本站原创摘 要：随着时代的进步和社会经济的发展,特别是现代科技的进步,在各行各业中已经广泛应用自由曲面.在应用过程中,非常重要的一个问题就是如何对自由曲面进行精确高效的设计.如今出现了CAD系统和数控机床,解决了设计和制造问题.该文简要分析了基于CATIA的自由曲面的设计及数控加工,希望可以提供一些有价值的参考意见.
关 键 词 ：自由曲面 CATIA 数控加工
中图分类号：TH161.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0022-01
自由曲面一般较为复杂,有着较为繁琐的计算和较多的程序段.手工编程在实践过程中逐渐暴露出来了一系列的问题,那么就尽可能的将自动编程给应用过来.在自动编程的过程中,程序员结合零件图样和工艺要求,将相关的CAD/CAM软件给应用过来,借助于CAD模块实现建模,然后利用CAM模块产生刀具路径,数控程序由后置处理程序来产生,借助于软件向数控机床传输,这样自由曲面的加工就得到了完成.
1.基于CATIA的自由曲面的设计
CATIA是世界上一种主流的设计软件.它被广泛应用到各个领域,它的集成解决方案可以对所有的产品设计和制造领域进行覆盖,特有的电子样机模块和混合建模技术,可以在较大程度上提升企业竞争力和生产力.为了方便人们理解,我们以萨克斯哨片为例,进行了分析.
构建萨克斯哨片曲面模型：选择上拉菜单开始/形状的常规曲面设计命令,系统就会弹出相应的对话框.将需要创建的零件名称输入到零部件名称中,这样就进入到了零件设计平台.在点定义对话框中,定义一个在zx平面上相应坐标值的点；利用同样的方法,创建若干个点于zx平面上.创建一条样条曲线,保证可以通过上面所创建的点.将快速修剪工具应用过来,将条曲线的右端给修剪掉,然后将轴线给删除掉,将草图绘制工作台给退出去,就返回到了零件设计工作台中,在对话框中,对参考面进行构建.按照上述的步骤,将样条曲线创建于参考平面上,然后创建一个水平线,它的起点为样条曲线的左端点.将这种方法应用过来,对另外13个参考平面进行创建,并且将相应的样条曲线绘制于参考面上.在定义对话框中,有效结合样条曲线和直线.使用同样的方法,结合其他草图的样条曲线和直线,隐藏相应草图,就可以得到一组结合曲线.在多截面曲面定义对话框中,就可以有效创建多截曲面.
2.基于CATIA的自由曲面的数控加工
我们依然将萨克斯哨片应用过来,为了更好地对加工参数进行设置,就需要将上文所创建的哨片模型中不需要加工部分去除掉,只将需要加工的部分保留下来,依然下拉菜单,对加工命令进行选择,这样就进入到了曲面加工模块,在毛坯创建的对话框中,对目标零件进行选择,这样就成功创建了毛坯零件.
将毛坯零件激活,进入到零件设计模块,将一个相应坐标值的点创建于xy平面上,这样就可以对工作坐标系的原点和坐标更好的设置.完成创建之后,返回到曲面加工模块.
一是对加工要素进行设置：在零件操作对话框,对各项加工要素进行设置,如数控机床、参考坐标系、几何体等.在数控机床编辑器对话框中,对三轴联动机床进行选择.在参考坐标系定义对话框中,可以对本坐标系的名称进行设置,对对话框中的原点单击,对事前创建的一点进行选择,对对话框中的Z轴进行单击,系统就会弹出一个对话框,对手工指定法进行选择,设定Z轴,对对话框中的X轴进行单击,系统会弹出对话框,同样对手工指定法进行选择,设定X轴.
在几何参数设置方面,在加工目标零件选择方面,将目标零件加工命令输入进来,对特征数合理选择.其次是对毛坯模型进行选择,将毛坯零件名称输入进来,合理对特征数进行选择.将安全平面命令输入进来,对毛坯上表面进行选择,这样就合理设置了加工参数.
二是CATIA模拟加工：在插入位置方面,选择相关结点,将Sweeping Rough命令输入进来,系统就会弹出一个对话框.在对话框的加工区域感应区,对目标零件进行选择.选择之后,就会有加工零件的字样出现于零件上,完成选择之后,就会返回到对话框中.在对话框中,对加工区域上的偏置字样进行双击,将0.0毫米输入到弹出的数值框.因为采用的是芦竹,有着较小的切削力,那么就可以将一次切削成型的方法给应用过来.将刀具名称和刀具参数命令输入进来,加工刀具方面选择的是球头立铣刀,切削刃布满了球头上,圆弧连接圆周刃和球头刃,可以径向和轴向进给.在圆锥面、圆柱面以及球面上,采用这种铣刀可以将其作为主切削刀,在切削的过程中,不仅可以沿铣刀轴向做进给运动,也可以沿铣刀径向做进给运动,并且往往在一点实现球头和工件的接触,数控机床控制着铣刀,可以对非常复杂的成型表面进行加工.我们在参数设置的相关对话框,在CATIA数控加工系统中输入球头立铣刀的各个参数,以便更加顺利地开展数控加工.
三是数控程序的生成：在特征数中,对相应结点进行选择,在弹出的快捷菜单中,对交互式生成数控程序命令进行选择,系统弹出一个对话框,在数控数据格式下拉列表框中,对数控程序进行选择.对数控程序卡进行选择,在下拉列表框中,对一种程序格式进行选择.在本对话框中,可以对数控程序的格式进行查看和修改.接着在对话框中,将一个程序号输入进来.继续下一步,就可以成功生成数控程序.在输入数控铣床专用程序的时候,手工输入以及电脑输入两种方式都是可行的.因为施工方式有着较大的工作量和较低的效率,容易有错误出现,因此,通常将电脑传输的方式给应用过来.
3.结语
通过该文的叙述分析我们可以得知,自由曲面较为复杂,有着较多的加工程序,设计和加工起来较为复杂.针对这种情况,就可以将CATIA给应用过来.采用数控加工技术,可以促使效率和质量得到显著提升.相关的设计加工人员需要的不断努力,积极学习先进技术,对CATIA的操作方法熟练掌握,更好的应用,以便提升自由曲面的设计和数控加工质量.