SurfCAM 2000在四轴数控加工中的应用 - 文章

SurfCAM 2000在四轴数控加工中的应用

作者：王凤爱李成营周杰

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SurfCAM是美国加州Surfware公司开发的基于PC Windows的数控编程系统，是一款世界级的、价位又非常吸引人的多轴、高性能、多功能的CAD/CAM系统软件。本文所介绍的是SurfCAM 2000应用实例，具有一定的参考价值。

根据公司的数控设备情况，笔者所在企业在CAD/CAM软件的选型中，选择了Surfware公司的著名软件SurfCAM。它集成了CAD、CAM以及Verify等多个数控编程的必需模块。从1996年引进SurfCAM V6.0版本开始，经过了多版本的升级，其中SurfCAM 2000是在实际应用中用得最为成熟的版本。下面就以一个推进凸轮的加工为例，来介绍应用SurfCAM2000软件进行四轴半数控加工的方法。

一、CAM软件的工作流程

先来介绍一下CAM软件在实现其功能过程中的一般工作流程。虽然CAM软件种类繁多，功能各异，但它们产生NC程序的过程大致相同。

如图1所示，编程之前先利用软件的CAD模块进行建模，构造加工模型；再利用CAM模块产生刀具路径，用计算机仿真程序模拟加工的真实过程，必要时修改造型或加工参数。同时利用机器数据文件生成器（MDFG）生成机器数据文件（MDFA），通过计算机后置处理生成所需的NC代码，应用于数控加工。

图1 CAM软件的工作流程

二、建立零件的加工模型

零件的加工模型一般包括零件的尺寸、公差、内部元素的相对关系等几何参数。我们所使用的SurfCAM 2000软件支持AutoCAD、SolidWorks、STEP、IGES、Solid Edge、ParaSolid、ASCⅡ和CATIA等数十种数据格式的转换，而且还支持CMM测量机数据文件及G代码文件的模型再现，在逆向工程中都有广泛的应用。图2是我们为凸轮零件建立的加工模型。

图2 加工模型

三、CAM模块的数控编程

SurfCAM 2000版本的CAM模块功能已发展得相当成熟，已经可以支持2～5Axis、DEM以及Lathe和Mill/Turn加工等，在Z Rough及Z Finish等加工方式中都采用了目前国际最先进的运算方法。

在凸轮零件加工中，我们采用在展开图中进行2 Axis Contour加工的方式。根据加工的需要，粗加工我们选用了Φ25立铣刀。为提高刀具的耐用度、避免刀具的全切削，我们选择了毛坯外切入的方法。在加工中采用分层残余加工方式，并进行一次工艺清根，该加工方式能够智能地计算上一层加工中剩余的残留量，优化剩余区域刀具路径，一层层地进行加工，如图3中浅色线所示。

图3 刀具路径

在精加工中，我们选用Φ29×9°19′的成型铣刀来保证凸轮滚切进给部分的18°38′斜角。滚切进给部分在工作中与滑块为滑动磨擦，为保证其耐用度，就要求该部分表面光度较高，所以在铣削加工中我们选用了顺铣的加工方式。在精加工中，我们选用了侧边逼进的方式，并进行一次工艺清根，如图3中深色线所示。

完成以上两步还不能进行四轴加工，还必须运行“SurfCAM NC Operations Manager”，将2D刀具路径缠绕在柱面上。按图2我们所做的加工模型，需要将X-Axis进行缠绕才能满足C轴旋转加工的要求。打开“SurfCAM INC Wrap Cylinder”，分别选择X-Axis及CW单选项进行顺时针缠绕，在半径中按零件需要填半径值，82.5mm，起始转角为0°。对粗加工和精加工分别完成以上操作，即可生成图3所示刀具路径。

