CAXA在機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)課程中的應(yīng)用研究

周緯遠(yuǎn) 何永玲 張千鋒 孫騰 鐘家勤

摘 要：在現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)模式下，已有的機(jī)械設(shè)備加工模式發(fā)生了極為深刻變化，逐步呈現(xiàn)出智能化與數(shù)字化的趨勢(shì)。機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)作為一種新的加工技術(shù)手段，降低了加工成本，提升了加工準(zhǔn)確度，增強(qiáng)了加工自動(dòng)化水平，憑借上述優(yōu)勢(shì)逐步成為目前主流的一種機(jī)械加工手段。我國機(jī)械數(shù)控加工起步較晚，與發(fā)達(dá)國家之間有著明顯的差距，為了穩(wěn)步提升我國的機(jī)械數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效能，文章以CAXA作為研究核心，穩(wěn)步提升數(shù)控編程加工能力，確保機(jī)械數(shù)控加工工作的有序進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：CAXA軟件；機(jī)械加工；數(shù)控技術(shù)課程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.226

1 機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)概括

數(shù)控加工是在傳統(tǒng)機(jī)械加工體系的基礎(chǔ)上，將計(jì)算機(jī)編程與控制技術(shù)引入其中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工設(shè)備控制的自動(dòng)化，在這一過程中，穩(wěn)步增強(qiáng)了機(jī)械加工的效能以及加工的準(zhǔn)確度。數(shù)控機(jī)械加工，充分滿足了現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)體系下，對(duì)于機(jī)械加工活動(dòng)的客觀要求，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的換擋提速有著極為深遠(yuǎn)的影響，為我國加工制造能力的提升產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。為了確保技術(shù)應(yīng)用能力，使用計(jì)算機(jī)編程手段，對(duì)相關(guān)運(yùn)行程序進(jìn)行創(chuàng)設(shè)與優(yōu)化，對(duì)相關(guān)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行必要管控，并將相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，既能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備加工活動(dòng)的自動(dòng)化，又能夠減少必要的成本投入，降低設(shè)備故障發(fā)生故障的機(jī)率，為企業(yè)成本控制工作的進(jìn)行創(chuàng)造了良好條件。當(dāng)前我校處于轉(zhuǎn)型發(fā)展期，培養(yǎng)掌握數(shù)控加工技術(shù)人才，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是應(yīng)用型地方本科高校辦學(xué)特點(diǎn)的有力彰顯。

2 數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)

數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是數(shù)控加工生產(chǎn)的流程中，能夠根據(jù)實(shí)際的使用要求，隨時(shí)對(duì)加工工藝進(jìn)行調(diào)整，使得各項(xiàng)參數(shù)能夠設(shè)備加工操作的客觀要求，對(duì)于新產(chǎn)品的研發(fā)以及設(shè)計(jì)工作的開展創(chuàng)造了極為便利條件，貼合了現(xiàn)階段生產(chǎn)加工的客觀要求，適應(yīng)了目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系下，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)展的基本特點(diǎn)。機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用，在工件更換的過程中，降低了控制與調(diào)整的困難度，一般情況下，機(jī)械加工在傳統(tǒng)模式下，無法對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行必要處理，尤其是曲面結(jié)構(gòu)，而數(shù)控加工模式下，曲面結(jié)構(gòu)加工難題得到快速解決，縮短了加工時(shí)間，并且換刀等加工工具得到快速更換，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化。

