隨著現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件在數(shù)控加工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，使機(jī)械產(chǎn)品的加工效率和精度產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。目前在機(jī)械加工行業(yè)中用到的加工中心，按其加工工序分為鏜銑和車(chē)削兩大類(lèi)，按控制軸數(shù)可分為三軸、四軸、五軸或多軸加工中心。

　　但是隨著機(jī)械加工精度的要求和零件的復(fù)雜性的變化，四軸和多軸加工設(shè)備越來(lái)越多。目前最常見(jiàn)的四軸加工中心通常是在標(biāo)準(zhǔn)三軸加工中心的機(jī)床上增加A 軸的旋轉(zhuǎn)，從而在進(jìn)行銑削加工的同時(shí)，對(duì)零件在A 軸的方向上進(jìn)行加工，典型加工零件見(jiàn)圖1所示。

　　四軸零件在進(jìn)行CAM編程過(guò)程中，采用手工編程的方法，進(jìn)行相關(guān)點(diǎn)位的計(jì)算會(huì)非常困難，因此必須借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)CAM軟件進(jìn)行編程。CAXA制造工程師2008軟件在標(biāo)準(zhǔn)三軸的基礎(chǔ)上，配置有四軸和五軸的加工功能，為國(guó)內(nèi)用戶(hù)提供了較為實(shí)用的操作界面和加工策略，下面就以回轉(zhuǎn)體零件圖形雕刻(如圖2所示)為例，分析典型的四軸零件通過(guò)CAXA制造工程師2008軟件進(jìn)行造型和編程加工的應(yīng)用。

　　一、零件造型

　　(1)根據(jù)已有圖片的電子文件，進(jìn)行圖形矢量化(見(jiàn)圖3)，并將其矢量化的文件保存為exb、dwg或dxf等格式。

　　(2)利用CAXA-CAD提供的直線、圓弧，以及樣條線等平面建圖功能和拉伸、去料、放樣和掃描等實(shí)體造型功能，進(jìn)行三維加工數(shù)據(jù)的建模，用曲線、曲面和實(shí)體表達(dá)工件。在對(duì)零件造型過(guò)程中，可以直接使用三維設(shè)計(jì)，也可以利用兩維制圖中的參數(shù)線等元素，引入到CAXA建模中，實(shí)現(xiàn)CAD數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確交換，完成滿(mǎn)足數(shù)控加工的三維數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)。在制造工程師軟件中，繪制圓柱體輪廓如圖4所示。

　　(3)通過(guò)數(shù)據(jù)接口，讀入矢量化線條如圖5所示。

　　(4)利用CAXA制造工程師軟件對(duì)圖形進(jìn)行位置調(diào)整，調(diào)用線面映射工具進(jìn)行圓柱投影，再將矢量化后的線條投影到零件主體圓柱面上，完成零件造型所示，結(jié)果如圖6所示。

　　二、CAM編程

　　對(duì)零件造型完成后，調(diào)用CAXA制造工程師四軸加工工具，按工藝方案的要求，根據(jù)零件毛坯、夾具裝配之間空間幾何關(guān)系及刀具特征和參數(shù)，篩選最適用的加工方法進(jìn)行四軸加工。在本零件加工中，只需要通過(guò)控制刀具的直徑和走刀次數(shù)和深度就能夠在圓柱面上加工出需要的造型。相關(guān)參數(shù)設(shè)置過(guò)程如下。

　　(1)使用四軸曲線加工工具進(jìn)行設(shè)置，如圖7所示。

　　(2)設(shè)置參數(shù)。針對(duì)特定的機(jī)床，結(jié)合已經(jīng)設(shè)置好的機(jī)床配置，對(duì)數(shù)據(jù)格式、編程方式、圓弧控制和刀具等進(jìn)行設(shè)置，并在加工過(guò)程中對(duì)實(shí)體造型進(jìn)行進(jìn)一步的工藝分析，根據(jù)加工性質(zhì)修改增補(bǔ)造型，根據(jù)加工特點(diǎn)以及加工能力，確定需要加工的三維實(shí)體面，再分析實(shí)體的組成情況，擬定刀具的進(jìn)入路徑、切削路徑和退出路徑。對(duì)刀具在運(yùn)動(dòng)中可能發(fā)生干涉的部位，及時(shí)地進(jìn)行加工環(huán)境調(diào)整，如圖8所示。

