编程坐标系设置在零件的右端面，切削外螺纹使用刀尖圆弧半径为０.８的６０°的通用外螺纹车刀，切削内螺纹使用刀尖圆弧半径为０.４的６０°的通用内螺纹车刀。生成的加工程序利用ＶＥＲＩＣＵＴ仿真，仿真结果验证了系统设计的正确。经过实际零件的切削加工，得到了合格的产品。

3、结论

基于Ｅｄｇｅｃａｍ的异型螺纹自动编程技术研究了异型螺纹的自动编程技术，重点论述了软件设计、层切法加工的原理和技术等关键问题［６］，完成了系统的开发并加工出了合格的产品，提高了异型螺纹编程加工的效率，为其它产品的智能编程提供了借鉴作用。

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