CAM技术研究.docx

基于AutoCAD的线切割加工CAD/CAM技术研究fenghy导语：本文所介绍的基于AutoCAD的CAD/CAM技术，已在我院精细仪器厂得到应用，实现了CKX-1型和DMK6732型数控电火花线切割机床的技术改造及群控治理。1引言近年来，单机数控系统逐渐被以微机为核心的群控系统DNC所替换，手工编程正向图形化自动编程过渡，CAD/CAM技术开场被广泛地运用到制造技术中。由于AutoCAD软件的强大绘图和编辑功能，以及开放的DXF数据接口，它已成为图形输入平台和自动编程的重要组成局部。但是，当前很多基于AutoCAD的自动编程系统按加工顺序绘图，未考虑刀具轨迹的自动补偿，加工方向需人工设定。对于复杂零件，往往还需要手工确定绘图参数，有很多不便之处。本文采用ARX开发技术及VISUALC+6.0，对AutoCAD进展二次开发，使图形化输入、编辑、自动寻迹、NC编程、主从通讯经过都在AtuoCAD平台下完成，以线切割系统改造为目的实现CAD/CAM的集成。2系统构造系统采用主从式控制方式，其中主机采用中档微机，从机采用单片机系统直接控制线切割机床。一台主机通过RS485接口控制多台从机，充分利用微机的强大功能，进展图形输入、输出、建立切割工艺参数数据库等工作。主机的自动编程模块将图形数据信息转换成NC加工指令，并将加工指令传给从机，从机依次执行，完成加工经过。同时，从机根据主机要求反应数据，为实时控制、自动跟踪及工艺参数数据库的建立提供根据。主机软件系统包括图形输入、工艺参数处理、自动编程、仿真、跟踪和通讯等六大功能模块图1。图1主机软件系统构造3自动编程技术自动编程模块主要解决自动寻迹、加工方向判别、刀具轨迹自动补偿等功能，实现CAD/CAM的集成。其流程如图2所示。图2自动编程软件流程图3.1获取图形数据、生成根本加工闭环通过AutoCAD绘图输入后生成的DXF文件，利用基于特征的信息建模方法，从中获取加工实体特征信息。系统需要的是实体的几何信息，因此只需读取和处理DXF文件的实体段ENTITIESSection,并存储有关特征信息。根据这些信息，初步形成零件的轮廓及其构成元素间的拓扑关系。CAD绘图实体在DXF文件中是按其绘图顺序存放的，与加工顺序无关；而在加工闭环中删除或者添加某一实体时，由于DXF文件中的实体并不按加工闭环的顺序存放，因此需按端点连接情况重新排序，形成加工闭环。这样，就使绘图和加工别离，利用AutoCAD进展图形输入时，那么不必关心实际加工顺序，简化了数据输入经过。本系统采用双链表数据构造存储实体信息，双链表数据构造见文献。3.2判别加工方向本文采用矢量法判定加工方向。下面以图3所示的任一加工闭环为例，来讲明加工方向的判别算法。首先遍历双链表，找出离X坐标轴或者Y坐标轴最近的端点为加工出发点，即D=MINx-x0,y-y0。令此点为B点，其在链表中前后两端点分别为A点和C点。可推知，连接B点两矢量AB、BC的连接情况将唯一确定原图形的方向。图3任一闭环示意图采用矢量法来判别三角形ABC的方向。为便于编程，按如下原那么将矢量方向所属象限分类。设点AxA，yA,BxB，yB,CxC，yc，那么AB=OB-OA=xBi+yBj-xAi+yAj=xB-xAi-yB-yAj当xB-xA0,yB-yA0时，AB象限；当xB-xA0,yB-yA0时，AB象限；当xB-xA0,yB-yA0时，AB象限；当xB-xA0,yB-yA0时，AB象限。根据加工出发点的选择原那么，可推知矢量AB、BC不可能在同一象限，进而使判定经过简化。闭环方向判定流程见图4。图4中K、K、K、K分别表示各象限矢量的斜率。此法编程简洁，运行速度快，程序执行时间短，可以准确地实现自动寻迹。图4矢量法判定加工方向流程图3.3形成实际加工轨迹在形成实际加工轨迹时，需要考虑加工对象的凹、凸模特性、钼丝直径、放电间隙及加工方向等因素的影响，在自动编程系统中确定刀具轨迹补偿量，对根本加工道路加以调整，才能保证加工精度。设钼丝半径为r钼，单边放电间隙为电，那么加工轨迹偏移补偿量为f=r钼+电1目的工件轮廓一般由直线和圆弧组成其它曲线可由直线和圆弧拟合得到，因此调整刀具实际加工轨迹实际上是对圆弧半径R增大或者减小f，和将直线在法线方向上平移f。设直线两端点为Psxs,ys,Pexe,ye，原直线的一般方程为L：Ax+By+C=02平移f后的直线方程为L：Ax+By+C=03其中4A=ye-ys,B=xs-xe,C=xeys-yexs5对于圆弧，R=R±f6公式4、6中正负号的选取取决于工件的凸、凹模特性和加工方向。各种情况下的调整情况见参考文献2。系统在进展有关计算时，准确至1m。对各实体进展相应调整后，便得到刀具实际运动轨迹，进而消除了来自刀具和放电间隙等工艺参数带来的误差，进步了加工精度。实际加工中工件轮廓可能不光滑，出现拐角、尖角等情况，轻易造成断丝、短路、塌角、空程等问题，可添加过渡圆弧Rf，使加工轨迹圆滑过渡，进而保护钼丝，进步加工效率。系统按加工顺序对各个实体进展插补运算，把加工命令储存在文件中，并发送给从机系统进展加工，进而实现了CAD/CAM的集成。本文所介绍的基于AutoCAD的CAD/CAM技术，已在我院精细仪器厂得到应用，实现了CKX-1型和DMK6732型数控电火花线切割机床的技术改造及群控治理。使用经过中，用户只需熟悉根本绘图操纵，按设计要求绘图输入，而不必关心加工经过。复杂计算及轨迹补偿均由自动编程系统完成，进而实现图形输入与加工别离。绘图后通过主机直接控制从机加工，实现了CAD/CAM一体化。系统还可以实现复杂工件轮廓的准确加工。本系统界面友好，操纵简便，可以准确地进展自动寻迹和刀具轨迹补偿，运行稳定可靠，减轻了操纵人员的负担，进步了加工效率。