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1、浅谈CAXA制造工程师在数控加工中的地位摘要：CAM 自动编程软件出现以前，在许多工厂常用二维设计软件进行基于2D 的平面图零件设计，然后由工艺人员/程序员按3D概念，直接以G代码或APT语言进行NC编程。使得直接将零件的几何体信息转变为数控加工程序的国产 CAD/CAM 软件CAXA 制造工程师得以推广和应用，本文论述了 CAXA 制造工程师在数控加工中的应用。 关键词：CAXA 制造工程师；数控加工；编程 产生背景和现状背景：近年来,由于计算机技术的迅速发展,计算机的图形处理功能有了很大增强,基于CAD/CAM技术进行图形交互的自动编程方法日趋成熟,这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和
2、便于检查。CAXA制造工程师是一套非常优秀的国产数控编程系统，它集CAD、CAM于一体，功能强大，工艺性好，代码质量高，以其强大的造型 功能和加工功能备受广大用户的赞誉。CAD/CAM技术将成为实现制造业技术进步的一种必然趋势,CAXA制造工程师便是该技术的杰出代表。 现状：数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点:一是可以极大地提高精度,包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性,可以稳定加工质量,保持加工零件质量的一致。但对于几何形状复杂、夹具装配复杂,特别是对非圆曲面的加工,传统的手工编程方法就显得复杂、烦琐,且易于出
3、错,难于检查,也就不能充分发挥数控机床的功能。然而CAXA制造工程师的出现正好解决了传统加工对于几何形状复杂、夹具装配复杂,特别是对非圆曲面的加工难题，使其变的精确而又简单化，同时也提高了数控加工的效率和质量。随着数控技术的飞速发展CAXA制造工程师的应用也会越来越广泛。 1 CAXA制造工程师简介 CAXA制造工程师是北航海尔软件有限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。CAXA制造工程师基于微机平台，采用原创Windows菜单和交互方式，全中文界面，便于轻松学习和操作，并且价格较低。CAXA制造工程师可以生成35轴的加工代码，可用于加工具有复杂三维曲面的零件
4、。 1.1 方便的特征实体造型 采用精确的特征实体造型技术，可将设计信息用特征术语来描述，简便而准确。通常的特征包括孔、槽、型腔、凸台、圆柱体、圆锥体、球体和管子等，CAXA制造工程师可以方便地建立和管理这些特征信息。实体模型的生成可以用增料方式，通过拉伸、旋转、导动、放样或加厚曲面来实现，也可以通过减料方式，从实体中减掉实体或用曲面裁剪来实现，还可以用等半径过渡、变半径过渡、倒角、打孔、增加拔模斜度和抽壳等高级特征功能来实现。 1.2 强大的NURBS自由曲面造型 CAXA制造工程师从线框到曲面，提供了丰富的建模手段。可通过列表数据、数学模型、字体文件及各种测量数据生成样条曲线，通过扫描、放
5、样、拉伸、导动、等距、边界网格等多种形式生成复杂曲面，并可对曲面进行任意裁剪、过渡、拉伸、缝合、拼接、相交和变形等，建立任意复杂的零件模型。通过曲面模型生成的真实感图，可直观显示设计结果。 1.3 灵活的曲面实体复合造型 基于实体的“精确特征造型”技术，使曲面融合进实体中，形成统一的曲面实体复合造型模式。利用这一模式，可实现曲面裁剪实体、曲面生成实体、曲面约束实体等混合操作，是用户设计产品和模具的有力工具。 1.4 CAXA制造工程师的特点 基于CAXA制造工程师的工艺加工过程CAXA制造工程师是一个曲面、实体 相结合的CADCAM一体化的国产CAM 软件，是一款基于三维的零件设计、制造和 分
6、析的软件包。 其制造功能模块主要具有以下特点：(1)数据的唯一性、相关性，即如果对 一个零件模型进行了修改，与此零件相关 的装配图、零件图等都会自动更新。 (2)具有强大的加工环境设计能力：能够模拟加工条件，建立三维的组装式夹 具装配、刀具装配和加工毛坯系列；采用图形交互式人机对话方式；有多种进刀方式，可自动生成加工刀具路径；能进行铣 削、镗削、钻削、车削、铰孔和线切割等多种加工。能图形化显示刀具路径；屏幕模拟实际切削过程，显示材料去除过程和进行刀具干涉检查；提供完整的工艺过程信息。可提供刀具装配、安装和使用信息，可提供夹具安装和使用信息以及机床的使用、工艺参数设置等信息。 2 优质高效的数控
7、加工 CAXA制造工程师将CAD模型与CAM加工技术无缝集成，可直接对曲面、实体模型进行一致的加工操作。支持轨迹参数化和批处理功能，明显提高工作效率。支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工质量。通用的后置处理可向任何数控系统输出加工代码。 2.1 两轴到三轴的数控加工功能，支持45轴加工 两轴到两轴半加工方式：可直接利用零件的轮廓曲线生成加工轨迹指令，而无需建立其三维模型；提供轮廓加工和区域加工功能，加工区域内允许有任意形状和数量的岛。可分别指定加工轮廓和岛的拔模斜度，自动进行分层加工。三轴加工方式：多样化的加工方式可以安排从粗加工、半精加工到精加工的加工工艺路线。45轴加工模块提供曲线加工、
8、平切面加工、参数线加工、侧刃铣削加工等多种45轴加工功能。标准模块提供23轴铣削加工。45轴加工为选配模块。 2.2 支持高速加工 本系统支持高速切削工艺，以提高产品精度，降低代码数量，使加工质量和效率大大提高。可设定斜向切入和螺旋切人等接近和切入方式，拐角处可设定圆角过渡，轮廓与轮廓之间可通过圆弧或S字型方式来过渡形成光滑连接，从而生成光滑刀具轨迹，有效地满足了高速加工对刀具路径形式的要求。 2.3 参数化轨迹编辑和轨迹批处理 CAXA制造工程师的“轨迹再生成”功能可实现参数化轨迹编辑。用户只需选中已有的数控加工轨迹，修改原定义的加工参数表，即可重新生成加工轨迹。CAXA制造工程师可以先定义
