基于CAXA制造工程師的數(shù)控加工編程

任艷霞，丁 剛

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，河南 濟(jì)源 459000）

在現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床具有可以加工復(fù)雜型面工件、加工效率高、精度高、可大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中越來越多地被采用。數(shù)控機(jī)床的諸多優(yōu)點(diǎn)若能充分利用，則能為企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，但這些優(yōu)點(diǎn)都是以合理的工藝安排處理、優(yōu)化和高效的編程為前提。目前由于合適的編程、操作、維修人員等人才比較缺乏，使得很多企業(yè)的數(shù)控機(jī)床開動(dòng)使用率較低，其中編程效率低是數(shù)控機(jī)床不能很好開動(dòng)的重要的原因之一[1]。

CAXA制造工程師是高效易學(xué)，性能卓越的數(shù)控編程軟件，為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設(shè)計(jì)到加工代碼生成、加工軌跡仿真、代碼校驗(yàn)等一體化的解決方案。在企業(yè)生產(chǎn)中，充分利用CAXA制造工程師軟件的功能，結(jié)合工件特點(diǎn)進(jìn)行合理編程，能大大提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，具有重要的意義。

1 軟件功能

CAXA制造工程師軟件的工作流程是先利用CAD功能構(gòu)建圖形，然后進(jìn)行加工相關(guān)的設(shè)置，進(jìn)行CAM編程。根據(jù)工件特點(diǎn)，利用二維圖形和三維圖形都可以進(jìn)行編程加工。

軟件具有使用方便、功能強(qiáng)大的二維及三維線框造型功能，如圖1所示，可以繪制直線、圓弧、矩形、樣條曲線、公式曲線等，每種繪圖命令下面又有多種不同的方式可以選擇，以便于使用者根據(jù)工件的形狀特點(diǎn)進(jìn)行快速造型，如直線命令有兩點(diǎn)線、平行線、角度線、角等分線等多種方式。另外通過幾何變換工具可以對已有幾何元素進(jìn)行復(fù)制、鏡像、旋轉(zhuǎn)、陣列等編輯操作。

圖1 線框造型功能

另外軟件有實(shí)體特征造型功能，主要有拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、導(dǎo)動(dòng)、圓角、倒角、筋板、打孔、拔模、分模等特征造型方式，可以將二維的草圖輪廓快速生成三維實(shí)體模型。

CAXA制造工程師軟件提供多種NURBS曲面造型方法，可通過列表數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)模型、字體、數(shù)據(jù)文件及各種測量數(shù)據(jù)生成樣條曲線；通過旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣、導(dǎo)動(dòng)、等距、邊界網(wǎng)格等多種方式生成復(fù)雜曲面；并提供裁剪、延伸、拼接、縫合、過渡等曲線曲面裁剪編輯手段。

利用CAXA制造工程師可以實(shí)現(xiàn)二維及三維模型構(gòu)建，造型后利用軟件可進(jìn)行三軸到五軸的數(shù)控加工。多樣化的加工方式可以安排從粗加工、半精加工、到精加工的加工工藝路線，高效生成刀具軌跡。

四軸到五軸加工方式有：曲線加工、四軸平切面、五軸等參數(shù)線、五軸側(cè)銑、五軸定向、五軸G01鉆孔等多種加工方法，針對葉輪、葉片類零件提供葉輪粗加工和葉輪精加工實(shí)現(xiàn)整體加工葉輪和葉片。

運(yùn)用CAXA制造工程師的知識(shí)加工功能，經(jīng)驗(yàn)豐富的編程者可以將加工的步驟、刀具、工藝條件進(jìn)行記錄、保存和重用，大幅提高編程效率和編程的自動(dòng)化程度；數(shù)控編程的初學(xué)者可以快速學(xué)會(huì)編程，共享經(jīng)驗(yàn)豐富編程者的經(jīng)驗(yàn)和技巧。隨著企業(yè)加工工藝知識(shí)的積累和規(guī)范化，形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的加工流程[1-2]。

2 應(yīng)用實(shí)例

圖2 端蓋零件

如圖2所示為一端蓋零件，利用CAXA制造工程師軟件可以實(shí)現(xiàn)其編程過程，可以高效完成零件的數(shù)控編程和加工，具體方法如下。

（1）根據(jù)工件特點(diǎn)，進(jìn)行CAD實(shí)體造型，如圖3所示。

圖3 工件CAD造型

（2）進(jìn)行毛坯定義，創(chuàng)建粗加工刀路軌跡。其中毛坯選擇“參照模型”選項(xiàng)，粗加工采用“等高線粗加工”方式，對加工余量、刀具行距、加工層高等加工參數(shù)設(shè)置如圖4所示。

圖4 等高線粗加工參數(shù)設(shè)置

程序在正式加工前可以先進(jìn)行模擬仿真，以了解運(yùn)行情況，粗加工程序仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 粗加工程序仿真

（3）精加工設(shè)置。在粗加工后還需進(jìn)行精加工，對于此工件可以采用平面精加工和等高線精加工對底面和倒圓角部分分別進(jìn)行精加工處理。底面精加工刀具軌跡和倒圓角刀具軌跡分別如圖6（a）、（b）所示。

圖6 底面和圓角編程

（4）孔加工編程。底面8個(gè)孔的程序設(shè)置情況如圖7所示。

圖7 孔加工設(shè)置

生成的鉆孔刀具軌跡如圖8所示。

圖8 鉆孔刀具軌跡

（5）程序整體情況及仿真。工件加工的所有刀路軌跡情況如圖9所示。

圖9 所有刀具軌跡

所有刀路軌跡設(shè)置好后，可以進(jìn)行加工前的仿真校驗(yàn)，如圖10所示，通過仿真可以發(fā)現(xiàn)程序編寫中的可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并及時(shí)進(jìn)行更正處理。

圖10 程序仿真校驗(yàn)

（6）程序后置處理及數(shù)控加工。將上述設(shè)置好的刀具路徑進(jìn)行后置處理，即可生成加工程序，將加工程序通過RS232接口或CF卡傳入數(shù)控機(jī)床，即可進(jìn)行工件的自動(dòng)加工工作。

3 結(jié) 語

熟練掌握CAXA制造工程師軟件的編程方法和技巧能大大提高編程效率，在編程前應(yīng)該根據(jù)工件特點(diǎn)進(jìn)行合理的工藝過程安排，選擇合理的刀具對不同的加工部位進(jìn)行加工處理。對于粗加工一般使用硬質(zhì)合金機(jī)夾刀具進(jìn)行開粗處理，精加工根據(jù)情況選用整體合金立銑刀或機(jī)夾刀具進(jìn)行處理，孔加工可根據(jù)精度要求，采用鉆、擴(kuò)、鉸或鏜等加工方法。其它CAM軟件的工作過程和CAXA制造工程師類似，合理的工藝處理及編程對提高數(shù)控機(jī)床利用率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢，提高企業(yè)生產(chǎn)效益具有重要的意義。