計算機輔助制造軟件在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用

王曉麗

摘要：伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，以計算機為平臺開發(fā)出很多專業(yè)的應(yīng)用軟件，極大地提高了各行各業(yè)的工作效率。計算機技術(shù)也在機械制造行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，以CAXA制造工程師軟件為例，詳細(xì)介紹了其顯著的特點及其在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計算機輔助制造軟件;數(shù)控技術(shù);零件加工;軟件應(yīng)用

中圖分類號：TG659

文獻標(biāo)識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.10.071

普通機床加工通過手動操作機床完成零件的加工，零件的各種精度及表面粗糙度是否能達到要求受工人技術(shù)水平的制約。這一現(xiàn)狀已滿足不了形狀復(fù)雜多樣、精度要求高、一般加工設(shè)備難以加工出的零件加工需要。為了解決這一問題，數(shù)控技術(shù)應(yīng)運而生。近年來，數(shù)控技術(shù)在航天制造、模具制造、汽車制造、機械制造等行業(yè)快速發(fā)展，一些新方法、新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在國家的經(jīng)濟發(fā)展中起到了舉足輕重的作用。

1 計算機輔助制造軟件開發(fā)的背景

1.1 手工編程

根據(jù)設(shè)計人員提供的零件圖，編程人員編寫數(shù)控機床認(rèn)識的數(shù)控程序，然后把數(shù)控程序?qū)懭霐?shù)控機床。數(shù)控機床根據(jù)寫入的代碼驅(qū)動主運動系統(tǒng)和進給運動，將零件加工出來。這種編程方法適用于加工形狀簡單、計算量小、程序段數(shù)不多的零件，采用該編程較容易，而且經(jīng)濟、及時。

1.2 自動編程

數(shù)控程序的編制主要是對零件輪廓各個節(jié)點的計算。對于簡單的零件，人工計算沒問題，但是對于復(fù)雜的帶曲面的零件，人工計算其節(jié)點就較困難。為了解決手工編程存在的問題，計算機輔助制造軟件應(yīng)運而生。進入21世紀(jì)以來，中國的綜合國力和先進技術(shù)的創(chuàng)新能力都得到了空前的發(fā)展。計算機輔助制造軟件在機械、教育和科研領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2 計算機輔助制造軟件顯著的特點

以北京數(shù)碼大方科技股份有限公司CAXA制造工程師軟件為例，介紹其顯著的特點。

該軟件具有豐富的CAD功能，利用繪制零件的各種命令及其豐富的捕捉功能，準(zhǔn)確地繪制出所需的各種零件圖，代替人工完成原先有些人工無法完成的節(jié)點計算工作。這樣不僅提升了計算的準(zhǔn)確性，同時還大大提高了工作效率。

該軟件具有豐富的CAM功能，利用提供的多種刀具軌跡，結(jié)合繪制好的零件圖，選擇與加工零件相適應(yīng)的刀具軌跡。正確填寫相應(yīng)的加工參數(shù)、加工刀具、切削用量等一些參數(shù)，最終生成按照加工工藝安排的各種加工軌跡。

該軟件具有豐富的線框仿真和實體仿真功能。線框仿真具有二維模擬功能.可以模擬已生成的加工軌跡路徑，清晰地看出加工零件真實的大小。對于初學(xué)者來說，分辨輪廓參數(shù)補償“ON”“TO”“PAST”是最直觀的方法。實體仿真功能具有三維模擬功能，可以對已生成的加工軌跡進行實體加工仿真，并校驗生成的零件與實際加工零件是否一致。如果一致，進行下一步的工作;如果不一致，就要修改相應(yīng)的參數(shù)，直到與實際加工的零件一致為止。其顯著特點是非常直觀，能夠看出最終加工出的零件模樣。

該軟件具有生成G代碼的功能，這是學(xué)習(xí)該軟件的最終目的。生成與加工零件相適應(yīng)的加工代碼，利用DNC功能，直接把生成的加工代碼傳人機床。

該軟件具有工藝清單功能，每個加工軌跡零件尺寸的大小，所使用刀具的尺寸，相應(yīng)的加工參數(shù)、主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進給量、背吃刀量，每步所使用的加工時間，所有加工軌跡全部加工時間都一一詳細(xì)列出。根據(jù)這一功能，使用者就可以動態(tài)地調(diào)整加工工藝方案。

該軟件與原先的手工編程、手動輸入程序相比，無論是工作的效率上，還是整體零件編程的容易程度上，都使從業(yè)人員從繁重的勞動中得以解放。從生產(chǎn)的安全性來說，傳統(tǒng)的手工編程、程序的校驗是生產(chǎn)過程的重中之重，對操作人員來說是一件極其費神勞心的工作，給安全生產(chǎn)帶來了隱患。但是利用自動編程軟件，這些問題都已經(jīng)在操作的規(guī)程中化險為夷了，給我們的安全生產(chǎn)提供了有利的保障。

3 計算機輔助制造軟件的應(yīng)用

為提高企業(yè)的競爭力，對于復(fù)雜零件的加工，建議使用計算機輔助制造軟件，這已成為很多企業(yè)急需解決的一個重要問題。很多企業(yè)花費大量的人力、財力選派相關(guān)的人員進行培訓(xùn)，為企業(yè)提供有力的技術(shù)力量，為企業(yè)更進一步的發(fā)展保駕護航。對于2.5軸零件的加工，CAXA制造工程師軟件較容易掌握，這里就不再贅述。下面以加工一曲面為例來進行講解，希望對所學(xué)者有所幫助。

CAXA制造工程師軟件可以構(gòu)建三種造型，分別是實體造型、曲面造型和線架造型。為了滿足不同的零件造型加工，這幾種造型的使用往往是相互交叉融合的。以加工支撐板零件（見圖1）中的曲面為例，其造型過程如下：①構(gòu)造基準(zhǔn)面，選擇與平面XY等距，與其相反，構(gòu)造出基準(zhǔn)面;②以構(gòu)造好的基準(zhǔn)面為草圖面，進入草圖，按照圖中所給尺寸繪制矩形，繪制后進行帶有錐度的實體拉伸增料;③對拉伸增料實體進行實體過渡（見圖2）;④選擇曲線生成欄中的相關(guān)線（見圖3），點擊命令菜單中的實體邊界選項，選擇構(gòu)造好的實體上下邊界，為生成曲面做準(zhǔn)備;⑤選擇曲面生成欄中的直紋曲面，依次按照順序點擊實體相應(yīng)上下邊界線，生成8個直紋曲面（見圖4）;⑥利用線面編輯欄中的線面縫合，把生成的8個曲面縫合成一個大曲面（見圖5）。

在整個造型過程中，三種造型方式相互融合，最終生成加工所需要的曲面。

利用CAXA制造工程師軟件可以生成零件加工程序，利用生成的曲面生成刀具軌跡（見圖6），經(jīng)實體仿真準(zhǔn)確無誤后，生成加工程序，利用DNC在線加工功能，將程序?qū)藬?shù)控機床，最終把零件加工出來，加工工件的精度可以達到0.001 mm。實體仿真效果見圖7。

4 結(jié)束語

通過以上加工曲面的實例，CAD/CAM軟件在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢顯而易見，這是手工編程很難達到的。因此，該軟件已成為眾多機械制造類加工技術(shù)人員必須掌握的一門技術(shù)。