论文部分内容阅读
摘要：文章介绍了CAXA制造工程师软件的应用，使我们对这一国产的软件的功能有一个认识。以便进行制造软件的选择和应用。
关键词：CAXA制造工程师；CAD；CAM；G代码
中图分类号：TG659
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2009)04-0085-02
在普通机床上零件加工的工艺过程实际上只是一个工艺过程卡，机床加工的切削用量、走刀路线、工序内的工步安排等，往往都是由操作工人自行决定。而加工中心是按照程序进行加工的，加工过程是自动的。因此，加工中的所有工序、工步、每道工序的切削用量、走刀路线、加工余量和所用刀具的尺寸、类型等都要预先确定好并编入程序中。CAXA制造工程师作为一个曲面实体相结合的CAD／CAM一体化的国产CAM软件，具有灵活的实体曲面造型功能和丰富的数据接口，可以实现零件复杂的三维造型设计，通过加工工艺参数的后置处理的设定，选取需加工的部分，自动生成适合的数控系统加工代码，通过直观的加工防真和代码反读来检验加工工艺和代码质量。
一、接收加工任务
完成满足数控加工的三维数据模型。利用CAXA-CAD提供的直线、圆弧，以及样条线等平面建图功能和拉伸、去料、放样、扫描等实体造型功能，可以将设计元素加工混合，进行三维加工数据的建模。
针对所内各部门CAD工程设计软件各不相同的特点，需要CAXA具有丰富的数据接口，CAXA制造工程师包括了基于曲面的标准图形接口，基于实体的，面向快速成型设备以及面向INTERNET和虚拟现实的VRML等接口。保证了与CAD软件进行双向数据交换。在对零件造型过程中，可以直接使用设计提供的三维设计，也可以利用两维制图中的参数线等元素，引入到CAXA建模中，实现CAD数据的准确交换。
二、确定加工工艺方案
对三维建模进行分析，根据上道工序、下道工序以及中间穿插的必须的热处理规范，确定需要加工的零件尺寸，以及加工中间是不是需要重新装夹以满足热处理要求等。先对实体造型进行工艺分析，根据加工性质修改增补造型，根据加工特点以及加工能力，确定需要加工的三维实体面。再分析实体的组成情况，确定加工步骤。
同时，加工工艺的确定，也包括对零件尺寸、公差等技术要求的核准，确定装夹方式，选定切削刀具，机床调校和参数设定。根据加工的工作量大小，确定是否需要DNC在线G代码传输。
三、加工刀具选择
加工中心的主轴转速较普通机床的主轴转速高1～2倍，某些特殊用途的加工中心，主轴转速高达数万转／分钟，因此数控刀具的强度与耐用度至关重要。目前涂镀刀具，立方氮化硼刀具等已广泛用于加工中心，陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用。一般说来，数控机床所用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具材料抗脆性好，有良好的断屑性能和易更换等特点。
四、切削用量的确定
程序编制时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。它包括主轴转速、进给速度、切削深度和切削宽度等。切削深度由机床、刀具、工件的刚度确定，在刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于零件的加工余量，以减少走刀次数，提高生产效率。
对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够的加工余量。
主轴转速n要根据允许的切削速度v来选择：
n=1000v／πD
式中：n－主轴转速(r／min)：
v－切削速度(m／min)，受刀具耐用度的限制；
D－刀具直径(mm)。进给速度F(mm/min)或进给量(mm/r)是切削用量的主要参数。在主轴转速一定的情况下，进给速度F决定了切削厚度
五、生成加工轨迹
根据需加工零件的形状特点及工艺要求，利用CAXA制造工程师中提供的曲面、导动、参数线、投影、等高等加工方法，灵活选定需要加工的实体部分，输入相关的数据参数和要求，快速生成刀具轨迹和刀具切削路径。
