1、單元二 CAXA數控車CAM功能教學課題CAXA數控車造型與加工計劃課時10教學目標掌握數控車加工命令的使用方法、參數合理設定教學重點各命令的使用方法和參數設定、工藝分析過程及加工軌跡的生成教學難點參數設定、工藝分析過程及加工軌跡的生成教學方法利用典型實例進行全面講解，做到舉一反三教學手段通過課件多媒體教學和微機室演示相結合。本單元主題CAXA數控車造型與加工方法教學過程環節方式教學內容所用時間一講解演示1 演示零件造型方法。2 粗精輪廓加工、切槽、螺紋的加工方法4二、練習1 零件造型2 練習幾種常用的加工方法2三實訓21. 完成實訓2中零件的加工任務1四實訓31. 完成實訓3中零件的造型與加

2、工任務3布置作業根據給出的視圖進行實體造型，并生成軌跡及加工代碼2項目一 輪廓粗車、精車1、粗車輪廓利用ø55×100坯料加工如圖2-1所示零件，材料為45鋼，用粗車加工零件的右半部分。圖2-1（1）輪廓建模生成零件的粗加工軌跡時，只須繪制要加工部分的外輪廓和毛坯輪廓，組成封閉的區域（須切除的部分），其余線條不必畫出。如圖2所示。圖2知識講解：一、CAD功能的幾個基本概念（1）兩軸加工在CAXA數控車加工中，機床坐標系的Z軸即是絕對坐標系的X軸，軟件中的Y軸相當于車床的X軸，平面圖形均指投影到絕對坐標系的XOY平面的圖形。（2）輪廓輪廓是一系列首尾相接曲線的集合，分為外輪廓

3、、內輪廓和端面輪廓。(2) 單擊數控車工具欄的“輪廓粗車”命令，系統彈出“粗車參數表”對話框，然后分別填寫加工參數表。表1 加工參數內 容選項及參數內 容選項及參數加工表面類型外輪廓干涉后角10加工方式行切方式拐角過渡方式圓弧加工精度0.1反向走刀否加工余量0.5詳細干涉檢查是加工角度180退刀時沿輪廓走刀否切削行距2刀尖半徑補償編程時考慮半徑補償干涉前角0表2 進退刀參數內 容選 項參 數每行相對毛坯進刀方式與加工表面成定角長度l=1，角度a=45每行相對加工表面進刀方式與加工表面成定角長度l=1，角度a=45每行相對毛坯退刀方式與加工表面成定角長度l=1，角度a=45每行相對加工表面退刀方

4、式與加工表面成定角長度l=1，角度a=45快速退刀距離5表3 切削用量參數內 容選 項參 數速度設定接近速度（mm/min）100退刀速度（mm/min）100速度設定進刀量（mm/min）150主軸轉速（r/min）主軸轉速選項恒轉速樣條擬合方式圓弧擬合999.99表4 刀具參數內 容選項及參數內 容選項及參數刀具名90°外圓輪廓車刀刀具前角80刀具號1刀具后角10刀具補償號1輪廓車刀類型外輪廓車刀刀柄長度40對刀點方式刀尖圓心刀柄寬度15刀具類型普通車刀刀角長度10刀具偏置方向左偏刀尖半徑0.5注意：到輪廓線具有換象限曲線時，干涉后角和刀具后角可適當給大一些，但一般要小于等于60

5、，干涉后角必須小于或等于刀具后角。（3）拾取加工輪廓。操作技巧：此時用空格鍵可彈出拾取方式快捷菜單，提供了鏈拾取、限制鏈拾取、單個拾取三種方式，常用的為限制鏈拾取。（4）拾取毛坯輪廓。（5）確定進退刀點（6）生成刀具軌跡。如圖3示。圖3知識講解：一、CAD基本概念：（1）機床的速度參數包含主軸轉速、接近速度、進給速度、退刀速度。（2）加工余量 前一工序為后續工序所留的一定的余量（3）加工誤差 刀具軌跡和實際交概念模型的偏差注意：對于直線和圓弧的加工不存在誤差，加工誤差指對樣條線進行加工時所用折線逼近樣條時的誤差。二、 機床設置機床設置就是針對不同的機床、不同的數控系統，設置特定的數控代碼、數控

