CAXA在數(shù)控加工中的應(yīng)用

【摘 要】CAM自動(dòng)編程軟件出現(xiàn)以來(lái)，CAM技術(shù) 發(fā)展迅速，圖形處理功能有了很大增強(qiáng)，硬件平臺(tái)價(jià)格大幅下降，同時(shí)，CAD/CAM軟件技術(shù)也日益成熟。這使得直接將零件的幾何體信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控加工程序的國(guó)產(chǎn)CAD/CAM軟件——CAXA制造工程師得以推廣和應(yīng)用，本文論述了CAXA制造工程師在數(shù)控加工中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】CAXA制造工程師；數(shù)控加工；編程；數(shù)字化生產(chǎn)

1.數(shù)控加工生產(chǎn)現(xiàn)狀

數(shù)控加工經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個(gè)制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有兩點(diǎn)：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時(shí)間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。目前，許多工廠常用二維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行基于2D的平面圖零件設(shè)計(jì)，然后由工藝人員或程序員按3D概念，直接以G代碼或APT語(yǔ)言進(jìn)行NC編程。這種方法適用于一般簡(jiǎn)單零件的平面加工、直線加工、回轉(zhuǎn)體加工及點(diǎn)位加工。但對(duì)于幾何形狀復(fù)雜、夾具裝配復(fù)雜，特別是對(duì)非圓曲面的加工，傳統(tǒng)的手工編程方法就顯得復(fù)雜、煩瑣，且易于出錯(cuò)，難于檢查，也就不能充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。

2.CAXA在數(shù)控加工的應(yīng)用

2.1可以方便的特征實(shí)體造型

CAXA采用精確的特征實(shí)體造型技術(shù)，可將設(shè)計(jì)信息用特征術(shù)語(yǔ)來(lái)描述，簡(jiǎn)便而準(zhǔn)確。通常的特征包括孔、槽、型腔、凸臺(tái)、圓柱體、圓錐體、球體和管子等，CAXA可以方便地建立和管理這些特征信息。實(shí)體模型的生成可以用增料方式，通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)動(dòng)、放樣或加厚曲面來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)減料方式，從實(shí)體中減掉實(shí)體或用曲面裁剪來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以用等半徑過(guò)渡、變半徑過(guò)渡、倒角、打孔、增加拔模斜度和抽殼等高級(jí)特征功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

CAXA從線框到曲面，提供了豐富的建模手段?？赏ㄟ^(guò)列表數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)模型、字體文件及各種測(cè)量數(shù)據(jù)生成樣條曲線，通過(guò)掃描、放樣、拉伸、導(dǎo)動(dòng)、等距、邊界網(wǎng)格等多種形式生成復(fù)雜曲面，并可對(duì)曲面進(jìn)行任意裁剪、過(guò)渡、拉伸、縫合、拼接、相交和變形等，建立任意復(fù)雜的零件模型。通過(guò)曲面模型生成的真實(shí)感圖，可直觀顯示設(shè)計(jì)結(jié)果。

2.2可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)控加工

CAXA是一個(gè)曲面、實(shí)體相結(jié)合的CAD/CAM一體化的國(guó)產(chǎn)CAM 軟件，是一款基于三維的零件設(shè)計(jì)、制造和分析的軟件包。其制造功能模塊主要具有以下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)的唯一性、相關(guān)性，即如果對(duì)一個(gè)零件模型進(jìn)行了修改，與此零件相關(guān)的裝配圖、零件圖等都會(huì)自動(dòng)更新。（2）具有強(qiáng)大的加工環(huán)境設(shè)計(jì)能力：能夠模擬加工條件，建立三維的組裝式夾具裝配、刀具裝配和加工毛坯系列；采用圖形交互式人機(jī)對(duì)話方式；有多種進(jìn)刀方式，可自動(dòng)生成加工刀具路徑；能進(jìn)行銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔和線切割等多種加工。能圖形化顯示刀具路徑；屏幕模擬實(shí)際切削過(guò)程，顯示材料去除過(guò)程和進(jìn)行刀具干涉檢查；提供完整的工藝過(guò)程信息。可提供刀具裝配、安裝和使用信息，可提供夾具安裝和使用信息以及機(jī)床的使用、工藝參數(shù)設(shè)置等信息。

CAXA將CAD模型與CAM加工技術(shù)無(wú)縫集成，可直接對(duì)曲面、實(shí)體模型進(jìn)行一致的加工操作。支持軌跡參數(shù)化和批處理功能，明顯提高工作效率。支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工質(zhì)量。通用的后置處理可向任何數(shù)控系統(tǒng)輸出加工代碼?？蓪?shí)現(xiàn)兩軸到三軸的數(shù)控加工功能，支持4—5軸加工。

CAXA支持高速切削工藝，以提高產(chǎn)品精度，降低代碼數(shù)量，使加工質(zhì)量和效率大大提高?？稍O(shè)定斜向切入和螺旋切人等接近和切入方式，拐角處可設(shè)定圓角過(guò)渡，輪廓與輪廓之間可通過(guò)圓弧或S字型方式來(lái)過(guò)渡形成光滑連接，從而生成光滑刀具軌跡，有效地滿足了高速加工對(duì)刀具路徑形式的要求。