针对实体不同加工性质和加工特点的部位，采用不同的加工方法而生成的粗加工和精加工轨迹。编程人员可以根据实际需要，灵活选择加工部位和加工方法。加工轨迹生成后，利用刀位编辑、轨迹的连接和打断编辑、以及参数修改功能对相关轨迹进行编辑修改。运用轨迹防真功能，检验生成的刀具轨迹是否满足要求，查看切削后的工件截面，确保不会出现过切，以改进刀具轨迹。
CAXA制造工程师中还可以利用知识加工功能，选用典型加工工艺套路，以利用他人的实践经验，并在长期加工过程中积累自己的加工经验，使加工轨迹的编定更加简便、可靠。
六、G代码生成
加工轨迹生成后，需要由加工轨迹生成加工G代码，但不同的机床其数控系统是不尽相同的，目前世界流行的典型数控系统有：日本FUNUC、德国SIEMENS、美国ACRA-MATIC、西班牙FAGOR、日本三菱、法国NUM、德国HEI-DENHAIN等，不同的数控系统其C代码功能不同，加工程序的格式也有所区别，所以要对G代码进行后置处理，以对应于相应的机床。利用后置处理功能，可以通过修改某些设置而适用于各种常见的机床数控系统的要求，或按机床规定的格式进行定制。定制后，可以保存设置，用于今后与此类机床匹配需要。
G代码生成后，可根据需要生成加工工序单，程序会根据加工轨迹编制中的各项参数自动计算各项加工工步的加工时间。这样就便于生产管理识别和加工工时的计算。
七、G代码传输和机床加工
生成的G代码要传输给机床，如果程序量少而机床内存容量允许的话，可以一次性将G代码程序传输给机床。如果程序量巨大，就需要进行DNC在线传输，将G代码通过计算机标准接口直接与机床连通，在不占用机床系统内存的基础上，实现计算机直接控制机床的加工过程。
机床根据接收到的G代码加工程序，进行在线DNC加工或单独加工。
由于目前国家对于制造业的重视，使用的CAXA制造工程师这一国产CAM软件，使得在数控加工技术方面取得了长足的进步，充分发挥了原有数控类机床的优势，提高了利用效率，开发了数控加工的其他功能。为今后的复杂工程零部件的加工提供了更加有力的保证，对于我们今后进一步提高精密机械加工工艺水平拓宽了道路。
关键词：CAXA制造工程师；CAD；CAM；G代码
中图分类号：TG659
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2009)04-0085-02
在普通机床上零件加工的工艺过程实际上只是一个工艺过程卡，机床加工的切削用量、走刀路线、工序内的工步安排等，往往都是由操作工人自行决定。而加工中心是按照程序进行加工的，加工过程是自动的。因此，加工中的所有工序、工步、每道工序的切削用量、走刀路线、加工余量和所用刀具的尺寸、类型等都要预先确定好并编入程序中。CAXA制造工程师作为一个曲面实体相结合的CAD／CAM一体化的国产CAM软件，具有灵活的实体曲面造型功能和丰富的数据接口，可以实现零件复杂的三维造型设计，通过加工工艺参数的后置处理的设定，选取需加工的部分，自动生成适合的数控系统加工代码，通过直观的加工防真和代码反读来检验加工工艺和代码质量。
一、接收加工任务
完成满足数控加工的三维数据模型。利用CAXA-CAD提供的直线、圆弧，以及样条线等平面建图功能和拉伸、去料、放样、扫描等实体造型功能，可以将设计元素加工混合，进行三维加工数据的建模。
针对所内各部门CAD工程设计软件各不相同的特点，需要CAXA具有丰富的数据接口，CAXA制造工程师包括了基于曲面的标准图形接口，基于实体的，面向快速成型设备以及面向INTERNET和虚拟现实的VRML等接口。保证了与CAD软件进行双向数据交换。在对零件造型过程中，可以直接使用设计提供的三维设计，也可以利用两维制图中的参数线等元素，引入到CAXA建模中，实现CAD数据的准确交换。
二、确定加工工艺方案
对三维建模进行分析，根据上道工序、下道工序以及中间穿插的必须的热处理规范，确定需要加工的零件尺寸，以及加工中间是不是需要重新装夹以满足热处理要求等。先对实体造型进行工艺分析，根据加工性质修改增补造型，根据加工特点以及加工能力，确定需要加工的三维实体面。再分析实体的组成情况，确定加工步骤。
