基于CAXA制造工程师的数控加工编程与仿真_朱传福

基于CAXA制造工程师的数控加工编程与仿真
朱传福
（无锡工艺职业技术学院，江苏宜兴214206）

CAD/CAM软件已经在机械制造业中得到了广泛的应用，使机械产品的加工效率和精度有了质的飞跃。其中最具有代表性的有：UG、Pro/E、HyperMill、Cimatron等。这些软件功能强大，价格也很昂贵，对用户的层次较高。CAXA制造工程师作为一款具有自主知识产权的国产CAD/CAM软件，可以完成三维实体建模和曲面建模；通过加工工艺参数和机床后置设定，可以对选定部分进行数控加工代码的自动生成；可以进行直观的加工仿真。为数控加工行业提供了从三维造型设计到数控加工代码生成、校验的一体化的全面的解决方案。1CAXA制造工程师的基本功能介绍1.1实体曲面结合（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。通常的特征有：孔、槽、型腔、凸台、圆柱体、球体等。（2）强大的NURBS自由曲面造型CAXA制造工程师引入了强大的NURBS自由曲面造型技术，提供扫描、放样、导动、直纹、等距、边界等功能生成NURBS曲面。（3）灵活的曲面实体复合造型基于实体的“精确特征造型”将曲面融合到实体造型中来。1.2优质高效的数控加工CAXA制造工程师快速高效的加工功能涵盖了从2～5轴的数控加工功能。可直接对曲面、实体模型进行一系列的加工操作。1.3最新技术的知识加工
可以将某类零件的加工步骤、使用刀具、工艺参数等
加工条件保存为规范化的模板，形成企业的标准工艺知
识库；以后类似零件的加工即可通过调用"知识加工"模
板来进行，以保证同类零件加工的一致性和规范化，并随
着企业各种加工工艺信息的数据积累，从而实现加工顺
序的标准化。
2基于CAXA制造工程师的数控加工步骤
CAXA制造工程师的使用流程如图1所示。
根据图1流程
图所示，我们可以
看出基于CAXA制
造工程师在数控加
工中主要包括以下
几个方面内容：首
先是根据零件图
纸，对零件进行造
型；其次是进行数
控加工工艺分析，
选用合适的加工方法并进行相关参数的设定；最后是加
工仿真，生成G代码及相关工艺性文件。下面结合可乐瓶
底的数控加工这一实例，进一步阐述基于CAXA制造工
程师的具体应用方法。
2.1可乐瓶底的实体造型
对待加工零件进行实体（CAXA制造工程师部分加
工功能也支持二维线架造型）造型是基于CAXA制造工
程师进行数控加工及仿真的基础及前提。图2所示可乐

摘要：
介绍了CAXA制造工程师的基本功能。结合可乐瓶底数控加工编程与仿真实例，阐述了CAXA制造工程师从

造型、刀具轨迹生成、仿真加工等一系列过程，特别在加工方式的具体选择上作了进一步的研究和探索，对提高零件加
工效率及精度有积极的作用。
关键词：
CAXA制造工程师；可乐瓶底；数控加工；仿真

中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1002－2333（2009）11－0103－02

NCMachiningProgrammingandSimulationBasedonCAXAME
ZHUChuan-fu
（WuxiInstituteofArts&.Technology,Yixing214206,China）
Abstract：ItintroducesthefunctionoftheCAXAMEandcombinedwiththesimulationaswellasNCmachining
applicativeexampleoftheColebottomofthebottle,describedCAXAMEfromthemodeling,toolpathgeneration,
simulationandmachiningaseriesofprocesses,especiallyintheprocessingmethodofthespecificchoicesmadefor
furtherresearchandexploration.Ithasapositiveeffectimprovethepartsprocessingefficiencyandaccuracy.
Keywords：CAXAME；NCmachining；colebottomofthebottle；simulation