CAXA“軌跡再生成”功能可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化軌跡編輯。用戶只需選中已有的數(shù)控加工軌跡，修改原定義的加工參數(shù)表，即可重新生成加工軌跡。便于工藝設(shè)計(jì)人員修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3具有獨(dú)具特色的加工仿真與通用后置處理功能

CAXA可直觀、精確地對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行模擬仿真、對(duì)代碼進(jìn)行反讀校驗(yàn)。仿真過(guò)程中可以隨意放大、縮小、旋轉(zhuǎn)，便于觀察細(xì)節(jié)，可以調(diào)節(jié)仿真速度；能顯示多道加工軌跡的加工結(jié)果。仿真過(guò)程中可以檢查刀柄干涉、快速移動(dòng)過(guò)程（G00）中的干涉、刀具無(wú)切削刃部分的干涉情況，可以將切削殘余量用不同顏色區(qū)分表示，并把切削仿真結(jié)果與零件理論形狀進(jìn)行比較等。

全面支持SIEMENS、FANUC等多種主流機(jī)床控制系統(tǒng)。CAXA制造工程師提供的后置處理器，無(wú)需生成中間文件就可直接輸出G代碼控制指令。系統(tǒng)不僅可以提供常見(jiàn)的數(shù)控系統(tǒng)的后置格式，用戶還可以定義專用數(shù)控系統(tǒng)的后置處理格式。可生成詳細(xì)的加工工藝清單，方便G代碼文件的應(yīng)用和管理。

2.4網(wǎng)絡(luò)DNC可以方便合理的搭建數(shù)字化車間

CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)使用國(guó)內(nèi)制造的智能終端，增加了大量串口傳輸?shù)墓δ?，提高了傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性的串口服務(wù)器。當(dāng)機(jī)床的請(qǐng)求加工傳遞到DNC通信軟件后，DNC通信軟件會(huì)將加工代碼迅速以10/100兆甚至更高的速度發(fā)送到智能終端，再由智能終端和機(jī)床進(jìn)新低速串口在線加工。當(dāng)機(jī)床緩沖區(qū)滿時(shí)，整條鏈路不用發(fā)生反應(yīng)，僅僅是智能終端反應(yīng)即可。這樣，單臺(tái)DNC通信服務(wù)器可并行處理的機(jī)床數(shù)量大大提高，網(wǎng)絡(luò)資源占用量大大減低。

CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)完全支持Fanuc、Siemens、Mazak、NUM、Mitsubishi、Toshiba、Heidenhain、Fagor及Agie等各種控制系統(tǒng)；能夠提供有線、無(wú)線、電力及混合等多種接入方式，以適應(yīng)企業(yè)后續(xù)發(fā)展，完全支持網(wǎng)口、標(biāo)準(zhǔn)RS232口數(shù)控機(jī)床的混合通信。

CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC管理模塊采用TEAMVAULT作為內(nèi)核，是新一代的集成化并可擴(kuò)展的數(shù)控車間管理解決方案。用于用戶權(quán)限管理、文檔版本管理、流程管理、系統(tǒng)恢復(fù)/自動(dòng)備份、系統(tǒng)設(shè)置、結(jié)構(gòu)管理、任務(wù)流程處理、檢索工具和機(jī)床名映射等。支持開(kāi)放型數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)控程序的各種信息：程序號(hào)、圖號(hào)、零件號(hào)、機(jī)床和用戶信息等進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理。在網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)中有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)樹(shù)和文檔結(jié)構(gòu)樹(shù)，以便對(duì)車間的設(shè)備和文檔進(jìn)行分類管理；在文檔結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)下可放置各類文檔。產(chǎn)品各節(jié)點(diǎn)可定義各類屬性，如零部件號(hào)、名稱、自制件及標(biāo)準(zhǔn)件等。CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC具有多級(jí)混合權(quán)限安全控制，可以按企業(yè)結(jié)構(gòu)樹(shù)、角色、用戶和目錄結(jié)構(gòu)（產(chǎn)品/機(jī)床）進(jìn)行權(quán)限管理。具有靈活、完善的系統(tǒng)權(quán)限管理功能，按照工作職責(zé)設(shè)置系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)管理員、編程員、審核人員、批準(zhǔn)人員和機(jī)床操作員等角色，并且針對(duì)不同的用戶由系統(tǒng)管理員設(shè)定不同的使用權(quán)限。

總之，通過(guò)CAXA搭建的數(shù)字化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化管理 、實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、完善了設(shè)計(jì)生產(chǎn)的流程化管理 、通過(guò)日志的管理保證每一步過(guò)程都有據(jù)可依、有效地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。CAXA在數(shù)控加工中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，同時(shí)也顯現(xiàn)出了它在數(shù)控加工中所占的地位越來(lái)越重。

【參考文獻(xiàn)】

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