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极坐标数控编程技术研究与CAM系统的实现

董晓岚  
【摘要】: 极坐标数控机床是针对航空、造船、工程机械中,对大型回转曲线、曲面的加工需求研制的,适合在极坐标条件下,加工渐开线、螺旋线、凸轮曲面等复杂的大型回转类、盘类工件。 新型机床的研制需要相应的数控编程CAM系统与之匹配。本文分析了极坐标机床与直角坐标机床在运动坐标系和进给运动方式上的特点与差异;借鉴相关成熟的曲线逼近算法,提出了阿基米德螺线逼近二次非圆曲线的刀位轨迹生成算法,对渐开线、椭圆、双曲线、抛物线进行了逼近讨论和误差分析,并给出统一的二次非圆曲线的阿基米德螺线逼近公式。拟合仿真结果表明与直线逼近算法相比,除双曲线外,阿基米德螺线对渐开线、椭圆、抛物线的逼近误差减小约40%左右,为实现极坐标数控机床平面轮廓加工和曲面轮廓加工提供理论基础。本文基于UG/OPEN API二次开发平台实现极坐标机床数控编程CAM软件,通过UG/OPEN UIStyler、Menu Script定义用户交互操作界面实现曲线参数和切削参数的输入,采用OPEN API函数库实现极坐标数控机床齿廓渐开线的自动编程前置处理器。建立了极坐标数控机床CAM软件的系统框架,根据需求研究和功能描述,基于3D加工创建了用于毛坯粗加工的型腔铣削加工模块,用于半精加工的区域轮廓铣削加工模块和精加工之前的单刀清根加工模块,并允许用户编辑、修改加工参数,动态仿真刀位轨迹文件。 探讨了用户刀具数据库的建立,采用Access数据库通过ODBC API接口实现刀具数据在CAM软件与数据库间的传输。基于UG POST Builder定制了极坐标数控机床的后置处理器,完成刀位轨迹文件到G代码加工文件的转换。采用VERICUT软件对CAM软件生成的G代码加工文件进行虚拟检验,通过数控加工仿真定性的分析极坐标数控机床的加工结果,减少试切加工带来的损失。


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