1、項目九： 曲面造型及其導動加工導動加工實例的造型導動加工造型實例的二維圖9.1 曲面造型造型思路：上面形體全部由面組成，本例可以熟悉曲面造型的相關功能。圖中的上表面邊界線在一個平面中，可通過繪圖工具繪制，在圖形上方是一條圓弧和一條與圓弧相切并有一定角度的線，這兩條曲線在一個平面內，直線可通過“角度線”繪制。因為輪廓由直線和圓弧構成，所以上圖曲面共分兩種（底面除外）：直紋面、旋轉面。值得注意的是拐角處的曲面，由三部分組成：以圓弧為旋轉母線的曲面；由直線的一段為母線的錐形面；直線的另一段是兩個直紋面的交線。所用的功能為旋轉曲面、曲線打斷、曲面裁剪。由于上下兩處圓角的曲面相同，故我們可以平面鏡像功能

2、復制。同理，此圖形左右對稱，故我們只需繪制上圖的一半，通過平面鏡像功能復制另一半即可。 繪制截面線1 按下F5鍵，切換當前繪制平面為XOY平面。2 單擊曲線工具欄“整圓”按鈕，在立即菜單中選擇“圓心_半徑”方式，拾取原點為圓心點，然后按回車鍵，輸入半徑值“38”。3 單擊“直線”按鈕，在立即菜單中設置如圖所示參數，畫水平線如圖。 4 單擊幾何變換工具欄中的“平移”按鈕，在立即菜單中設置如圖參數，選擇剛才繪制的直線并單擊鼠標右鍵，直線平移到如圖位置。 5 單擊“平移”工具，設置如圖參數，選擇上步操作被移動的直線并點擊鼠標右鍵，直線拷貝到如圖位置。 6 單擊“直線”按鈕，設置參數如圖，拾取直線的各

3、端點連結兩條直線如圖所示。 7 單擊線面編輯工具欄中的“曲線裁剪”工具，裁剪掉不需要的線段，結果如圖。8 單擊“曲線過渡”工具，參數設置如圖，過渡曲線如圖。 注意：直線與圓弧相交處也要進行過渡。9 按F8鍵顯示軸側圖，然后按F9鍵切換繪圖平面為YOZ平面。10 選擇“直線”工具，設置參數如圖，按空格鍵選擇“中點”命令，拾取如圖所示直線的中點，然后按S鍵回到缺省點狀態，繪制如圖直線。 11單擊“整圓”按鈕，選擇“圓心_半徑”方式，拾取剛才繪制直線的兩個端點，繪圓形如圖。然后拾取直線單擊右鍵選擇【刪除】命令，將其刪掉。12選擇“直線”工具，選擇“正交”方式，分別拾取兩條直線的中點，繪制直線如圖。

4、13選擇“平移”工具，設置參數如圖，選擇上步操作繪制的直線并點擊鼠標右鍵，直線移動到如圖位置。 14按F6鍵，將繪圖平面切換到YOZ面，單擊“直線”按鈕，立即菜單中設置如圖參數，按“空格”鍵，在彈出的立即菜單中選擇“切點”，然后拾取圓，按S鍵回到“缺省點”狀態，得到如圖所示角度線。 14按F8鍵顯示軸側圖，單擊“曲線裁剪”按鈕，裁剪掉不需要的線段，結果如圖所示。 生成直紋面和旋轉面1 單擊“平移”按鈕，在立即菜單選擇“兩點”、“拷貝”方式，拾取上一步中的曲線和直線段，單擊鼠標右鍵確認。 AB2 狀態欄提示“輸入基點”，拾取曲線的端點A，然后將鼠標移動到直線的端點B，得到如圖所示的拷貝曲線。 3

5、 單擊曲面工具欄的“直紋面”按鈕，先分別拾取兩條曲線（要選兩曲線靠近的一側），生成直紋面。4 再拾取兩條直線段生成直紋面。5 按F9鍵切換繪圖平面為YOZ面，單擊“直線”按鈕，選擇“兩點線”、“正交”方式，按空格鍵，在彈出的立即菜單中選擇“圓心”，拾取如圖所示圓弧；按S鍵切換為“缺省點”狀態，沿Z軸方向拖動鼠標然后單擊鼠標左鍵得到如圖所示直線L。L拾取此圓弧，得到其圓心6 單擊“旋轉面”按鈕，在立即菜單中輸入終止角90度，此時狀態欄提示“請選擇旋轉軸”，拾取直線L，選擇向上的箭頭方向。7 狀態欄提示“拾取母線”，拾取如圖所示圓弧，旋轉面立即生成如圖所示。8 單擊“曲線打斷”按鈕，拾取如圖將被打