　　(3)根據(jù)加工零件的形狀特點(diǎn)及工藝要求，利用CAXA制造工程師中提供的曲面、導(dǎo)動(dòng)、參數(shù)線、投影和等高等加工方法，拾取需要加工的曲線輪廓， 輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)和要求進(jìn)行加工，加工結(jié)果如圖9所示。

　　(4)仿真校驗(yàn)。加工軌跡生成后，利用刀位編輯、軌跡的連接和打斷編輯以及參數(shù)修改等功能，對(duì)相關(guān)軌跡進(jìn)行編輯和修改。運(yùn)用軌跡仿真功能，即可屏幕模擬實(shí)際切削過(guò)程，顯示材料去除過(guò)程和進(jìn)行刀具干涉檢查，檢驗(yàn)生成的刀具軌跡是否滿(mǎn)足要求，查看切削后的工件截面，確保不會(huì)出現(xiàn)過(guò)切，如圖10所示。

　　(5)后置處理。在仿真校驗(yàn)無(wú)誤的情況下，針對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的不同，需要針對(duì)性地進(jìn)行后置設(shè)置，CAXA制造工程師軟件中，提供了常見(jiàn)機(jī)床的后置處理設(shè)置，根據(jù)設(shè)備的不同，軟件也提供了進(jìn)行用戶(hù)設(shè)置的區(qū)域，如圖11所示。

　　(6)生成代碼。數(shù)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(diǎn)，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。當(dāng)加工軌跡生成后，按照當(dāng)前機(jī)床類(lèi)型的配置要求， 把已經(jīng)生成的刀具軌跡自動(dòng)轉(zhuǎn)化成合適的數(shù)控系統(tǒng)加工G代碼，即CNC數(shù)控加工程序。但不同的機(jī)床其數(shù)控系統(tǒng)是不盡相同的，不同的數(shù)控系統(tǒng)其G代碼功能不同，加工程序的格式也有所區(qū)別，所以要對(duì)G代碼進(jìn)行后置處理，以對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的機(jī)床。利用軟件的加工工藝參數(shù)后置處理功能，可以通過(guò)對(duì)“后置處理設(shè)置”進(jìn)行修改，使其適用于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的要求，或按機(jī)床規(guī)定的格式進(jìn)行定制。定制后，可以保存設(shè)置，用于今后與此類(lèi)機(jī)床匹配需要。通過(guò)后置設(shè)置工具，生成加工需要的G代碼。

　　G代碼生成后，可根據(jù)需要，自動(dòng)生成加工工序單，程序會(huì)根據(jù)加工軌跡編制中的各項(xiàng)參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算各項(xiàng)加工工步的加工時(shí)間，這非常便于生產(chǎn)管理識(shí)別和加工工時(shí)的計(jì)算。我們還可通過(guò)直觀的加工仿真和代碼反讀來(lái)檢驗(yàn)加工工藝和代碼的質(zhì)量。

　　(7)G代碼傳輸和機(jī)床加工。生成的G代碼要傳輸給機(jī)床，如果程序量少而機(jī)床內(nèi)存容量允許的話，可以一次性地將G代碼程序傳輸給機(jī)床。如果程序量巨大，就需要進(jìn)行DNC在線傳輸，將G代碼通過(guò)計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口直接與機(jī)床連通，在不占用機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)存的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)直接控制機(jī)床的加工過(guò)程。機(jī)床根據(jù)接收到的G代碼加工程序，就可進(jìn)行在線DNC加工或單獨(dú)加工了。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　使用CAXA制造工程師軟件對(duì)四軸零件進(jìn)行加工，不僅可以提高零件的加工精度，而且與使用手工編程相比，輔助加工時(shí)間也大大縮短。

　　我們?cè)跀?shù)控加工中，通過(guò)對(duì)CAXA制造工程師軟件的應(yīng)用，大大地縮短了加工中程序的編寫(xiě)和輸入的時(shí)間。由于計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的應(yīng)用，刀具路徑的密度就可以合理增大，這就保證了加工精度及零件表面質(zhì)量。CAXA制造工程師的應(yīng)用減少了程序因手寫(xiě)或不便于檢測(cè)造成的損失，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。