隨著現(xiàn)代機械行業(yè)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助制造(CAM)軟件在數(shù)控加工中應(yīng)用越來越廣泛，使機械產(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削兩大類，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)備越來越多。目前最常見的四軸加工中心通常是在標準三軸加工中心的機床上增加A 軸的旋轉(zhuǎn)，從而在進行銑削加工的同時，對零件在A 軸的方向上進行加工，典型加工零件見圖1所示。

　　四軸零件在進行CAM編程過程中，采用手工編程的方法，進行相關(guān)點位的計算會非常困難，因此必須借助計算機技術(shù)，通過CAM軟件進行編程。CAXA制造工程師2008軟件在標準三軸的基礎(chǔ)上，配置有四軸和五軸的加工功能，為國內(nèi)用戶提供了較為實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CAXA制造工程師2008軟件進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，進行圖形矢量化(見圖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、放樣和掃描等實體造型功能，進行三維加工數(shù)據(jù)的建模，用曲線、曲面和實體表達工件。在對零件造型過程中，可以直接使用三維設(shè)計，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，實現(xiàn)CAD數(shù)據(jù)的準確交換，完成滿足數(shù)控加工的三維數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)復(fù)雜零件的三維實體造型設(shè)計。在制造工程師軟件中，繪制圓柱體輪廓如圖4所示。

　　(3)通過數(shù)據(jù)接口，讀入矢量化線條如圖5所示。

　　(4)利用CAXA制造工程師軟件對圖形進行位置調(diào)整，調(diào)用線面映射工具進行圓柱投影，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行四軸加工。在本零件加工中，只需要通過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)置過程如下。

　　(1)使用四軸曲線加工工具進行設(shè)置，如圖7所示。

　　(2)設(shè)置參數(shù)。針對特定的機床，結(jié)合已經(jīng)設(shè)置好的機床配置，對數(shù)據(jù)格式、編程方式、圓弧控制和刀具等進行設(shè)置，并在加工過程中對實體造型進行進一步的工藝分析，根據(jù)加工性質(zhì)修改增補造型，根據(jù)加工特點以及加工能力，確定需要加工的三維實體面，再分析實體的組成情況，擬定刀具的進入路徑、切削路徑和退出路徑。對刀具在運動中可能發(fā)生干涉的部位，及時地進行加工環(huán)境調(diào)整，如圖8所示。

　　(3)根據(jù)加工零件的形狀特點及工藝要求，利用CAXA制造工程師中提供的曲面、導(dǎo)動、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)和要求進行加工，加工結(jié)果如圖9所示。

　　(4)仿真校驗。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，對相關(guān)軌跡進行編輯和修改。運用軌跡仿真功能，即可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，檢驗生成的刀具軌跡是否滿足要求，查看切削后的工件截面，確保不會出現(xiàn)過切，如圖10所示。

　　(5)后置處理。在仿真校驗無誤的情況下，針對機床結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的不同，需要針對性地進行后置設(shè)置，CAXA制造工程師軟件中，提供了常見機床的后置處理設(shè)置，根據(jù)設(shè)備的不同，軟件也提供了進行用戶設(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，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。當加工軌跡生成后，按照當前機床類型的配置要求， 把已經(jīng)生成的刀具軌跡自動轉(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G代碼進行后置處理，以對應(yīng)于相應(yīng)的機床。利用軟件的加工工藝參數(shù)后置處理功能，可以通過對“后置處理設(shè)置”進行修改，使其適用于機床數(shù)控系統(tǒng)的要求，或按機床規(guī)定的格式進行定制。定制后，可以保存設(shè)置，用于今后與此類機床匹配需要。通過后置設(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，自動生成加工工序單，程序會根據(jù)加工軌跡編制中的各項參數(shù)，自動計算各項加工工步的加工時間，這非常便于生產(chǎn)管理識別和加工工時的計算。我們還可通過直觀的加工仿真和代碼反讀來檢驗加工工藝和代碼的質(zhì)量。

　　(7)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(nèi)存容量允許的話，可以一次性地將G代碼程序傳輸給機床。如果程序量巨大，就需要進行DNC在線傳輸，將G代碼通過計算機標準接口直接與機床連通，在不占用機床系統(tǒng)內(nèi)存的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)計算機直接控制機床的加工過程。機床根據(jù)接收到的G代碼加工程序，就可進行在線DNC加工或單獨加工了。

　　三、結(jié)束語

　　使用CAXA制造工程師軟件對四軸零件進行加工，不僅可以提高零件的加工精度，而且與使用手工編程相比，輔助加工時間也大大縮短。

　　我們在數(shù)控加工中，通過對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和輸入的時間。由于計算機編程技術(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或不便于檢測造成的損失，取得了很好的經(jīng)濟效益。