6、斷的直線。此時狀態欄提示“拾取點”，拾取直線的交點為打斷點，此時直線被分成兩個部分。 9 選擇“旋轉面”工具，在立即菜單中輸入終止角90度，拾取同一旋轉軸直線L，并選擇向上箭頭方向，然后拾取如圖所示直線段為母線。旋轉面隨即生成。10 繪制交叉處面。按F9鍵將繪圖平面切換到XOY平面，單擊“平面鏡像”按鈕，選擇“拷貝”方式。根據狀態欄提示拾取直線上兩點作為旋轉軸起末點。拾取兩個面作為要旋轉的元素，單擊鼠標右鍵確認，平面鏡像結果如圖所示。需要旋轉的兩個面旋轉軸11 單擊“平面旋轉”按鈕，選擇旋轉中心點，然后選擇鏡像形成的兩個面，單擊鼠標右鍵確認，兩個面移動到如圖位置。12 擇顯示旋轉工具，將圖形翻

7、轉觀察， 單擊“相關線”按鈕，參數設置如圖，根據提示選取相交的兩個面，兩個曲面的相交處形成一條線。 13 選擇“曲面裁剪”工具，設置參數如圖。選擇其中的一個相交面，選擇上步操作生成的交線作為“剪刀線”，如圖所示，選擇其中一個箭頭并單擊鼠標右鍵。同理操作將另一曲面裁剪，其裁剪結果如圖。 注意：選擇平面要選擇不被裁掉部分 裁剪曲面a1按F8和F3顯示圖形，選擇“相關線”工具，參數設置如圖，選擇如圖所示曲面。 2選擇如圖鼠標所示點，選擇如圖所示方向。點擊鼠標右鍵，生成參數線如圖。 3 同理操作生成另一個曲面的參數線如圖。4 曲面裁剪”工具，設置參數如圖。根據提示選擇曲面如圖。根據提示選擇如圖所示剪刀

8、線并選擇其中一個箭頭。點擊鼠標右鍵，曲面被裁剪如圖。 5 理操作將下面曲線裁剪如圖。 生成旋轉平面b1按F9選擇當前工作平面為YOZ平面，選擇“直線”工具，設置參數如圖，按“空格”鍵，在彈出的立即菜單中選擇“圓心”，點擊如圖所示圓弧，按空格鍵選擇“缺省點”，在平行Z軸方向的曲面下方單擊鼠標左鍵。畫線如圖。 2 擇“旋轉面”工具，參數設置如圖，此時狀態欄提示“請選擇旋轉軸”，選擇上步操作繪制的直線，點擊鼠標所示箭頭。然后根據提示選擇如圖所示母線。生成旋轉曲面如圖。 3 操作生成曲面如圖。4裁剪曲面b。如同“裁剪曲面a”操作將剛生成的曲面裁剪如圖。5旋轉曲面并裁剪同上述“生成旋轉面b”和“裁剪曲面

9、a”操作，生成兩段圓弧處的曲面如圖。 平面鏡像和裁剪平面1選擇“平移”工具，設置參數如圖，在工作環境中選擇如圖圓圈區的兩條線。點擊鼠標右鍵，此時狀態欄提示“輸入基點”，選擇如圖所示的點，然后將鼠標移動到直線的端點處，點擊鼠標右鍵，直線移動到如圖位置。 2 擇“直紋面”工具，參數設置為，選擇圖示兩條曲線，即生成平面。如圖3 生成拐角曲面。于此拐角曲面與對應的全面相同，應用平面鏡像功能即可，按F9選擇當前工作平面為YOZ平面，在如圖的連線中點處作平Z軸7的直線。4 選擇“平面鏡像”工具，設置為形式，選擇上步操作繪制的直線始末點，然后選擇對應的四個面，點擊鼠標右鍵，鏡像曲面如圖。5 選擇顯示旋轉工具

