CAXA制造工程師對(duì)典型零件的多軸加工

何國(guó)旺

摘 要：數(shù)控加工中心多軸機(jī)床是一種技術(shù)及其自動(dòng)化程度都很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，隨著多軸機(jī)床的廣泛應(yīng)用與普及，越來越多的企業(yè)發(fā)現(xiàn)多軸運(yùn)用循環(huán)功能編程可以一次裝夾加工完成需要經(jīng)過三軸多次裝夾加工完成的零件，這樣可以很好的保證到零件對(duì)形狀與位置精度高要求，所以對(duì)于懂得多軸加工編程的技術(shù)人才需求量也在不斷增加。本文是CAXA制造工程師對(duì)簡(jiǎn)單的典型零件的多軸自動(dòng)編程。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)編程；多軸加工；CAXA制造工程師

1 CAXA制造工程師的簡(jiǎn)介

CAXA制造工程師是北航海爾軟件有限公司研制開發(fā)的全中文、面向數(shù)控銑床和加工中心的三維CAD/CAM軟件。它可以繪制任意復(fù)雜的圖形，可通過DWG、IGES等數(shù)據(jù)接口與其它系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。其不僅可以對(duì)二維圖形加工還可以對(duì)復(fù)雜三維圖形進(jìn)行加工，當(dāng)零件的復(fù)雜程度需要通過多軸來加工時(shí)，我們可以用CAXA制造工程師對(duì)程序進(jìn)行后處理。CAXA 制造工程師后置處理完善，加工方式全面等諸多優(yōu)勢(shì)深受各大企業(yè)技術(shù)人員的喜愛。

2 CAXA制造工程師的工藝加工過程

2.1 用CAXA制造工程師在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行工藝分析

1）準(zhǔn)備工作。在這個(gè)階段里，在滿足加工工藝方案的前提下，在計(jì)算機(jī)上完成機(jī)床參數(shù)設(shè)置，刀具排序、組裝、入庫(kù)（裝進(jìn)刀具庫(kù)），夾具定位、建模等，其目的是建立一個(gè)滿足工藝要求的加工環(huán)境。

2）工件模型造型設(shè)計(jì)。示例如圖1

圖1

CAXA的模塊有很多，不同的零件采用對(duì)應(yīng)的模塊不僅對(duì)零件的設(shè)計(jì)專一，而且刀路生成的也很好。刀路不僅美觀而且抬刀還少，這樣不僅加工效率高，而且還可以根據(jù)需求生成不同的刀路軌跡。如圖2：

對(duì)于此圖我們可以直接建造實(shí)體就可以進(jìn)行加工。

3）加工方案設(shè)計(jì)。對(duì)以上零件的三維建模進(jìn)行分析，按加工工藝方案的要求，根據(jù)毛坯、夾具之間的空間幾何關(guān)系及刀具特征和參數(shù)，篩選出最佳的加工方法。對(duì)實(shí)體造型進(jìn)行進(jìn)一步的工藝分析，根據(jù)加工的性質(zhì)進(jìn)行修改增補(bǔ)造型，根據(jù)加工的特點(diǎn)以及能力，確定需要加工的三維實(shí)體面，再對(duì)實(shí)體的組成情況進(jìn)行分析，擬定刀具的進(jìn)刀路徑、切削路徑、退刀路徑，找到刀具在運(yùn)動(dòng)中可能發(fā)生干涉的部位，并及時(shí)地對(duì)加工環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。

4）生成加工軌跡。根據(jù)需加工零件的形狀特點(diǎn)及工藝要求，利用CAXA制造工程師中提供的等高線粗加工、平面區(qū)域粗加工、平面輪廓精加工等加工方法，輸入合適的數(shù)據(jù)參數(shù)和要求，可快速顯示圖形、并根據(jù)提示操作生成刀具軌跡和切削路徑。

5）創(chuàng)建坐標(biāo)系。由于此圖素采用三軸機(jī)床無法加工，我們必須采用多軸加工，這里采用的是3+2軸加工的方式，所以我們必須要?jiǎng)?chuàng)建坐標(biāo)系。在創(chuàng)建坐標(biāo)系之前我們需要拾取實(shí)體邊界即斜面圖素上的幾何邊界線。

2.2 CAXA制造工程師參數(shù)的設(shè)定

1）平面粗加工參數(shù)的設(shè)定：由于CAXA制造工程師對(duì)于粗加工的余量能進(jìn)行手動(dòng)輸入，所以本例選用參數(shù)線粗加工分兩次進(jìn)行加工。

選擇加工—粗加工—等高線精加工，對(duì)于第一次加工，具體的刀具參數(shù)、切削用量進(jìn)行設(shè)置。

2）斜面的粗加工。對(duì)于斜面的粗加工就用到前面創(chuàng)建的坐標(biāo)系了，根據(jù)圖素的要求我們還需要再進(jìn)行一次坐標(biāo)系的創(chuàng)建并設(shè)置參數(shù)，但是這里我們只需要通過陣列，選擇圓形陣列，數(shù)量是2.注意在陣列之前需要激活原始坐標(biāo)系，這樣才能進(jìn)行陣列，否則陣列出的刀路無法加工到零件上。