6、程序格式及參數，并生成配置文件。（1）機床參數設置機床配置參數中的“說明”、“換刀”和“程序尾”，必須按照使用數控系統的編程規則，利用宏指令格式書寫，否則，生成的數控加工程序可能無法使用。（2）常用的宏指令、三、后置處理針對特定的機床，結合已經設置好的機床配置，對后置輸出的數控程序格式進行設置。包括程序段行號、程序大小、數據格式、編程格式及圓弧控制方式等。注意：“圓弧控制設置”中，采用半徑R編程時，當R大于180°時，R取負值；當R小于等于180°時，R取正值。四、 刀具參數說明（1）共有參數刀具名：刀具的名稱，用于刀具標識和列表，刀具名是唯一的。刀具號：刀具的系列號，用于

7、后置處理的自動換刀命令，也是唯一的刀具補償號：刀具補償值的序列號，對應于機床的刀具偏置表刀柄長度、寬度：道具可夾持段的長度和寬度（2）輪廓車刀幾何參數刀角長度： 刀具可切削段的長度刀尖半徑： 刀尖部分用于切削的圓弧的半徑刀具前角： 刀具前刃與工件旋轉軸的夾角（3）切槽刀具幾何參數刀刃寬度： 刀具切削刃的寬度刀尖半徑： 刀具切削刃兩端圓弧的半徑刀具引角： 驕傲據切削段兩側邊與垂直于切削方向的夾角（4）鉆孔刀具幾何參數刀尖角度： 鉆頭前段尖部的角度刀刃長度： 刀具可用于切削部分的長度刀桿長度： 刀尖到刀柄之間的距離。刀桿長度應大于刀刃有效長度（5）螺紋車刀幾何參數刀刃長度： 刀具切削刃頂部的長度刀

8、具角度： 刀具切削段兩側邊與垂直于切削方向的夾角，該角度決定了車削出螺紋的螺紋角。刀尖寬度： 螺紋齒底寬度。對于三角螺紋車刀，刀尖寬度等于0注意：刀具參數的設定可以在“刀具庫管理”中進行總體設定，也可以在具體的加工方法中（如“輪廓粗車”）中進行設置。兩者是相互關聯的，都可以進行刀具的增、刪和參數的修改和管理。五、加工參數的內容及說明輪廓粗車參數包括加工參數、進退刀方式、切削用量、輪廓車刀四選項卡。各選項卡要設定的參數要根據加工要求進行設定。（1）加工參數加工表面類型： 外輪廓、內輪廓、端面三種加工參數： 干涉后角 做底切檢查時，確定干涉檢查的角度 干涉前角 做前角檢查時，確定干涉檢查的角度刀尖

9、半徑補償：編程時考慮半徑補償 系統按刀尖半徑進行補償計算，生成已考慮半徑補償的代碼由機床進行半徑補償 假設刀尖半徑為0，按輪廓編程，在機床上指定補償值（2）進退刀方式（3）切削用量 設定切削時的接近速度、主軸轉速、進給速度等。注意事項1）加工輪廓與毛坯輪廓必須構成一個封閉區域，被加工輪廓和毛坯輪廓不能單獨閉合或自相交。（2）為便于采用鏈拾取方式，可以將加工輪廓與毛坯輪廓繪成相交，系統能自動求出其封閉區域。（3）軟件繪圖坐標系與機床坐標系的關系。X軸正方向代表機床Z軸正方向，Y軸正方向代表機床X軸正方向。加工外輪廓，加工角度取180°，如切端面，加工角度取-90°或270&#

10、176;。2、精車輪廓進行輪廓精車要確定被加工輪廓。被加工輪廓就是加工結束后的工件表面輪廓，被加工輪廓不能閉合或自相交。1. 操作步驟（1）選擇輪廓精車圖標或菜單選擇該命令，系統彈出“精車參數表”，按加工要求設定各加工參數。（2）確定參數后拾取被加工輪廓。 （3）選擇輪廓后確定進退刀點。 （4）生成精車加工軌跡。 （5）生成加工代碼。 2. 參數說明精車參數同粗車意義相同，設置參數值不同。輪廓精車和輪廓粗車的參數基本類似，須注意幾點：（1）精車時只須繪制零件表面加工輪廓（2）輪廓精車的加工余量為零。（3）加工的背吃刀量為粗車時的加工余量，其走刀行數和行距乘積為粗車余量。（4）精車時刀尖半徑和切

