基于Edgecam的梯形螺纹数控编程技术研究

李铁钢

(沈阳工程学院 机械学院，辽宁 沈阳 110136)



基于Edgecam的梯形螺纹数控编程技术研究

李铁钢

(沈阳工程学院 机械学院，辽宁 沈阳 110136)

摘要：针对梯形螺纹的加工问题，研究数控程序编制方法。首先，基于Edgecam软件提出了螺纹加工的编程思路，而后，论述了加工工艺设计和程序编制等关键技术，利用PCI和CODE等二次开发语言编制了后置处理器程序，最后以某零件的梯形螺纹加工实例测试了方法的有效性，实现了螺纹制造的智能化和快速化，为其他智能编程提供了借鉴。

关键词：梯形螺纹加工；数控编程；Edgecam；PCI；CODE

螺纹是机械零件的典型结构，牙型有三角形、矩形、梯形和圆弧形等。常见的普通三角形螺纹牙型角是60°，可在数控车床上加工，加工程序由自动化的CAM编程软件编制；梯形螺纹主要用在调节传动机构上，精度高，但加工困难。现今的CAM编程软件无梯形螺纹自动编程功能，通常需要手工计算或利用计算机逐次构造分析数据点，而后手工程序代码编写，或利用宏变量编程，程序编制繁琐且易错。

Edgecam是由Vero公司开发的智能数控车铣加工编程系统[1-2]，客户使用量居于独立CAM系统前列，具有完备的客户二次定制开发功能，可利用JVASCRIPT、VB、VC++和C#等语言开发复杂的交互界面，可基于工艺模型进行非交互自动制造特征识别和构建并进行加工，能够定制复杂机床的后置处理系统，特别适合开发定制的自动化数控编程系统。

1关键技术及实现方法

1.1工艺设计

梯形螺纹的轴剖面为等腰梯形，具有左旋和右旋、内螺纹和外螺纹、公制和英制、单线和多线等多种结构形式。

典型加工工艺方法如图1所示[3]，其中b和c为粗加工方式；a和d方法本质相同，区别在于刀具宽度不同，a法每层螺纹循环路线有2个切削起点，切削2次；d法每层螺纹循环路线有多个切削起点，切削多次。

系统采用混合层切法加工，切削轨迹同螺纹的外径方向平行，向实体入体方向一层层加工。采用的车刀为梯形成形车刀，螺纹的牙槽两侧表面最终由2个副切削刃成形，即副切削刃的主偏角和副偏角与牙型角度匹配。

图1　典型异型螺纹

1.2程序编制

在数控NC程序中，螺纹切削代码主要有G32、G92和G76等3种形式。螺纹的切削路线通常采用封闭循环方式，而G32指令为单一指令，需要在每个指令前增加一条G00进刀指令，在每个指令后增加1条G01和1条G00退刀指令，代码复杂；G90为单一循环指令，前述4条加工路线由1条指令实现，加工完成后刀具回到循环起点，准备下一次加工；G76为复合循环指令，由2个程序段组成，采用径向斜进层切循环，利用输入的程序指令参数自动计算路线，代码精简，但不适合混合层切，故梯形螺纹编程时采用G92代码。在Edgecam下的梯形螺纹编程流程如图2所示，系统尽可能利用原来的三角螺纹定义功能，局部改造后输出梯形螺纹加工程序。功能开发完成后能够与原来的正常三角螺纹和其他CAM定义功能无缝集成，一个工序定义中既可以加工正常螺纹，也可以加工梯形螺纹。另外，其他针对工序的平移、旋转、移动和比例等变换操作依旧适用。

在梯形螺纹输入层切参数模块的同时，打开梯形螺纹加工开关，如图3所示。输入的参数有：螺纹槽底宽度CK，螺纹车刀的顶面宽度DK，螺纹Z向的进刀ZJJ。输入后需要自动检查数据的合理性，要求CK≥DK，(DK-2r-ε)≤ZJJ，ε为刀具间距余量；当CK=DK时，ZJJ=0。

图2　梯形螺纹编程功能流程

图3　梯形螺纹加工层切参数

利用二次开发PCI(Program Command Interface)语言和VB.net语言编写程序实现梯形螺纹的输入层切参数定义，打开后置处理的螺纹 生成开关，形成CAM操作定义，程序编制后的工序浏览器如图4所示。

