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1 引言 近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及復(fù)雜模具的編程加工要求，計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程技術(shù)在快走絲電火花線切割機(jī)床上的應(yīng)用日益普遍，快走絲線切割機(jī)床控制器的控制方式也從以電氣靠模仿形控制和光電跟蹤控制為主轉(zhuǎn)變成以數(shù)字程序控制為主。目前快走絲線切割機(jī)床的控制器主要有兩類，一種是集自動(dòng)編程與數(shù)控加工于一體的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；另一種則是不具有自動(dòng)編程功能的單板機(jī)控制系統(tǒng)。其中單板機(jī)控制器式線切割機(jī)床因機(jī)床價(jià)格低廉及可維修性好等原因，在模具生產(chǎn)企業(yè)及各職業(yè)院校中得到了廣泛應(yīng)用。然而由于單板機(jī)控制器式線切割機(jī)床不具備自動(dòng)編程功能，因而在操作中需要加工人員進(jìn)行手工編程及鍵盤輸人程序，從而導(dǎo)致在加工中容易出現(xiàn)編程錯(cuò)誤及程序輸人錯(cuò)誤等問題。為了提高編程的效率及程序輸人的準(zhǔn)確性，如何將CAM技術(shù)與單板機(jī)控制器式線切割機(jī)床進(jìn)行有效結(jié)合成為急待解決的一個(gè)問題。下面筆者以CAXA線切割軟件與寧波海曙富茂DK7735機(jī)床的HS98Z單板機(jī)為例，說明如何通過CAXA軟件與線切割單板機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)CAD/CAM化改造。 2 基本思路 要在單板機(jī)控制器式線切割機(jī)床上實(shí)現(xiàn)CAD/CAM化改造，需要解決的問題主要有兩個(gè)：一是需要一套CAM軟件以解決繪圖及自動(dòng)編程的問題；第二是需要將計(jì)算機(jī)與線切割控制器進(jìn)行聯(lián)機(jī)通訊，從而解決加工程序的輸人問題。CAXA線切割軟件是以CAXA公司的主要CAD軟件電子圖板為平臺(tái)的二維CAM軟件，具有CAXA電子圖板所有的繪圖功能并在圖形方面增加了花鍵、位圖矢量化及輪廓文字功能，加工方面則具有軌跡操作模塊、代碼生成模塊、代碼傳輸與后置處理模塊等。寧波海曙富茂DK7735機(jī)床的HS98Z單板機(jī)配置有一個(gè)15針的電報(bào)頭接口，因此我們可以利用CAXA軟件的CAD功能繪制加工圖樣，然后利用軌跡操作模塊與代碼生成模塊自動(dòng)生成數(shù)控加工代碼，最后利用其代碼傳輸功能將數(shù)控代碼通過通信電纜直接從計(jì)算機(jī)傳輸?shù)骄€切割機(jī)床上進(jìn)行加工，從而解決鍵盤輸人的繁瑣和易出錯(cuò)等問題，節(jié)約鍵盤輸人程序和檢查程序的時(shí)間，達(dá)到提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的目的。其具體流程如圖1所示。
3 CAXA軟件與線切割機(jī)床的通信 線切割機(jī)床按加工原理可分為快走絲機(jī)床和慢走絲機(jī)床兩類。CAXA線切割VZ軟件可以生成快走絲機(jī)床的3B、4B代碼和慢走絲機(jī)床的G代碼。對(duì)于慢走絲機(jī)床，一般采用標(biāo)準(zhǔn)的RS一232C串行口通信，通信方式和數(shù)控銑床的通信方式一致；而快走絲機(jī)床的通信則比較雜，根據(jù)機(jī)床的不同，CAXA軟件提供兩種方式，即一種用機(jī)床本身的電報(bào)頭接口和計(jì)算機(jī)并口連接進(jìn)行通信，另一種是用機(jī)床的光電口接口和計(jì)算機(jī)的并口通信。 (1) CAXA線切割軟件的代碼傳輸功能。 CAXA線切割軟件提供的代碼傳輸功能包括應(yīng)答傳輸、同步傳輸、串口傳輸和紙帶穿孔四種方式。國內(nèi)快走絲線切割控制器絕大多數(shù)采用應(yīng)答傳輸和同步傳輸兩種方式。