9、加工轨迹参数，而不立即生成轨迹。工艺设计人员可先将大批加工轨迹参数事先定义而在某一集中时间批量生成。这样，合理地优化了工作时间。 2.4 独具特色的加工仿真与代码验证 可直观、精确地对加工过程进行模拟仿真、对代码进行反读校验。仿真过程中可以随意放大、缩小、旋转，便于观察细节，可以调节仿真速度；能显示多道加工轨迹的加工结果。仿真过程中可以检查刀柄干涉、快速移动过程(G00)中的干涉、刀具无切削刃部分的干涉情况，可以将切削残余量用不同颜色区分表示，并把切削仿真结果与零件理论形状进行比较等。 2.5 加工工艺控制 CAXA制造工程师提供了丰富的工艺控制参数，可以方便地控制加工过程，使编程人员的经验得
10、到充分的体现。 2.6 通用后置处理 全面支持SIEMENS、FANUC等多种主流机床控制系统。CAXA制造工程师提供的后置处理器，无需生成中间文件就可直接输出G代码控制指令。系统不仅可以提供常见的数控系统的后置格式，用户还可以定义专用数控系统的后置处理格式。可生成详细的加工工艺清单，方便G代码文件的应用和管理。 2.7丰富流行的数据接口 CAXA制造工程师是一个开放的设计加工工具。它提供了丰富的数据接口，包括：直接读取市场上流行的三维CAD软件，如CATIA，ProENGINEER的数据接口；基于曲面的DXF和IGES标准图形接口，基于实体的STEP标准数据接口；Parasolid几何核心的
11、xT、xB格式文件；ACIS几何核心的SAT格式文伟面向快速成型设备的STL以及面向Internet和虚拟现实的VRML等接口。这些接口保证了于世界流行的CAD软件进行双向数据交换，使企业可以跨平台和跨地域地与合作伙伴实现虚拟产品开发和生产。 3 CAXA制造工程师在数控机床上进行零件加工工艺的分析与加工过程 CAXA 制造工程师在数控机床上进行工艺分析及加工的过程 CAXA 制造工程师软件具有卓越的实体造型、模具设计功能，是在 Windows 环境下运 行的 CAD/CAM 软件。软件提供了强大的线框造型、表面造型、实体造型等造型功能。 3.1 工件模型造型设计 利用CAXA制造工程师提供的
12、基本绘图指令：直线，圆弧以及椭圆线等功能和 拉伸、除料、孔制作等实体造型功能，可以将设计元素加工混合，进行三维加工数 据的建模，用曲线、曲面和实体表达实体工件。在对零件造型过程中，可以直接使 用软件提供的三维设计，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，完成满足数控加工的三维数据模型，实现复杂零件的三维实体造型设计。 3.2 加工方案设计 对以上零件的三维建模进行分析，按工艺方案的要求，根据零件毛坯、夹具装配之间空间几何关系，筛选最适用的加工方法。对实体造型进行进一步的工艺分析，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
13、三维实体面，再分析实体的组成情况，拟定刀具的进 入路径、切削路径、退出路径。 3.3 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制造工程师提供的曲面、导动、参数线、投影和等高等加工方法，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，通过快速图形显示，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及参数修改功能对相关轨迹进行编辑修改。运用轨迹仿真功能，即屏幕模拟实际切削过程，显示材料去除过程和进行刀
14、具干涉 检查、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。 3.4 生成G代码 数控编程的核心工作就是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。当加工轨迹生成后，按照当前机床类型的配置要求，把已经生成的刀具轨迹自动转化成合适的数控系统加工G代码，即CNC数控加工程序。不同的机床其数控系统是不尽相同的，不同 的数控系统其G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。利用软 件的加工工艺参数后置处理功能，可以通过对“后置处理设置”进行修改，使其 适用于机床数控系统的要求，或按机床规定
15、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，可根据需要自动生成加工工序 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，这样便于生产管理识别和加工工时的计算，并且还可通过直观的加工仿真和代码反读 来检验加工工艺和代码质量。 3.5 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，可以一次性地将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，就可以进行 在线DNC加工或单独加工了。 4 结束语 通过CAXA制造工程师的运用，缩短了数控加工时间，尤其对于像复杂轮廓加工、非圆曲面轮廓加工等，更能体现出高效、准确的优点，再也不用花费大量的时间去计算和输入那些庞大的数据了。CAM软件在数控加工中的应用越来越普遍，同时也显现出了它在数控加工中所占的地位越来越重。 参考文献： 1北京北航海尔软件有限公司Z.CAXA 制造工程师用户手册2006. 2.张宝林数控技术机械工业出版社 1995 3.李佳等 数控机床及应用 清华大学出版2001 4.陈明 刘刚 钟敬文CAXA 制造工程师-数控加工北京航空航天大学