图4　梯形螺纹编程后工序浏览器

CAM层切参数定义后，可以在工序视图中双击具体的梯形螺纹开工序图标更改定义的参数值。参数更改应严格按照文字的顺序和使用规则，如果格式错误将不能产生正确的NC程序。

1.3后置处理

Edgecam不经过生成类似APT语言的前置刀位文件后再生成具体数控机床使用的NC程序的典型流程，而是利用CAM操作调用机床后置处理器TCP接口文件直接生成NC程序。机床接口TCP文件可以利用代码向导CodeWizard程序辅助生成，在CodeWizard中采用菜单交互式选择方式，对机床总体参数进行设置，定制程序字的样式，选择具体的NC代码样式，定制代码构造器和辅助功能[4-5]。

通用主流数控系统和典型机床的后置处理器系统直接选用即可。对于特殊系统机床需要选择一个相近机床，选择FANUC 0i系统的CodeWizard用数据CGD文件，而后交互定制，对于复杂的功能需要利用后置处理编译器CODE语言编写程序，而后内嵌到代码向导CodeWizard中的代码构造器中，方可生成适合加工的NC程序[6]，具体定制算法如图5所示。

2应用实例

某零件的梯形螺纹如图6所示，此零件先进行除螺纹外的其他工序加工，最后车削加工端头的螺纹。螺纹加工时，编程坐标系设置在零件的右端面，切削外螺纹使用刀尖圆弧半径为0.1的29°梯形外螺纹车刀，输入层切参数值：螺纹槽宽度CK=268，刀具宽度DK=1.48，切削步距ZJJ=1.2。

图5　后置定制算法

图6　典型梯形螺纹零件

生成的FANUC系统机床所用的加工程序(部分)如图7所示，利用VERICUT进行仿真，其结果验证了系统设计的正确性。经过实际零件的切削加工，得到了合格的产品。

3结论

基于Edgecam的梯形螺纹自动编程技术研究了梯形螺纹的数控程序编制方法，重点论述了加工工艺设计、程序编制和后置处理等关键性问题[7]，完成了系统的开发并加工出了合格的产品，提高了梯形螺纹编程加工的效率，也为其他形式的异型螺纹的加工和其它产品的智能编程提供了借鉴作用。

图7　梯形螺纹程序(部分)

参考文献

[1]韩庆瑶,韩芝龙,路世强.基于 EdgeCAM 的数控加工技术在模具加工中的应用[J].机床与液压，2009，37(6)：214-216.

[2]李铁钢.基于Edgecam的礼品雕刻自动编程系统开发[J].制造技术与机床，2015(2)：29-31.

[3]邓文超.梯形螺纹各种车削方法之比较[J].农机使用与维修，2015(4)：67-68.

[4]李铁钢.基于UG Postbuilder的五轴后置处理器设计[J].机床与液压,2009,31(10):72-74.

[5]YUNqing Rao，Gang Huang，Peigen Li，et al.An integrated manufacturing information system for mass sheet metal cutting [J].Int J Adv Manuf Technol，2007，33：436-448.

[6]李铁纲.基于Edgecam的车铣复合编程技术研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2015，11(4)：374-377.

[7]李铁钢.基于Edgecam的电极自动化编程系统开发[J].制造业自动化,2015,37(1)(上):127-129.

(责任编辑张凯校对佟金锴)

Research on CNC Programming for Lead Screw Based on Edgecam

LI Tie-gang

(School of Mechanical Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

Abstract：In order to solve the machining problem on lead screw,the method of automatic CNC programming was introduced.Firstly,the flowchart for intelligent programming in Edgecam software was proposed,and then the key technology of processes planning and programming were studied.The program was written by PCI and PDI which were the secondary development language in Edgecam.Finally,the case study used by arc thread in typical part validated the proposed method,which provided reference for the manufacturing intelligently and rapidly in other parts.

Key words：Lead thread machining;CNC programming;Edgecam;PCI;CODE

中图分类号：TP391

文献标识码：A

文章编号：1673-1603(2016)01-0083-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.01.016

作者简介：李铁钢(1973-)，男，辽宁沈阳人，副教授,硕士。

基金项目：国家自然科学基金资助项目(50975043);辽宁省博士启动基金资助项目(20141096)

收稿日期：2015-10-05