CAXA制造工程師對典型零件的多軸加工

何國旺

摘 要：數控加工中心多軸機床是一種技術及其自動化程度都很高的機電一體化加工設備，隨著多軸機床的廣泛應用與普及，越來越多的企業發現多軸運用循環功能編程可以一次裝夾加工完成需要經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形狀與位置精度高要求，所以對于懂得多軸加工編程的技術人才需求量也在不斷增加。本文是CAXA制造工程師對簡單的典型零件的多軸自動編程。

關鍵詞：自動編程；多軸加工；CAXA制造工程師

1 CAXA制造工程師的簡介

CAXA制造工程師是北航海爾軟件有限公司研制開發的全中文、面向數控銑床和加工中心的三維CAD/CAM軟件。它可以繪制任意復雜的圖形，可通過DWG、IGES等數據接口與其它系統交換數據。其不僅可以對二維圖形加工還可以對復雜三維圖形進行加工，當零件的復雜程度需要通過多軸來加工時，我們可以用CAXA制造工程師對程序進行后處理。CAXA 制造工程師后置處理完善，加工方式全面等諸多優勢深受各大企業技術人員的喜愛。

2 CAXA制造工程師的工藝加工過程

2.1 用CAXA制造工程師在數控機床上進行工藝分析

1）準備工作。在這個階段里，在滿足加工工藝方案的前提下，在計算機上完成機床參數設置，刀具排序、組裝、入庫（裝進刀具庫），夾具定位、建模等，其目的是建立一個滿足工藝要求的加工環境。

2）工件模型造型設計。示例如圖1

圖1

CAXA的模塊有很多，不同的零件采用對應的模塊不僅對零件的設計專一，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，而且還可以根據需求生成不同的刀路軌跡。如圖2：

對于此圖我們可以直接建造實體就可以進行加工。

3）加工方案設計。對以上零件的三維建模進行分析，按加工工藝方案的要求，根據毛坯、夾具之間的空間幾何關系及刀具特征和參數，篩選出最佳的加工方法。對實體造型進行進一步的工藝分析，根據加工的性質進行修改增補造型，根據加工的特點以及能力，確定需要加工的三維實體面，再對實體的組成情況進行分析，擬定刀具的進刀路徑、切削路徑、退刀路徑，找到刀具在運動中可能發生干涉的部位，并及時地對加工環境進行調整。

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

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

2.2 CAXA制造工程師參數的設定

1）平面粗加工參數的設定：由于CAXA制造工程師對于粗加工的余量能進行手動輸入，所以本例選用參數線粗加工分兩次進行加工。

選擇加工—粗加工—等高線精加工，對于第一次加工，具體的刀具參數、切削用量進行設置。

2）斜面的粗加工。對于斜面的粗加工就用到前面創建的坐標系了，根據圖素的要求我們還需要再進行一次坐標系的創建并設置參數，但是這里我們只需要通過陣列，選擇圓形陣列，數量是2.注意在陣列之前需要激活原始坐標系，這樣才能進行陣列，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。由于原始坐標系上粗加工結束，我們可以看出只需要在加工一個圓就可以了，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里面的加工精度改為0.001mm、加工余量改為0mm。

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

5）毛坯的設立。毛坯的定義有兩點方式、三點方式和參照模型。

6）模擬仿真加工。設置好刀具加工路徑后，利用CAXA數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，可用來檢測加工參數的設置是否合理、零件在實際加工中是否存在干涉，機床設備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設計要求。同時在數控模擬加工中，系統會給出有關加工過程的報告。這樣可以，可降低材料消耗，提高生產效率。

7）生成G代碼。數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，經后置處理產生程序。當加工軌跡生成后，按照當前的機床類型，把已經生成的刀具軌跡自動轉化成合適的加工G代碼，即CNC數控加工程序。但不同的機床其數控系統是不相同的，不同的數控系統其G代碼功能也不同，加工程序的格式也有所區別，所以我們要對G代碼進行后置處理，以對應于相應的機床。

8）G代碼傳輸和機床加工。生成的G代碼要傳輸給機床，如果程序量少而機床內存容量足夠的話，可以一次性地將程序傳輸給機床。如果程序量大，就需要DNC在線傳輸，將G代碼通過計算機接口與機床連通，在不占用機床系統內存的基礎上，來實現計算機直接控制機床加工的加工過程。

9）成品檢驗。加工后的成品可由技術人員檢驗。可能發現如下幾個加工問題：（a）振紋較大，分析原因：工件夾具加持剛性低，切削參數不合理。解決方案：設置工藝夾具，增大夾持面積，優化切削參數。

（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：可在下刀處預置工藝孔，且第一刀橫向切削時倍率打慢些，切削液澆灌充分。

（c）刀具磨損嚴重，出現燒刀，分析原因：切削液澆注不夠充分，切削參數不合理。解決方案：，查看切削液冷卻系統并 解決，優化切削參數。

3 CAXA制造工程師的使用心得

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

2） 如果圖紙標的圓直徑為60mm，畫圓輸半徑時可輸入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）一定要熟練運用快捷鍵，如F2-F9鍵、點工具切換、旋轉縮放等。

5）點拾取失敗時就要看點工具狀態，在軟件右下側。如果是圓心狀態那你想拾取一個直線的端點當然不可能了。

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

參考文獻

[1]《CAXA制造工程師實用教程》 化工工業出版社 彭志強

[2]《CAXA制造工程師實用教程》 清華大學出版社 北京交通大學出版社 劉穎