11、削用量要利用工藝所學知識適當選擇。繪制零件表面輪廓后，適當設定參數后，得到輪廓精車刀具軌跡，如圖4所示。圖4項目二 零件造型加工用Ø50×100的坯料加工如圖所示的零件，零件材料為45鋼，完成零件的造型、工藝分析和加工，并生成加工代碼。1. 零件造型分析該零件，其幾何要素包括了直線、圓弧和橢圓，造型較簡單，造型結果如圖1所示。圖12. 工藝分析該零件包括了復雜外型面加工、切槽、鉆孔、內輪廓加工、內切槽、內螺紋加工等工序，基本包含了數控車所有的加工方法。根據加工要求選擇刀具和切削用量，數控工序卡如表1所示。表1 數控加工工序卡工步工步內容刀具號刀具規格刀尖半徑mm主軸轉速/r

12、·min-1進給速度/mm·min-1吃刀量/mm備注1裝夾左端，車右端面T0145º端面車刀0.4500手動2粗車橢圓弧、圓錐面、Ø36外圓、倒角T0290º外圓車刀0.45001502加工余量0.3mm3精車橢圓弧、圓錐面、Ø36外圓、倒角T0390º外圓車刀0.1800800.14裝夾右端，車左端面T0145º端面車刀0.4500手動，保證98長度5打中心孔T04中心鉆頭31000302工藝孔6鉆孔T05Ø16鉆頭850010027粗車Ø34外圓、R11圓弧、Ø46外圓T0290

13、º外圓車刀0.450015028粗車內輪廓T06內輪廓車刀0.34501002加工余量0.3mm9精車Ø34外圓、R11圓弧、Ø46外圓T0390º外圓車刀0.1800800.110精車內輪廓T07內輪廓車刀0.1800600.111車外輪廓退刀槽T08外切槽刀0.150080112車內輪廓退刀槽T09內切槽刀0.150050113車M24內螺紋T09內螺紋車刀04001.5（mm/r）3. 生成輪廓加工軌跡（1）右端外輪廓粗加工 根據零件造型結果，利用“平移”命令，將坐標原點移至零件右端面，適當修改輪廓，使右端外輪廓可利用“限制鏈拾取”方式拾取，繪制零

14、件的毛坯輪廓。 確定粗車參數，其中包括刀具參數、進退刀參數、切削用量參數和粗加工參數表，如表2所示。表2 粗加工參數匯總表刀 具 參 數加 工 參 數刀具名90°外圓車刀加工表面類型外輪廓刀具號2加工方式行切方式刀具補償號2加工精度0.1刀柄長度40加工余量0.3刀柄寬度15加工角度180刀角長度10切削行距2刀尖半徑0.4干涉前角0刀具前角80干涉后角10刀具后角10拐角過渡方式圓弧輪廓車刀類型外輪廓車刀反向走刀否對刀點方式刀尖圓心詳細干涉檢查是刀具類型普通車刀退刀時沿輪廓走刀否刀具偏置方向左偏刀尖半徑補償編程時考慮半徑補償進 退 刀 方 式切 削 用 量每行相對毛坯進刀方式與加工

15、表面成定角l=2，a=45速度設定進退刀時快速走刀否接近速度100每行相對加工表面進刀方式與加工表面成定角l=2，a=45退刀速度100進給速度150每行相對毛坯退刀方式與加工表面成定角l=2，a=45主軸轉速設定恒轉速500每行相對加工表面退刀方式與加工表面成定角l=2，a=45恒線速度主軸最高轉速5000快速退刀距離L=5樣條擬和方式圓弧擬和擬和圓弧最大半徑999.99 以“限制鏈拾取”方式拾取加工輪廓和表面輪廓。 確定進退刀點。 生成刀具軌跡，如圖2所示。 生成粗加工代碼，代碼略 修改代碼，針對使用的數控系統，對代碼進行適當修改。圖22）右端外輪廓精加工繪制的加工表面輪廓，填寫“精車參數

16、表”，生成右端精車刀具軌跡如圖3。表2 精車參數表刀 具 參 數加 工 參 數刀具名90°外圓車刀加工表面類型外輪廓刀具號3加工方式行切方式刀具補償號3加工精度0.1刀柄長度40加工余量0刀柄寬度15加工角度180刀角長度10切削行距0.1刀尖半徑0.1干涉前角0刀具前角80干涉后角10刀具后角10拐角過渡方式圓弧輪廓車刀類型外輪廓車刀反向走刀否對刀點方式刀尖圓心詳細干涉檢查是刀具類型普通車刀退刀時沿輪廓走刀否刀具偏置方向左偏刀尖半徑補償編程時考慮半徑補償進 退 刀 方 式切 削 用 量每行相對毛坯進刀方式與加工表面成定角l=2，a=45速度設定進退刀時快速走刀否接近速度100每行相