同时，加工工艺的确定，也包括对零件尺寸、公差等技术要求的核准，确定装夹方式，选定切削刀具，机床调校和参数设定。根据加工的工作量大小，确定是否需要DNC在线G代码传输。
三、加工刀具选择
加工中心的主轴转速较普通机床的主轴转速高1～2倍，某些特殊用途的加工中心，主轴转速高达数万转／分钟，因此数控刀具的强度与耐用度至关重要。目前涂镀刀具，立方氮化硼刀具等已广泛用于加工中心，陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用。一般说来，数控机床所用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具材料抗脆性好，有良好的断屑性能和易更换等特点。
四、切削用量的确定
程序编制时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。它包括主轴转速、进给速度、切削深度和切削宽度等。切削深度由机床、刀具、工件的刚度确定，在刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于零件的加工余量，以减少走刀次数，提高生产效率。
对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够的加工余量。
主轴转速n要根据允许的切削速度v来选择：
n=1000v／πD
式中：n－主轴转速(r／min)：
v－切削速度(m／min)，受刀具耐用度的限制；
D－刀具直径(mm)。进给速度F(mm/min)或进给量(mm/r)是切削用量的主要参数。在主轴转速一定的情况下，进给速度F决定了切削厚度
五、生成加工轨迹
根据需加工零件的形状特点及工艺要求，利用CAXA制造工程师中提供的曲面、导动、参数线、投影、等高等加工方法，灵活选定需要加工的实体部分，输入相关的数据参数和要求，快速生成刀具轨迹和刀具切削路径。
针对实体不同加工性质和加工特点的部位，采用不同的加工方法而生成的粗加工和精加工轨迹。编程人员可以根据实际需要，灵活选择加工部位和加工方法。加工轨迹生成后，利用刀位编辑、轨迹的连接和打断编辑、以及参数修改功能对相关轨迹进行编辑修改。运用轨迹防真功能，检验生成的刀具轨迹是否满足要求，查看切削后的工件截面，确保不会出现过切，以改进刀具轨迹。
CAXA制造工程师中还可以利用知识加工功能，选用典型加工工艺套路，以利用他人的实践经验，并在长期加工过程中积累自己的加工经验，使加工轨迹的编定更加简便、可靠。
六、G代码生成
加工轨迹生成后，需要由加工轨迹生成加工G代码，但不同的机床其数控系统是不尽相同的，目前世界流行的典型数控系统有：日本FUNUC、德国SIEMENS、美国ACRA-MATIC、西班牙FAGOR、日本三菱、法国NUM、德国HEI-DENHAIN等，不同的数控系统其C代码功能不同，加工程序的格式也有所区别，所以要对G代码进行后置处理，以对应于相应的机床。利用后置处理功能，可以通过修改某些设置而适用于各种常见的机床数控系统的要求，或按机床规定的格式进行定制。定制后，可以保存设置，用于今后与此类机床匹配需要。
G代码生成后，可根据需要生成加工工序单，程序会根据加工轨迹编制中的各项参数自动计算各项加工工步的加工时间。这样就便于生产管理识别和加工工时的计算。
七、G代码传输和机床加工
生成的G代码要传输给机床，如果程序量少而机床内存容量允许的话，可以一次性将G代码程序传输给机床。如果程序量巨大，就需要进行DNC在线传输，将G代码通过计算机标准接口直接与机床连通，在不占用机床系统内存的基础上，实现计算机直接控制机床的加工过程。
机床根据接收到的G代码加工程序，进行在线DNC加工或单独加工。
由于目前国家对于制造业的重视，使用的CAXA制造工程师这一国产CAM软件，使得在数控加工技术方面取得了长足的进步，充分发挥了原有数控类机床的优势，提高了利用效率，开发了数控加工的其他功能。为今后的复杂工程零部件的加工提供了更加有力的保证，对于我们今后进一步提高精密机械加工工艺水平拓宽了道路。