四、计算机仿真

计算机仿真中，检测数控编程优劣是必不可少的步骤。SurfCAM 2000提供了SurfCAM Verify仿真模块，可对数控程序进行模拟、仿真、验证和优化。它可以替代用户检验NC程序运行过程，从而减少了零件的重新试切，也避免了因出现废品而造成的损失。SurfCAM Verify是验证加工零件是否过切的模块，它将模拟加工后的模型与设计模型进行比较，进而检验加工过程是否出现过切现象。该功能可模拟将设计模型嵌入毛坯料内部，当刀具切削设计模型超过用户设置的公差范围时，SurfCAM Verify就会自动用不同的颜色表示。图4为零件推进凸轮的计算机仿真过程的一部分。SurfCAM 2000还为我们提供了一个独立的计算机仿真模块，Predator Virtual CNC 3.4。运用它，用户可以方便地定置机床模型、刀杆及刀柄等，不过，它对计算机的显卡、内存及CPU提出了更高的要求。

图4 计算机仿真

五、后置处理过程

经过计算机仿真通过的程序只不过是CLSF（Cutter Location Source File），还不是数控机床所识别的G代码程序，这就需要对它进行后置处理。SurfCAM 2000为我们提供了两种机器数据文件生成器（MDFG）：Mpost和Spost，而且为我们提供了160多种机床后处理程序供我们选择编辑。运行“SurfCAM NC Operations Manager”，其中包含了我们常用的若干种机床后处理程序。在此我们选择所需的机床后处理程序Fanuc，点击“Post”按钮或双击Fanuc即可生成机器数据文件（MDFA），也就是我们常说的G代码，如图5所示。

图5 后处理器

以上生成的就是在四轴半数控加工中的数控加工程序，但还不能满足实际加工的要求。我们在加工中，定义机床为G18坐标系（卧铣），C轴旋转加工，而生成的程序为G17坐标系（立铣），所以还必须对程序中X、Y、Z、I、J、K坐标做相应的替换和修改。因为每次修改只是代码及符号的变化，没涉及到各参数数值的变化，为便捷起见，我们在文本编辑器中编写了如下宏代码：

InsertMode
ColumnModeOff
Find "Z"
Replace All "L"
Find "Y"
Replace All "Z"
Find "L"
Replace All "Y"
Find "X"
Replace All "X-"
Find "X--"
Replace All "X"
Find "I"
Replace All "I-"
Find "I--"
Replace All "I"
Find "J"
Replace All "L"
Find "K"
Replace All "J"
Find "L"
Replace All "K"
HexOff

在编辑器中，直接运行宏可以快捷地生成我们所需的数控加工程序。以下为我们生成的程序的片断：
………………
N2073 C100.812 Z4.982
N2074 C101.223 Z4.93
N2075 C102.38 Z4.882
N2076 C103.536 Z4.794
N2077 C104.691 Z4.667
N2078 C105.843 Z4.5
N2079 C106.992 Z4.293
N2080 C108.137 Z4.048
N2081 C109.278 Z3.763
N2082 C110.413 Z3.439
N2083 C111.543 Z3.076
N2084 C112.667 Z2.674
N2085 C113.784 Z2.235
N2086 C114.893 Z1.757
N2087 C115.994 Z1.241
N2088 C117.086 Z0.687
N2089 C118.169 Z0.096
N2090 C119.242 Z-0.532
N2091 C120.096 Z-1.03
N2092 C120.959 Z-1.495
N2093 C121.83 Z-1.927
N2094 C122.708 Z-2.325
N2095 C123.594 Z-2.69
N2096 C124.486 Z-3.021
N2097 C125.384 Z-3.318
N2098 C126.288 Z-3.58
………………

六、程序的传输

SurfCAM 2000为我们提供了简便实用程序传输程序：SDNC，它可以在Windows环境下独立运行，用户只需在SDNC第一次运行时设置好机床传输参数，如图6所示。在后来使用时，可在选择完要传输的程序后直接传输。

图6 SDNC程序传输设置

七、结束语

使用SurfCAM软件辅助对推进凸轮进行加工，首件加工就达到了客户的要求，与使用手工编程相比，辅助加工时间缩短了95%以上。

我们在数控加工中，通过对SurfCAM软件的应用，大大地缩短了加工中程序的编写和输入的时间。由于计算机编程技术的应用，刀具路径的密度就可以合理增大，这就保证了加工精度及零件表面质量。SDNC的应用减少了程序因手写或不便于检测造成的损失，取得了很好的经济效益。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/9/2005)


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