10、，將圖形翻轉觀察，如同上述操作將多余的曲面裁剪掉。6鏡像曲面。選擇當前繪圖平面為XOY面，如同（2）的鏡像操作，將整個圖形作鏡像操作。選擇如圖鼠標所示軸線，選擇所有曲面，點擊右鍵，結果如圖。 7生成裁剪平面。單擊“相關線”按鈕，在立即菜單中選擇“曲面邊界線”且“全部”方式，拾取曲面，得到所有的邊界線。 8單擊“平面”按鈕，在立即菜單中選擇“裁剪平面”方式，狀態欄提示：拾取平面外輪廓，則拾取底面的所有曲面邊界線，按右鍵確認，立即生成裁剪平面。9.2 曲面加工 加工思路：等高粗加工、導動加工整體加工采用等高粗加工、精加工采用導動加工。 加工前的準備工作l 設定加工刀具l 設定加工刀具1選擇屏幕左側

11、的“加工管理”結構樹， 雙擊結構樹中的刀具庫，彈出刀具庫管理對話框。單擊“增加銑刀”按鈕，在對話框中輸入銑刀名稱。 一般都是以銑刀的直徑和刀角半徑來表示，刀具名稱盡量和工廠中用刀的習慣一致。刀具名稱一般表示形式為“D10，r3”，D代表刀具直徑，r代表刀角半徑。2設定增加的銑刀的參數。在刀具庫管理對話框中鍵入正確的數值，刀具定義即可完成。其中的刀刃長度和刃桿長度與仿真有關而與實際加工無關，在實際加工中要正確選擇吃刀量和吃刀深度，以免刀具損壞。l 后置設置用戶可以增加當前使用的機床，給出機床名，定義適合自己機床的后置格式。系統默認的格式為FANUC系統的格式。1選擇屏幕左側的“加工管理”結構樹，

12、 雙擊結構樹中的“機床后置”，彈出“機床后置”對話框。2增加機床設置。選擇當前機床類型，如圖所示。3后置處理設置。選擇“后置處理設置”標簽，根據當前的機床，設置各參數，如圖所示。l 定義毛坯1 選擇屏幕左側的“加工管理”結構樹， 雙擊結構樹中的“毛坯”，彈出“毛坯”對話框。2點中“參照模型”復選框，在單擊“參照模型”按鈕，系統按現有模型自動生成毛坯。l 設定加工范圍此例的加工范圍直接拾取實體造型上的輪廓線即可。 導動線粗加工刀具軌跡1設置“粗加工參數”。單擊【加工】【粗加工】【導動線粗加工】，在彈出的“導動線粗加工”中設置“粗加工參數”，如圖左所示。設置粗加工“銑刀參數”，如圖右所示。 2設置

13、粗加工“切削用量”參數。如圖所示。3拾取輪廓線和鏈搜索方向，這也是刀具輪廓加工的方向。注意看系統提示欄的提示。輪廓封閉和不封閉的操作略有不同，不封閉時要點一下右鍵才能拾取截面線，請大家使用時體會一下。4拾取截面線和鏈搜索方向，這也是刀具沿截面線進給的方向。5生成粗加工刀路軌跡。系統提示：“正在計算軌跡請稍候”，然后系統就會自動生成粗加工軌跡。結果如圖所示。6隱藏生成的粗加工軌跡。拾取軌跡，單擊鼠標右鍵在彈出菜單中選擇【隱藏】命令，隱藏生成的粗加工軌跡，以便于下步操作。 精加工導動加工刀具軌跡導動加工就是平面輪廓法平面內的截面線沿平面輪廓線導動生成加工軌跡。也可以理解為平面輪廓的等截面導動加工。