其中應(yīng)答傳輸是將加工代碼以模擬電報(bào)頭的方式傳輸給線切割控制器，由機(jī)床輸出的脈沖信號(hào)控制計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的速度；而同步傳輸則采用模擬光電頭的方式，將加工代碼快速同步傳輸給線切割機(jī)床，由計(jì)算機(jī)發(fā)出同步信號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)床接收數(shù)據(jù)。 (2) 應(yīng)答傳輸接線圖。 CAXA線切割軟件是通過計(jì)算機(jī)并口的2、3、4、5、6針腳輸出模擬電報(bào)頭的5排數(shù)據(jù)孔的高低電平信號(hào)。在應(yīng)答傳輸方式下計(jì)算機(jī)并口與線切割控制器通信口的常用接線圖如圖2所示。值得注意的是不同的生產(chǎn)廠商其連線方式可能不一樣，操作者應(yīng)以廠家的規(guī)定為主。例如寧波海曙富茂線切割機(jī)床的接線方式就與圖2所示接線圖稍有差別，其應(yīng)答傳輸接線圖如圖3所示，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)與線切割控制器之間的通訊前必須按圖制作通信電纜。
圖3寧波海曙富茂機(jī)床應(yīng)答傳輸接線圖 (3) 同步傳輸接線圖。 與應(yīng)答傳輸類似，同步傳輸也是通過計(jì)算機(jī)并口的2、3、4、5、6針腳輸出信號(hào)模擬光電頭的方式。在同步傳輸方式下計(jì)算機(jī)并口與線切割控制器通信口的常用接線圖如圖4所示。 (4) 傳輸參數(shù)設(shè)置。 在使用通信電纜將計(jì)算機(jī)與線切割控制器聯(lián)接后，還需進(jìn)行傳輸參數(shù)設(shè)置。在CAXA線切割軟件主菜單中單擊[線切割】>[代碼傳輸】>[傳輸設(shè)置>命令，系統(tǒng)會(huì)彈出“傳輸參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框，此時(shí)可設(shè)置應(yīng)答傳輸和同步傳輸?shù)膮?shù)，其主要設(shè)置參數(shù)包括有效電平、暫停碼、代碼格式及端口地址等。國內(nèi)快走絲線切割控制器生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)一般為：應(yīng)答傳輸?shù)膯伟鍣C(jī)是低電平有效，暫停符為D；而同步傳輸?shù)膯伟鍣C(jī)是高電平有效，暫停符為D。
圖4 同步傳輸接線圖 4 CAXA線切割軟件的后置處理設(shè)置 后置處理設(shè)置是針對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床來設(shè)置不同的機(jī)床參數(shù)和數(shù)控代碼。CAXA線切割軟件后置處理設(shè)置提供了通用化的數(shù)控系統(tǒng)配置方法，并能根據(jù)不同數(shù)控系統(tǒng)而生成不同的配置文件。操作者在進(jìn)行后置處理時(shí)就可根據(jù)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)來選擇相應(yīng)的配置文件來生成相應(yīng)的數(shù)控代碼，以保證所生成的代碼無須進(jìn)行修改便可被線切割控制器直接解讀。單擊CAXA線切割軟件主菜單中的[線切割】>[R3B后置設(shè)置】命令，可以從系統(tǒng)彈出的“R3B設(shè)置”對(duì)話框中選擇不同的線切割機(jī)床型號(hào)或自行設(shè)置參數(shù)。本文是以海曙線切割機(jī)床為例，則可在該對(duì)話框中直接選擇“海曙”型號(hào)。 5 CAXA與線切割單板機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)CAD繪圖及CAM加工 在完成以上設(shè)置后，我們就可通過CAXA軟件與線切割機(jī)床控制器聯(lián)機(jī)而實(shí)現(xiàn)CAD設(shè)計(jì)及CAM加工。具體操作如下： (1) 加工圖樣設(shè)計(jì)。 