3 CAXA軟件在機(jī)械數(shù)控加工中的具體應(yīng)用

3.1 可編程控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

機(jī)械加工技術(shù)表現(xiàn)出極強(qiáng)的靈活性與準(zhǔn)確性，尤其是在信息技術(shù)發(fā)展的快速迭代更新的背景下，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)要想 獲得足夠的發(fā)展空間，就必須要借助于計(jì)算機(jī)軟件，利用編程切實(shí)提升數(shù)控加工工作的準(zhǔn)確性與效能。從目前機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的使用實(shí)際情況來看，機(jī)械數(shù)據(jù)技術(shù)在長(zhǎng)期發(fā)展過程中能夠?qū)⒊绦蜻\(yùn)行、設(shè)備控制以及設(shè)備維護(hù)等方面的工作進(jìn)行高度銜接，對(duì)加工工作實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化處理，降低人為操作失誤等的影響?？删幊炭刂谱鳛槟壳皺C(jī)械數(shù)控技術(shù)的重要組成部分，其在機(jī)械數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用切實(shí)提升了編程工作的科學(xué)性與合理性，增強(qiáng)了機(jī)械加工設(shè)備的質(zhì)量，穩(wěn)步提升機(jī)械加工企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，適應(yīng)市場(chǎng)運(yùn)行的基本訴求。但是從目前編程情況來看，數(shù)控機(jī)床操作人員對(duì)于編程并沒有引發(fā)足夠的重視，對(duì)編程參數(shù)缺乏認(rèn)知，使得編程人員即便進(jìn)行了相關(guān)編程，也缺乏必要的邏輯與嚴(yán)謹(jǐn)性，對(duì)于編程工作的實(shí)際效能帶來了極為不利的消極影響?；谶@種實(shí)際需要將CAXA軟件納入到編程工作之中，以此來緩解這一問題，確保編程工作的順利進(jìn)行，切實(shí)提升機(jī)械數(shù)控機(jī)床加工工作的效能。

3.2 CAXA軟件的引進(jìn)

機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展過程，電子管控到PLC控制技術(shù)，軟件控制的準(zhǔn)確性與專業(yè)化程度穩(wěn)步提升，CAXA軟件在機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)中的引入，實(shí)現(xiàn)了實(shí)體與曲面一體化的連接，CAXA軟件功能極為全面，編碼創(chuàng)設(shè)質(zhì)量較高，相比較于CAD軟件有著更為明顯的優(yōu)勢(shì)。CAXA軟件支持全面模型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了模型的快速切削，借以提升機(jī)床加工的質(zhì)量與效能，CAXA軟件功能具體包括：多軸數(shù)控、軌跡參數(shù)設(shè)定、代碼驗(yàn)證與模擬、仿真加工等，通用性較高，適用于多種類型機(jī)床的機(jī)械加工控制。CAXA軟件的程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程包括：

（1）在進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)的過程中，要對(duì)加工圖紙進(jìn)行深刻了解，根據(jù)加工工件的具體特性，來確定編碼方案。

（2）要依據(jù)機(jī)械加工準(zhǔn)確性的要求，在編程過程中對(duì)軌跡參數(shù)以及加工手法進(jìn)行設(shè)置。

（3）在完成基本的程序編程之后，為了確保編程效果，需要進(jìn)行架構(gòu)實(shí)驗(yàn)，通過產(chǎn)品仿真形成最后的G代碼，通過這種方式減少程序設(shè)計(jì)與創(chuàng)作的容量，提升編寫質(zhì)量。

3.3 先進(jìn)編程技術(shù)的應(yīng)用

從上述分析來看，程序編程在設(shè)計(jì)的過程中，編程效果直接影響數(shù)控效果，程序員在進(jìn)行代碼編寫的過程中，使用SIN、AND等高級(jí)編程語言，通過混合運(yùn)算來適應(yīng)復(fù)雜狀態(tài)下，零件加工活動(dòng)的客觀要求，在先進(jìn)編程技術(shù)應(yīng)用的情況下，適應(yīng)實(shí)際的工作要求，為后續(xù)工作的開展創(chuàng)造條件。例如在進(jìn)行橢圓形零件加工的過程中，由于長(zhǎng)半軸與短半軸之間有所變化，在傳統(tǒng)模式下，加工難度極大，但是借助于CAXA軟件，對(duì)機(jī)械數(shù)控進(jìn)行編碼，在編碼過程中需要對(duì)a、b參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，由于不需要改變整個(gè)程序的架構(gòu)，因此操作相對(duì)而言較為簡(jiǎn)單，操作難度較低。在這種情況下，技術(shù)人員能夠在短時(shí)間快速實(shí)現(xiàn)加工工作的調(diào)整與完善，避免加工過程中出現(xiàn)加工失誤，穩(wěn)步提升加工精度，增強(qiáng)加工能力，滿足實(shí)際的使用需求。

