复杂空间曲线快速数控自动编程加工技术.pdf

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1、复杂空间曲线快速数控自动编程加工技术口肖军民中山职业技术学院广东中山528404摘要：利用MasterCAM软件曲面交线命令和三维空间曲线驱动加工功能，实现了复杂空间焊接曲线的精确快速数控加工。基于MasterCAM空间曲线自动编程工艺操作简单、加工精度高，适合在生产一线应用。关键词：空间曲线自动编程MasterCAM数控加工中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1000—4998(2olo)o5—0063—02在起重机、锅炉制造、灌装管路等行业经常有不同管径的圆管或椭圆管道交叉连接，在这些管道连接处Iil峨～都需要精确的焊接。这类焊接不仅难操作，而且很难进行焊后打磨抛光，因

2、此一般都要采用自动焊接技术。要利用自动焊接机构实现焊缝的精确焊接，都要事先加32出与焊缝完全吻合的空间曲线，该空间曲线将作为焊接机构的靠模。躁骚E目前国内拥有许多CAD／CAM一体化软件，比如一UG、Cimatron、MasterCAM、CATIA、Pro／E等都可实现一豳嘲疆●复杂轮廓、曲面等形状的加工。但是由于目前绝大多数lzCAD／CAM软件空间曲线构建功能仍然非常弱，所以一直限制了复杂空间曲线的快速数控编程。目前在数控加工领域中构建空间曲线的步骤一般如下：先人工构建空间曲线的函数方程，然后再借用VB、ARX等专_—冁■用编程软件，编制非常复杂的程序来获取空间曲线。显▲图1焊接

3、管道实体造型图然这种创建空间曲线的方法非常不方便，而且对数控加工人员的要求也非常高，实际生产中不可行。本文2空间曲线的构建利用MasterCAM软件中的曲面交线功能，非常方便地复杂空间曲线的直接构建是非常复杂的，目前任创建了复杂空间焊接曲线，并利用3DContour命令完何一种CAD／CAM软件都无法完成。但是通过巧用成了空间曲线的数控加工。MasterCAM软件中曲面交线命令，可以非常方便地间1问题的提出接绘制出各种复杂的焊接空间曲线。其具体思路是：任何焊接空间曲线都是由相互焊接的两个零件相交构成如图l所示，要利用自动焊接机构将一圆柱形的空的，即焊接用的空间曲线实际上就是两个焊接零

4、件外心管与一椭圆形的空心管焊接在一起，焊接缝是一条空间闭合曲线。圆柱形的空心管外直径为60mm，椭圆表面的相交曲线。在实际焊接工程中，焊接用的两个零形的空心管外形在平面的投影是长半轴为25mm、短件都是已知的，因此可利用CAD／CAM软件中的实体半轴为15mm的椭圆，两个管的轴线垂直。在实际焊接造型功能或曲面造型功能将焊接零件绘制出来，然后加工中，需要利用两管形成的相贯线来控制焊枪在两利用MasterCAM中曲面交线命令抽取两个零件外表个方向的运动：一个是水平方向，当零件绕z轴回转面的相贯线，从而实现焊接空间曲线的快速构建。时，椭圆的轮廓就像一个平面凸轮，使与它配合的焊枪空间曲线构建

5、的具体操作步骤如下：作水平移动；焊枪的另一个运动是Z向运动，是由圆(1)执彳亍Create—+Surface—Nextmenu—}Primitive—}柱上的z值来控制。因此加工出用来控制焊枪运动的Cylinder命令，绘制一个基点为(0，50，0)，轴线为l，空间闭合曲线是实现自动焊接的关键。轴，高度为100mill，直径为60mm的圆柱面。收稿日期：2009年l2月(2)将构图面更改为“Top”方式，且设定深度z为机械制造48卷第549期2010／5回嬲l一40。执行Create---~Nextmenu--~Ellipse命令绘制出圆．．图3心在(0，0，一40)点，长半轴为25

6、mm、短半轴为15mm实体仿的椭圆。真加工(3)执行Create--*Surface--+Draft命令，利用前面绘效果图制的椭圆垂直拉伸一个椭圆柱面。此时构建的三维焊壤管图形加图1序示(4)执行Create_curveIntersect命令，用鼠标选tersect命令，避免了空间曲线复杂数学模型的建立，实取图1中的圆柱面为第一组曲面，点击“Done”按钮，之现了复杂焊接空间曲线的简单快捷构建。基于Master-后用鼠标选取图1中的椭圆柱面为相交的第二组曲面，CAM空间曲线快速自动编程工艺思路清晰，操作简点击“Done”按钮，此时焊接用的封闭空间曲线产生。但单，适合在生产现场应用，它

7、的广泛推广将有利于自动由于视觉关系，屏幕中并没有出现该曲线。化焊接水平的提高。(5)执行screenBlank—All—suce命令，屏幕参考文献中所有曲面将被隐藏，此时屏幕中出现了如图2所示的[1]薛智勇．空间曲线数控自动编程【J】．制造技术与机床，封闭空间曲线。2008(2)：116—1l7．【2]孙强．复杂空间曲线的数控加工【J】．机械工程师，20093空间曲线的自动编程(6)：57—58．MasterCAM软件具有强大的曲线驱动编程功能，【3】韩庆