3）平面和斜面的精加工。由于原始坐標(biāo)系上粗加工結(jié)束，我們可以看出只需要在加工一個(gè)圓就可以了，所以我們用不到等高線精加工，只要用平面輪廓精加工，底層高度改為-6、每層下降高度改為6、加工精度改為0.001mm、加工余量改為0mm，把轉(zhuǎn)速提高，走刀加快其它不變。斜面的精加工和斜面粗加工操作一樣只需要把參數(shù)里面的加工精度改為0.001mm、加工余量改為0mm。

4）加工對(duì)象的確定。（a）加工對(duì)象的選擇（b）進(jìn)刀點(diǎn)的確立（c）加工方向的切換 （d）方向的改變和干涉面的拾取由實(shí)際加工來確立。

5）毛坯的設(shè)立。毛坯的定義有兩點(diǎn)方式、三點(diǎn)方式和參照模型。

6）模擬仿真加工。設(shè)置好刀具加工路徑后，利用CAXA數(shù)控制造工程師提供的加工模擬功能，能夠觀察切削加工的過程，可用來檢測(cè)加工參數(shù)的設(shè)置是否合理、零件在實(shí)際加工中是否存在干涉，機(jī)床設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作是否正確，實(shí)際零件是否符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)在數(shù)控模擬加工中，系統(tǒng)會(huì)給出有關(guān)加工過程的報(bào)告。這樣可以，可降低材料消耗，提高生產(chǎn)效率。

7）生成G代碼。數(shù)控編程的核心工作就是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點(diǎn)，經(jīng)后置處理產(chǎn)生程序。當(dāng)加工軌跡生成后，按照當(dāng)前的機(jī)床類型，把已經(jīng)生成的刀具軌跡自動(dòng)轉(zhuǎn)化成合適的加工G代碼，即CNC數(shù)控加工程序。但不同的機(jī)床其數(shù)控系統(tǒng)是不相同的，不同的數(shù)控系統(tǒng)其G代碼功能也不同，加工程序的格式也有所區(qū)別，所以我們要對(duì)G代碼進(jìn)行后置處理，以對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的機(jī)床。

8）G代碼傳輸和機(jī)床加工。生成的G代碼要傳輸給機(jī)床，如果程序量少而機(jī)床內(nèi)存容量足夠的話，可以一次性地將程序傳輸給機(jī)床。如果程序量大，就需要DNC在線傳輸，將G代碼通過計(jì)算機(jī)接口與機(jī)床連通，在不占用機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)存的基礎(chǔ)上，來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)直接控制機(jī)床加工的加工過程。

9）成品檢驗(yàn)。加工后的成品可由技術(shù)人員檢驗(yàn)?？赡馨l(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)加工問題：（a）振紋較大，分析原因：工件夾具加持剛性低，切削參數(shù)不合理。解決方案：設(shè)置工藝夾具，增大夾持面積，優(yōu)化切削參數(shù)。

（b）刀具崩斷，分析原因：第一刀下切4mm、走刀過快，使刀具擠壓彎曲而崩斷。解決方案：可在下刀處預(yù)置工藝孔，且第一刀橫向切削時(shí)倍率打慢些，切削液澆灌充分。

（c）刀具磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)燒刀，分析原因：切削液澆注不夠充分，切削參數(shù)不合理。解決方案：，查看切削液冷卻系統(tǒng)并 解決，優(yōu)化切削參數(shù)。

3 CAXA制造工程師的使用心得

1）輸入數(shù)字如點(diǎn)的坐標(biāo)、半徑時(shí)，回車彈出輸入條，除了第一點(diǎn)以外，后面的輸入就不用回車了，直接輸入數(shù)字就可以。

2） 如果圖紙標(biāo)的圓直徑為60mm，畫圓輸半徑時(shí)可輸入60/2。

3）刪除的框選分向右下角拉和向左上角拉，前者要圖素全包圍在里面才能選中，后者則碰到邊就可以了。

4）一定要熟練運(yùn)用快捷鍵，如F2-F9鍵、點(diǎn)工具切換、旋轉(zhuǎn)縮放等。

5）點(diǎn)拾取失敗時(shí)就要看點(diǎn)工具狀態(tài)，在軟件右下側(cè)。如果是圓心狀態(tài)那你想拾取一個(gè)直線的端點(diǎn)當(dāng)然不可能了。

6）如果用曲線拉伸不能把圓弧拉伸成圓，顯示曲線長(zhǎng)度為零時(shí)。需要把圓弧先打斷，或者重新畫個(gè)圓。

參考文獻(xiàn)

[1]《CAXA制造工程師實(shí)用教程》 化工工業(yè)出版社 彭志強(qiáng)

[2]《CAXA制造工程師實(shí)用教程》 清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社 劉穎