CAXA在數控加工中的應用

【摘 要】CAM自動編程軟件出現以來，CAM技術 發展迅速，圖形處理功能有了很大增強，硬件平臺價格大幅下降，同時，CAD/CAM軟件技術也日益成熟。這使得直接將零件的幾何體信息轉變為數控加工程序的國產CAD/CAM軟件——CAXA制造工程師得以推廣和應用，本文論述了CAXA制造工程師在數控加工中的應用。

【關鍵詞】CAXA制造工程師；數控加工；編程；數字化生產

1.數控加工生產現狀

數控加工經歷了半個世紀的發展已成為應用于當代各個制造領域的先進制造技術。數控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質量精度及加工時間誤差精度；二是加工質量的重復性，可以穩定加工質量，保持加工零件質量的一致。目前，許多工廠常用二維設計軟件進行基于2D的平面圖零件設計，然后由工藝人員或程序員按3D概念，直接以G代碼或APT語言進行NC編程。這種方法適用于一般簡單零件的平面加工、直線加工、回轉體加工及點位加工。但對于幾何形狀復雜、夾具裝配復雜，特別是對非圓曲面的加工，傳統的手工編程方法就顯得復雜、煩瑣，且易于出錯，難于檢查，也就不能充分發揮數控機床的功能。

2.CAXA在數控加工的應用

2.1可以方便的特征實體造型

CAXA采用精確的特征實體造型技術，可將設計信息用特征術語來描述，簡便而準確。通常的特征包括孔、槽、型腔、凸臺、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。實體模型的生成可以用增料方式，通過拉伸、旋轉、導動、放樣或加厚曲面來實現，也可以通過減料方式，從實體中減掉實體或用曲面裁剪來實現，還可以用等半徑過渡、變半徑過渡、倒角、打孔、增加拔模斜度和抽殼等高級特征功能來實現。

CAXA從線框到曲面，提供了豐富的建模手段。可通過列表數據、數學模型、字體文件及各種測量數據生成樣條曲線，通過掃描、放樣、拉伸、導動、等距、邊界網格等多種形式生成復雜曲面，并可對曲面進行任意裁剪、過渡、拉伸、縫合、拼接、相交和變形等，建立任意復雜的零件模型。通過曲面模型生成的真實感圖，可直觀顯示設計結果。

2.2可實現優質高效的數控加工

CAXA是一個曲面、實體相結合的CAD/CAM一體化的國產CAM 軟件，是一款基于三維的零件設計、制造和分析的軟件包。其制造功能模塊主要具有以下特點：（1）數據的唯一性、相關性，即如果對一個零件模型進行了修改，與此零件相關的裝配圖、零件圖等都會自動更新。（2）具有強大的加工環境設計能力：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對話方式；有多種進刀方式，可自動生成加工刀具路徑；能進行銑削、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；屏幕模擬實際切削過程，顯示材料去除過程和進行刀具干涉檢查；提供完整的工藝過程信息。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床的使用、工藝參數設置等信息。

CAXA將CAD模型與CAM加工技術無縫集成，可直接對曲面、實體模型進行一致的加工操作。支持軌跡參數化和批處理功能，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量。通用的后置處理可向任何數控系統輸出加工代碼。可實現兩軸到三軸的數控加工功能，支持4—5軸加工。

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

CAXA“軌跡再生成”功能可實現參數化軌跡編輯。用戶只需選中已有的數控加工軌跡，修改原定義的加工參數表，即可重新生成加工軌跡。便于工藝設計人員修改和優化設計。

2.3具有獨具特色的加工仿真與通用后置處理功能

CAXA可直觀、精確地對加工過程進行模擬仿真、對代碼進行反讀校驗。仿真過程中可以隨意放大、縮小、旋轉，便于觀察細節，可以調節仿真速度；能顯示多道加工軌跡的加工結果。仿真過程中可以檢查刀柄干涉、快速移動過程（G00）中的干涉、刀具無切削刃部分的干涉情況，可以將切削殘余量用不同顏色區分表示，并把切削仿真結果與零件理論形狀進行比較等。

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

2.4網絡DNC可以方便合理的搭建數字化車間

CAXA網絡DNC系統使用國內制造的智能終端，增加了大量串口傳輸的功能，提高了傳輸的穩定性和安全性的串口服務器。當機床的請求加工傳遞到DNC通信軟件后，DNC通信軟件會將加工代碼迅速以10/100兆甚至更高的速度發送到智能終端，再由智能終端和機床進新低速串口在線加工。當機床緩沖區滿時，整條鏈路不用發生反應，僅僅是智能終端反應即可。這樣，單臺DNC通信服務器可并行處理的機床數量大大提高，網絡資源占用量大大減低。

CAXA網絡DNC系統完全支持Fanuc、Siemens、Mazak、NUM、Mitsubishi、Toshiba、Heidenhain、Fagor及Agie等各種控制系統；能夠提供有線、無線、電力及混合等多種接入方式，以適應企業后續發展，完全支持網口、標準RS232口數控機床的混合通信。

CAXA網絡DNC管理模塊采用TEAMVAULT作為內核，是新一代的集成化并可擴展的數控車間管理解決方案。用于用戶權限管理、文檔版本管理、流程管理、系統恢復/自動備份、系統設置、結構管理、任務流程處理、檢索工具和機床名映射等。支持開放型數據庫，對數控程序的各種信息：程序號、圖號、零件號、機床和用戶信息等進行數據庫管理。在網絡DNC系統中有產品結構樹、設備結構樹和文檔結構樹，以便對車間的設備和文檔進行分類管理；在文檔結構樹節點下可放置各類文檔。產品各節點可定義各類屬性，如零部件號、名稱、自制件及標準件等。CAXA網絡DNC具有多級混合權限安全控制，可以按企業結構樹、角色、用戶和目錄結構（產品/機床）進行權限管理。具有靈活、完善的系統權限管理功能，按照工作職責設置系統管理員、數據管理員、編程員、審核人員、批準人員和機床操作員等角色，并且針對不同的用戶由系統管理員設定不同的使用權限。

總之，通過CAXA搭建的數字化生產實現了機床的網絡化管理 、實現了設計和生產數據的統一性、完善了設計生產的流程化管理 、通過日志的管理保證每一步過程都有據可依、有效地提高了企業的生產效率。CAXA在數控加工中的應用越來越普遍，同時也顯現出了它在數控加工中所占的地位越來越重。

【參考文獻】

[1]北京北航海爾軟件有限公司[Z].CAXA.制造工程師用戶手冊，2006.

[2]陳明，劉剛，鐘敬文.CAXA制造工程師—數控加工.北京航空航天大學，2006.