CAXA線切割的圖形繪制功能十分強(qiáng)大，包括各種基本圖形繪制、組合曲線、二次曲線、等距線，以及對(duì)曲線的裁剪、過渡、平移、縮放、陣列等幾何變換。高精度列表曲線功能采用了國際上CAD/CAM軟件中最通用、表達(dá)能力最強(qiáng)的NURBS曲線，可以隨意生成各種復(fù)雜曲線，并對(duì)加工精度提供了靈活的控制方式；公式曲線功能可以通過輸人公式來自動(dòng)生成圖形，并生成線切割加工程序；掃描圖象矢量化功能則可通過掃描儀將圖片或?qū)嵨镛D(zhuǎn)換為圖象來輸人電腦，由軟件對(duì)輸人的圖象進(jìn)行矢量化處理，生成矢量圖，并生成加工代碼，從而解決無尺寸圖形，或有實(shí)物、無圖紙的零件加工編程。CAXA線切割還提供了兩個(gè)實(shí)用的零件設(shè)計(jì)模塊：齒輪設(shè)計(jì)和花鍵設(shè)計(jì)，輸人任意的模數(shù)、齒數(shù)等齒輪相關(guān)參數(shù)，由軟件自動(dòng)生成內(nèi)齒輪、外齒輪、花鍵的加工代碼，可用于解決任意參數(shù)的齒輪加工問題。 (2) 軌跡生成。 線切割加工軌跡的生成是產(chǎn)生數(shù)控加工程序的基礎(chǔ)。CAXA線切割軌跡生成模塊的主要作用是針對(duì)現(xiàn)有的CAD輪廓，結(jié)合各項(xiàng)工藝參數(shù)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成相應(yīng)的加工軌跡。其具體操作內(nèi)容包括軌跡生成、軌跡跳步、取消跳步、軌跡仿真和切割面積查詢等。在已有CAD輪廓線的基礎(chǔ)上，單擊【線切割】>【軌跡生成】命令，在彈出的“線切割軌跡生成參數(shù)表”中設(shè)置好各項(xiàng)切割參數(shù)及補(bǔ)償值后，選擇加工輪廓并確定加工的側(cè)邊、補(bǔ)償方向、穿絲點(diǎn)及退出點(diǎn)即可生成加工軌跡。 (3) 軌跡仿真。 生成加工軌跡后，系統(tǒng)可對(duì)加工軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的加工仿真，從而模擬實(shí)際加工過程中切割工件的情況。
要得到線切割機(jī)床的數(shù)控程序，需要進(jìn)行代碼生成處理，即結(jié)合特定機(jī)床選擇相應(yīng)后置處理器將加工軌跡轉(zhuǎn)化為機(jī)床代碼。單擊【線切割】>【生成3B代碼】命令，給定代碼文件名后，選擇加工軌跡即可生成線切割數(shù)控加工程序。為了檢查加工代碼程序的準(zhǔn)確性，還可以利用【線切割】>【校核B代碼】命令對(duì)數(shù)控代碼進(jìn)行反讀，生成相應(yīng)的軌跡圖形來校核3B代碼。 (5) 代碼傳輸。 生成代碼文件后，根據(jù)線切割控制系統(tǒng)的不同而選用不同的傳輸方法。寧波海曙富茂線切割機(jī)床采用的是應(yīng)答傳輸方式，因此在進(jìn)行程序代碼傳輸時(shí)應(yīng)單擊【線切割】>【代碼傳輸】>【應(yīng)答傳輸】命令，選擇要傳送的線切割加工代碼文件，將線切割機(jī)床控制器置于接收信號(hào)狀態(tài)后單擊鼠標(biāo)或回車即可進(jìn)行代碼傳輸。 (6) 機(jī)床加工。 線切割機(jī)床控制器接收完加工代碼后，操作人員就可裝夾、校正及固定工件，在完成穿絲并對(duì)電極絲進(jìn)行定位后，可以直接從控制器中調(diào)出加工程序，選擇合理的電參數(shù)進(jìn)行切割加工。 6 結(jié)束語 隨著計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛CAD/CAM技術(shù)也越來越重要。CAXA線切割作為國產(chǎn)優(yōu)秀的CAD/CAM集成軟件，克服了原來普遍使用的線切割自動(dòng)編程軟件CAD功能不強(qiáng)及操作復(fù)雜的缺點(diǎn)，使我國的線切割編程技術(shù)上升了一個(gè)檔次，同時(shí)對(duì)單板機(jī)控制器式線切割機(jī)床的CAD/CAM化改造起到了重要的作用。 |
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