17、對加工表面進刀方式與加工表面成定角l=2，a=45退刀速度100每行相對加工表面進刀方式與加工表面成定角l=2，a=45退刀速度100進給速度80每行相對毛坯退刀方式與加工表面成定角l=2，a=45主軸轉速設定恒轉速800每行相對加工表面退刀方式與加工表面成定角l=2，a=45恒線速度主軸最高轉速5000快速退刀距離L=5樣條擬和方式圓弧擬和擬和圓弧最大半徑999.99圖3（3）鉆左端中心孔將坐標原點設在零件左端面中心，加工零件左端面后，進行內輪廓鉆孔。設定鉆孔參數后，生成鉆孔軌跡如圖4。表3 鉆孔參數表加 工 參 數刀 具 參 數鉆孔參數鉆孔模式鉆孔刀具名Ø16鉆頭鉆孔深度39刀具

18、號5下刀余量0.5刀具補償號5暫停時間2刀具半徑8進刀增量1刀尖角度120速度設定主軸轉速500刀刃長度30鉆孔速度50刀桿長度40接近速度50退刀速度50圖4知識講解：一、鉆孔加工功能該功能用于在工件的旋轉中心鉆中心孔。提供的鉆孔方式：高速啄式深孔鉆、左攻絲、精鏜孔、鉆孔、鏜孔、反鏜孔、鉆孔+反鏜孔。注意：鉆孔的位置必須是旋轉軸，生成的軌跡都在旋轉軸上。“鉆中心孔”的加工參數主要有：鉆孔深度、暫停時間（刀具在孔底停留時間）、鉆孔模式、進刀增量、下刀余量、接近速度、鉆孔速度、主軸轉速。（4）左端外輪廓粗加工繪制左端加工表面輪廓和毛坯輪廓，填寫“粗車參數表”（與右端相似，參數在工藝卡中已說明，此

19、處省略），生成左端粗車刀具軌跡如圖5所示。圖5（5）左端內輪廓粗加工根據鉆孔結果，繪制內輪廓加工的毛坯輪廓，修改影響加工的表面輪廓線，只保存需加工部分的輪廓即可，生成加工刀具軌跡如圖6所示。圖6（6）左端外輪廓精車加工填寫“精車參數表”，如右端精車相似，生成刀具軌跡如圖示7所示。圖7（7）精車內輪廓填寫“精車參數表”，生成刀具軌跡如圖8所示。圖8（8）外輪廓切槽繪制槽的輪廓，填寫“切槽參數表”，生成切槽的刀具軌跡如圖9所示。表4 切槽參數表刀 具 參 數切 槽 加 工 參 數刀具名外切槽刀切槽表面類型外輪廓刀具號8加工工藝類型粗+精加工刀具補償號8加工方向縱深刀具寬度3拐角過渡方式圓弧刀刃寬度

20、4走刀刀具只能下切刀尖半徑0.1毛坯余量0刀具引角10偏轉角度0刀柄寬度20粗加工參數加工精度0.1刀具位置5加工余量0.3編程刀位前刀尖延遲時間0.5切 削 用 量平移步距1速度設定進退刀是否快進是切深步距2進給量mm/min80 退刀距離5主軸轉速恒轉速500精加工參數加工精度0.01加工余量0末行走刀次數1切削行數3退刀距離5切削行距0.1圖9知識講解：一、 切槽功能切槽功能用于在工件外輪廓表面、內輪廓表面和端面切槽。切槽時要確定被加工輪廓，加工輪廓就是加工結束后的工件表面輪廓，被加工輪廓不能閉合或自相交。1. 操作過程（1）在工具條上單擊圖標或單擊菜單中命令，系統彈出“切槽參數表”，設

21、定加工參數。（2）確定參數后拾取被加工輪廓。（3）確定進退刀點。（4）生成刀具軌跡，生成加工指令。2. 參數說明（1）加工工藝類型（2）粗加工參數（3）精加工參數。注意：1.平移步距和刀具寬度、刀刃寬度三者之間的設置關系。2.刀具的寬度要小于槽的寬度，平移步距要和刀具寬度、槽寬度結合進行合理設置。（9）內輪廓切槽填寫“切槽參數表”，生成切槽軌跡如圖10所示。（10）內螺紋加工螺紋起點和終點拾取時，加入引入距離和退刀距離，以保證螺紋加工的完整性。填寫“螺紋參數表”，生成螺紋加工的刀具軌跡如圖10所示。表5 螺紋參數表刀 具 參 數螺 紋 參 數刀具種類米制螺紋螺紋類型內輪廓刀具名內螺紋車刀螺紋參