14、它的本質是把三維曲面加工中能用二維方法解決的部分，用二維方法來解決，可以說導動加工是三維曲面加工的一種特殊情況，而在用二維方法解決這個問題時，又充分利用了二維加工的優點。導動加工的特點：l 做造型時，只作平面輪廓線和截面線，不用作曲面，簡化了造型。l 作加工軌跡時，因為它的每層軌跡都是用二維的方法來處理的，所以拐角處如果是圓弧，那么它生成的G代碼中就是G02或G03，充分利用了機床的圓弧插補功能。因此它生成的代碼最短，但加工效果最好。比如加工一個半球，用導動加工生成的代碼長度是用其它方式（如參數線）加工半球生成的代碼長度的幾十分之一到上百分之一。l 生成軌跡的速度非常快。l 能夠自動消除加工中

15、的刀具干涉現象。無論是自身干涉還是面干涉，都可以自動消除，因為它的每一層軌跡都是按二維平面輪廓加工來處理的。平面輪廓加工中，在內拐角為尖角或內拐角R半徑小于刀具半徑時，都不會產生過切，所以在導動加工中不會出現過切。l 加工效果最好。由于使用了圓弧插補，而且刀具軌跡沿截面線按等弧長均勻分布，所以可以達到很好的加工效果。l 適用于常用的三種刀具：端刀、R刀和球刀。l 截面線由多段曲線組合，可以分段來加工。在有些零件的加工中，輪廓在局部會有所不同，而截面仍然是一樣的。這樣就可以充分利用這一特點，簡化編程。l 沿截面線由下往上還是由上往下加工，可以根據需要任意選擇。當截面的深度不是很深（不超過刀刃長度

16、），可以采用由下往上走刀，避免了扎刀的麻煩。1設置導動加工參數。選擇【加工】【精加工】【導動精加工】命令，在彈出加工參數表中設置精加工的參數，如圖所示。2切削用量和銑刀參數的設定按照粗加工的參數來設定，完成后按確定。 3拾取輪廓線和鏈搜索方向，這也是刀具輪廓加工的方向。注意看系統提示欄的提示。輪廓封閉和不封閉的操作略有不同，不封閉時要點一下右鍵才能拾取截面線，請大家使用時體會一下。4拾取截面線和鏈搜索方向，這也是刀具沿截面線進給的方向。5生成刀具軌跡：系統立即生成如下圖所示的刀具軌跡。由圖中可以看到四個內拐角處是會產生刀具干涉的地方，而在這個生成的軌跡里我們是看不到干涉的，軌跡從上到下一氣哈成

17、。而這個例子如果用其它方法來做，那么第一要先作曲面，第二作刀具軌跡時如果用參數加工，那么軌跡不能整體作出，而且要檢查干涉，代碼長度要遠遠大于導動加工。注意：l 輪廓線必須在平行于XY平面的平面上。（必須為平面曲線）l 截面線必須在輪廓線上某一點的法平面內且與輪廓線相交。截面線應該畫在輪廓加工的起點上。l 加工的起點應該在截面線所在的位置開始。l 截面應該避免如下情況的出現：下圖的截面線都是不正確的。如果把下面的三條曲線在標記點（曲線的最高點和最低點）處打斷，那么它們就都是合格的截面線。因為系統在計算刀具軌跡時，這樣的曲線它的不同部分刀具偏置的方向是不一樣的，所以一定要打斷以后分別做加工軌跡。加

18、工仿真、刀路檢驗與修改1 按“可見”銨扭，顯示所有已生成的粗/精加工軌跡并將它們選中。2 單擊【加工】【軌跡仿真】，選擇屏幕左側的“加工管理”結構樹，依次點中“等高線粗加工”和“掃描線精加工”，右鍵確認。系統自動啟動caxa軌跡仿真器，點中仿真圖標，彈出仿真加工對話框，如圖所示；調整下拉菜單中的值為10，按按鈕來運行仿真，3在仿真過程中，可以按住鼠標中間來拖動旋轉被仿真件，可以滾動鼠標中間來縮放被仿真件。4調整下拉菜單中的值，可以幫助檢查干涉情況，如有干涉會自動報警。5仿真完成后，單擊按鈕，可以將仿真后的模型與原有零件作對比。做對比時，屏幕右下角會出現一個，其中綠色表示和原有零件一致，顏色越藍，表示余量越多，顏色越紅，表示過切越厲害。6仿真檢驗無誤后，可保存粗/精加工軌跡。 生成G代碼1單擊【加工】【后置處理】【生成G代碼】，在彈出的“選擇后置文件”對話框中給定要生成的