4 CAXA軟件在機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索

4.1 引進(jìn)CAXA工程師軟件

曲面與實(shí)體相互聯(lián)系的CAD一體化軟件屬于CAXA工程師軟件。該軟件功能尤其廣泛，工作效率也較高，代碼應(yīng)用效果較好，是近些年我國自主研發(fā)的編程軟件。該軟件中具有加工軌跡參數(shù)化功能，此項(xiàng)功能不但支持高速切削，還可以進(jìn)行實(shí)體造型編輯、生成加工軌跡以及加工工藝卡片，該功能可以在很大程度上保證機(jī)床加工時(shí)的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。因此，作為機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，在走向工作崗位以前，對(duì)普遍應(yīng)用于制造業(yè)的CAXA工程師軟件進(jìn)行一定程度的熟悉與掌握，無疑將有利于學(xué)生的就業(yè)以及就業(yè)質(zhì)量的提升。通過CAXA工程師軟件的引進(jìn)，強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，豐富了學(xué)生實(shí)際操作的媒介。學(xué)生通過實(shí)際操作可以驗(yàn)證并深化課堂理論知識(shí)，同時(shí)CAXA工程師軟件強(qiáng)大的模擬模具與零部件實(shí)際切削加工的環(huán)境，以及加工刀具的干涉檢查功能，將會(huì)極大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，降低學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中心甚至工作崗位中操作數(shù)控加工設(shè)備的出錯(cuò)率。此外，CAXA工程師軟件同樣可以引入到學(xué)生日常教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，將相關(guān)章節(jié)課后習(xí)題零部件加工的G代碼作為作業(yè)，讓學(xué)生編寫并在個(gè)人電腦上的CAXA軟件進(jìn)行驗(yàn)證并解釋代碼含義，進(jìn)一步鞏固軟件的使用及對(duì)于代碼編寫的熟練程度。

4.2 圍繞數(shù)控編程技術(shù)，構(gòu)建新穎的理論教學(xué)模式

CAXA軟件能夠利用SIN以及AND等高級(jí)語言編寫的形式實(shí)現(xiàn)變量參數(shù)進(jìn)行混合運(yùn)算，這一形式還可用于復(fù)雜程度大的零件加工程序、評(píng)斷子程序調(diào)用等。此種加工手段不但能夠加工結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、程序相對(duì)繁瑣的零部件而且可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，從很大程度上縮短了工時(shí)，提高了效率。因此，在這樣的背景下，采用這一形式加工零部件時(shí)，編程人員除必須了解數(shù)控機(jī)械編程知識(shí)外，還要有充分的計(jì)算機(jī)知識(shí)作為基礎(chǔ)。所以 ，就需要構(gòu)建圍繞數(shù)控編程相關(guān)專業(yè)的知識(shí)體系與教學(xué)模式。一是，夯實(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程知識(shí)，在教授相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，剝絲抽繭，進(jìn)行細(xì)化，提煉重點(diǎn)。二是，整合梳理，理清JAVA、C語言、VB、Delphi等編程語言與CAXA軟件編程語言之間的共通之處，構(gòu)筑編程語言共性，消除陌生感，提高編程質(zhì)量與效率，構(gòu)建跨學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備，拓寬編程渠道。培養(yǎng)數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才，需要在人才培養(yǎng)方案，課程的先后設(shè)置予以全盤綜合考慮，由淺至深，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，構(gòu)筑培養(yǎng)綜合型應(yīng)用人才培養(yǎng)體系。

5 結(jié)束語

綜上所述，CAXA軟件是一款穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、性能良好的機(jī)械數(shù)控加工控制程序，可以為機(jī)械數(shù)控加工質(zhì)量提供保障，同時(shí)對(duì)相關(guān)從業(yè)者也有相當(dāng)高的專業(yè)素養(yǎng)要求。通過引進(jìn)CAXA軟件，可以最大限度的解決數(shù)控程序不適用的問題，確保程序編制符合加工實(shí)際需要。在此基礎(chǔ)上，使用先進(jìn)的編程技術(shù)，提高編程人員和機(jī)床控制人員的綜合素質(zhì)，可以使機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用效果得到進(jìn)一步提升。將CAXA軟件引入機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)課程當(dāng)中，首先要改變?cè)撜n程與其他課程相對(duì)孤立、毫無聯(lián)系的傳統(tǒng)教學(xué)觀念，與時(shí)俱進(jìn)，構(gòu)建跨專業(yè)，甚至跨學(xué)科的理論教學(xué)體系，不斷探索，創(chuàng)新教學(xué)方式。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，還需致力于教學(xué)平臺(tái)等基礎(chǔ)建設(shè)，并充分有效利用平臺(tái)條件優(yōu)勢(shì)，鍛煉學(xué)生實(shí)操技能，促進(jìn)高校相關(guān)專業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。本文進(jìn)行的探討與研究感謝廣西高校臨海機(jī)械裝備設(shè)計(jì)制造及控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。

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