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机械工程师2009年第11期

根据需要加工的部分
配置机床
分析图纸

根据图纸
用线架、曲面和实体表达工件
根据工件的形状
选择加工参数，产生加工轨迹

加工仿真
产生
输出NC代码文件

G代码

图1CAXA制造工程师使用流程图

制造业信息化
仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP
MANUFACTURINGINFORMATIZATION
󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁
瓶底造型是运用CAXA制造工程师自带的CAD模块建立的。2.2可乐瓶底的数控工艺分析合理确定数控加工工艺对实现优质高效和经济的数控加工具有非常重要的作用。其内容包括选择合适的机床、刀具、夹具、走刀路线、切削用量等，只有选择合适的工艺参数及切削策略才能获得较理想的加工效果。本例中可乐瓶底凹模材质为3Cr2W8V，且表面粗糙度要求较高；粗加工时选用D10r1球头刀，刀具的材料牌号选择为YW2。可乐瓶底的加工部位很多，结构也较复杂，凹模型腔的整体形状较为陡峭而且切削量很大，所以粗加工采用等高粗加工方式。然后我们采用参数线加工方式对凹模型腔中间曲面进行精加工。2.3等高线粗加工刀具轨迹可乐瓶底加工的第一项任务就是如何迅速地去除型腔中的余量，而数控铣、加工中心加工效率的高低，很大程度上取决于粗加工去余量的快慢。等高线粗加工可以把整个型腔根据编程者给定的参数，自动分为多层，而每一层中又相当于一个平面区域加工。它适用于平刀、球刀和带R的平刀。因此，它可以高效可靠地去除型腔内的余量，并可以根据精加工的要求，留出余量，为精加工打下一个好的基础。本例中等高线粗加工参数设置有以下几个注意点：第一切削模式为环切，因为本例可乐瓶底凹模本身就是一环形结构；第二由于可乐瓶底凹模加工面为曲面，为了不引起干涉，刀具类型选择球头刀；最后精加工余量一般0.5mm左右。图3所示为等高线粗加工轨迹。2.4参数线加工刀具轨迹本例内型腔表面为5张曲面。精加工可以采用多种方式，如参数线、等高线+等高线补加工、放射线加工等。下面仅以参数线加工为例介绍软件的使用方法，曲面的参数线加工要求曲面有相同的走向、公共的边界，点取位置要对应。选应用→轨迹生成→参数线加工弹出参数线加工参数表，按表中内容设置好刀具R5球刀、F进给速度等，按确定。按左下边的提示拾取曲面，当把鼠标移到型腔内部时，曲面自动被加亮显示，拾取同一高度的二张曲面后，按鼠标右键确认，根据左下边的提示，完成相应的工作，最后生成轨迹。图4所示为曲面参数线加工轨迹。2.5轨迹仿真、检验与修改生成可乐瓶底数控加工轨迹后，可用CAXA制造工程师自带的轨迹仿真功能来验证
所生成刀具轨迹的正确性，检验刀
具在加工过程中是否出现干涉，在
实体真实感仿真模拟加工过程中，
展示加工零件的任意截面，确保加
工正确无误。示例如图5所示。
2.6后置代码生成及数控加工
CAXA制造工程师提供的后置处理功能是非常灵活
和方便的，用户按机床规定的格式进行定制，即可方便地
生成和特定机床相匹配的加工代码。在软件窗口模式下
显示的刀具轨迹要变成可以进行数控加工的G代码，就
要进行所谓的后置处理。后置处理的目的是针对待定的
机床，结合已经设置好的机床配置，形成数控指令文件，
也就是G代码程序或NC程序。示例如图6所示。

生成G代码后，采用DNC加工方式，利用RS-232
串行接口，将计算机与机床连接。通过Winpcin或PCIN
等通讯软件将数控加工代码传输到数控机床，这样可以
很方便地进行数控加工了。
3结语
CAXA制造工程师提供了多种加工方式可供选择，很
多情况下，同一种零件可用不同的加工方式进行加工。究
竟用哪一种加工方式来生成轨迹，要根据所要加工形状的
具体特点，不能一概而论。最终加工结果的好坏，是一个综
合性的问题，它不单纯决定于程序代码的优劣，还决定于
加工的材料、刀具、加工参数设置、加工工艺、机床特点等
等，几种因素配合好了我们才能够得到最好的加工结果。
［参考文献］
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限公司，2005：2-10.
［2］陈志祥．CAXA制造工程师2006实用教程［M］．北京：电子工业
出版社，2009：281-283.
［3］潘志强，等．CAXA制造工程师2006实用教程［M］．北京：化学
工业出版社，2006：2-5.
［4］潘毅．CAXA模具设计与制造指导［M］．北京：清华大学出版社，
2004：80-88.
［5］杨伟群．数控工艺培训教程（数控铣部分）［M］．北京：清华大学
出版社，2006：50-67.（编辑明涛）

作者简介：朱传福（1982-），工学学士，研究方向为数控技术和CAD/CAM
技术应用。
收稿日期：2009-09-20

机械工程师2009年第11期
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图2可乐瓶底的
实体造型

图3等高线粗加工轨迹
图4参数线加工轨迹

图5轨迹仿真
图6后置代码生成

仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP
制造业信息化
MANUFACTURINGINFORMATIZATION