CAXA制造工程师软件在五轴定轴铣加工中的应用研究

刘艳申

(陕西工业职业技术学院, 陕西 咸阳 712000)

CAXA制造工程师软件在五轴定轴铣加工中的应用研究

刘艳申

(陕西工业职业技术学院, 陕西 咸阳 712000)

五轴加工的应用可大幅度提升数控机床的加工范围，但五轴加工零件并不是必须采用五轴联动才能完成。五轴定轴铣是五轴加工中比较常见的加工方式，其可以极大地简化五轴加工零件程序的编制。五轴定轴铣加工是通过改变主轴方向来实现的，利用CAXA制造工程师软件进行自动编程时，通过添加辅助坐标系，并将在辅助坐标系下生成的走刀路线在世界坐标系下生成G代码，形成最终的加工程序。

五轴定轴铣；CAXA制造工程师；自动编程

在数控铣削加工中，五轴加工改变了加工模式，增强了加工能力，提高了被加工零件的复杂程度和加工精度，解决了许多复杂零件的加工难题[1]，但五轴加工并不一定就是需要进行五轴联动加工。由于三轴加工具有操作简单、编程简单和易于控制等特点，因此很多五轴加工零件都是通过五轴定轴铣的方式将五轴加工转换为类似的三轴加工。

五轴联动机床是在3个线性坐标轴(X、Y、Z)的基础上再增加2个旋转坐标轴，以实现零件的五轴加工。五轴定轴铣加工是指在五轴机床上将2个旋转轴按照需求旋转一定角度，一般为刀具垂直或者平行被加工工件表面，让加工过程类似于三轴加工。

CAXA制造工程师是国产比较知名的CAD/CAM软件，在历次全国数控技能大赛中被指定作为官方的参赛软件，其可以完成数控铣削(包含加工中心)从零件造型设计、选择合适的加工方案到生成加工程序的三轴到五轴联动加工的自动编程任务。

1 多面体零件造型

图1 线框图绘制

图2 建立辅助坐标系

图3 曲面生成 图4 多面体生成

7)以坐标系2中的XY平面作为草绘平面，绘制1个半径为30 mm的半圆，半圆的定位位置在坐标系2中的坐标值为(0，45，0)；利用旋转除料方式得出半圆形凹槽，如图5所示。在斜面上自行定义刻字的内容和位置，如图6所示。

图5 放样体及半圆槽生成 图6 创建文字

2 编写多面体零件的加工程序

五轴定轴铣的零件在编程过程中需增加辅助坐标系，该辅助坐标系中Z轴的设定应能保证采用三轴加工可完整、正确和高效地加工出所需的加工部位。毛坯设定为200 mm×200 mm×130 mm的长方体。

2.1 含放样体斜面加工

激活坐标系1。由于在坐标系1中放样体及其上下面为三轴加工内容，因此其加工可采用等高线粗加工(采用立铣刀)、平面精加工(采用立铣刀)和等高精加工(采用R3球头铣刀)来完成。在等高线粗加工[2]的“区域参数”中，选择三角形斜面的3条边作为加工的边界，设置刀具中心和加工边界的关系为“重合”。含放样体斜面加工走刀路线及实体仿真如图7所示。

图7 含放样体斜面加工走刀路线及实体仿真

2.2 含半圆槽斜面及半圆槽加工

激活坐标系2。采用等高线粗加工(采用立铣刀)、平面精加工(采用立铣刀)和等高精加工(采用R3球头铣刀)实现含半圆槽斜面及半圆槽加工。等高线粗加工参数设置参照含放样体斜面的参数设置。半圆槽斜面加工走刀路线及实体仿真如图8所示。

图8 半圆槽斜面加工走刀路线及实体仿真

2.3 带字斜面加工及刻字

在带字斜面上创建坐标系3。采用等高线粗加工(采用立铣刀)和平面精加工(采用立铣刀)完成斜面加工，采用多轴加工中的“单线体刻字”(采用雕刻刀)完成刻字加工。含字斜面加工走刀路线及实体仿真如图9所示。

图9 含字斜面加工走刀路线及实体仿真

加工中所用的立铣刀直径和切削用量等参数可根据实际情况设置，但在该例中，球头刀直径不能随意设置，以免造成零件不能完整加工。

2.4 后置处理生成加工程序

激活世界坐标系，选择合适的数控系统生成加工程序[3]。需要注意的是一定要设置“五轴定向铣选项”(见图10)。对刀时应按照CAXA制造工程师软件上世界坐标系和工件的位置关系来进行。对于“假五轴”(不具备RTCP或者RPCP功能)的机床，因其操作较复杂，生成程序之前应先在数控机床上安装毛坯，将工件坐标系定义在2个旋转轴的交点处，测出摆长后，返回CAXA制造工程师软件中，重新设置生成程序的坐标系。加工程序如图11所示。

图10 定向铣选项

图11 加工程序

3 结语

在五轴定轴铣加工自动编程时，利用CAXA制造工程师软件，通过设置辅助的坐标系来限制主轴轴线与被加工位置始终成一定角度，在这个辅助坐标系下自动编程时可以采用常规三轴的加工策略去实现。由于设置该坐标系只起到改变主轴轴线方向的作用，并不是装夹的坐标系，因此最终生成加工程序时，应先激活世界坐标系，并将世界坐标系作为装夹坐标系来生成加工程序，这样在辅助坐标系下得到的走刀路线生成的加工程序中，会按照辅助坐标系和世界坐标系的关系添加主轴旋转指令，在加工时主轴就会在旋转指令的作用下自动旋转到合适的方向进行正确的加工。

[1] 钱华勇. CAXA制造工程师软件在常见曲面造型中的应用[J].机械工程师，2014(9):67.

[2] 王晓霞，梁国勇，李焱，等. 基于CAXA制造工程师的复杂曲面数控加工[J].煤矿机械，2013(7):133-135.

[3] 杨明珠. CAXA制造工程师在数控加工中的应用[J].机械工程师，2014(1):72-73.

责任编辑马彤

ResearchonApplicationofAxisMillingofCAXAManufacturingEngineerinFive-axis

LIU Yanshen

(Shaanxi Polytechnic Institute，Xianyang 712000，China)

Five-axis machining makes the range of CNC machining greatly enhance. Five axis machining parts does not necessarily have to use five-axis linkage to complete, five shafts fixed milling is relatively common processing method of five axis machining, which can greatly simplify the programming of five axis machining parts. Five shafts fixed milling spindle automatic programming need to change direction to realize, is achieved by adding the auxiliary coordinate system can take the form of CAXA manufacturing engineer software, resulting in the auxiliary coordinate system of the moving path to generate G-code in the world coordinate system for machine tools.

five-axis fixed axis milling，CAXA manufacturing engineer，automatic programming

TH 164

：A

刘艳申(1981-)，男，讲师，主要从事数控技术等方面的教学与研究。

2014-08-18