22、數起點坐標X（Y）拾取刀具號9Z（X）拾取刀具補償號9終點坐標X（Y）拾取刀柄長度40Z（X拾取刀柄寬度20螺紋長度20刀刃長度18螺紋牙高0.9刀尖寬度0螺紋頭數1刀具角度60螺紋節距恒定節距1.5進 退 刀 方 式螺 紋 加 工 參 數粗加工進刀方式垂直加工工藝類型粗加工+精加工粗加工退刀方式垂直末行走刀次數1精加工進刀方式垂直螺紋總深0.9精加工退刀方式垂直粗加工深度0.7切 削 用 量精加工深度0.2速度設定進退刀時快速走刀是粗加工參數恒定行距0.2進給量mm/r1.5每行切入方式沿牙槽中心線主軸轉速恒轉速400精加工參數恒定行距0.1樣條擬和方式直線擬和每行切入方式沿牙槽中心線圖10

23、知識講解：一、螺紋加工功能：螺紋為非固定循環方式加工螺紋，可對螺紋加工中的各種工藝條件，加工方式進行更為靈活的控制。1. 車螺紋加工的操作過程（1）單擊“車螺紋”圖標或菜單命令，一次拾取螺紋起點和終點。（2）拾取完畢，彈出“螺紋參數表”，填寫螺紋加工參數。（3）單擊確定，生成加工軌跡。（4）拾取加工軌跡，生成螺紋加工代碼2. 參數說明加工工藝：粗加工、粗加工+精加工每行切削用量：分固定行距和恒定切削面積兩種形式恒定切削面積中各次切削深度逐漸減小，表面精度高注意：1、“螺紋固定循環”方式輸出代碼僅適用于西門子840C/840控制器。2、螺紋加工時，起始點和終點應選在螺紋的外徑線上，并適當增加螺紋

24、加工時的引入距離和退刀距離，這樣才能保證螺紋的正確性和完整性。二、代碼生成1. 生成代碼按照機床的配置要求，把已經生成的刀具軌跡轉化為加工代碼數據文件。2. 查看代碼查看、編輯已經生成代碼的內容。3. 參數修改對生成的軌跡不滿意時，可以用參數修改功能對軌跡的各種參數進行修改，生成新的加工軌跡。4. 軌跡仿真對已有的加工軌跡進行加工過程模擬，以檢查軌跡的正確性。5. 代碼反讀把生成的代碼文件反讀進來，生成刀具軌跡，以檢查生成的代碼的正確性。例： 生成圖2-1零件的精車加工代碼。具體操作步驟：（1）單擊“代碼生成”圖標，在彈出的對話框中輸入文件名“精車加工代碼”。（2）拾取精加工刀具軌跡，生成代碼

25、。如下示精加工代碼.CUT,04/06/07,10:20:28)N10 G90G54GN12 S1000M03N14 G00 X51.603 Z6.475 N16 G00 X59.914 Z0.957 N18 G41 N20 G01 X-1.414 F5.000 N22 G01 X0.000 Z0.250 N24 G03 X17.607 Z-4.750 I0.000 K-10.250 F100.000 N26 G01 X22.389 N28 G03 X22.740 Z-4.822 I0.000 K-0.250 N30 G01 X23.350 Z-5.122 N32 G03 X23.500 Z-

26、5.300 I-0.175 K-0.178 N34 G01 Z-11.750 N36 G01 X28.200 N38 G03 X28.554 Z-11.823 I0.000 K-0.250 N40 G01 X30.354 Z-12.723 N42 G03 X30.500 Z-12.900 I-0.177 K-0.177 N44 G01 Z-31.750 N46 G01 X38.211 N48 G03 X38.703 Z-32.043 I0.000 K-0.250 N50 G01 X38.174 Z-33.544 N52 G02 X36.635 Z-40.900 I62.647 K-10.274

27、 N54 G02 X37.011 Z-49.813 I66.403 K-3.055 N56 G02 X39.132 Z-57.054 I63.835 K5.647 N58 G02 X43.033 Z-64.104 I53.181 K10.919 N60 G02 X45.505 Z-67.274 I46.511 K16.313 N62 G02 X48.442 Z-70.341 I38.897 K16.739 N64 G03 X48.500 Z-70.458 I-0.221 K-0.117 N66 G01 Z-77.000 N68 G01 X49.914 Z-76.293 F20.000 N70 G01 X59.914 N72 G00 Z0.707 N74 G01 X-1.414 F5.000 N76 G01 X0.000 Z0.000 N78 G03