CAXA制造工程师对典型零件的多轴加工

何国旺

摘 要：数控加工中心多轴机床是一种技术及其自动化程度都很高的机电一体化加工设备，随着多轴机床的广泛应用与普及，越来越多的企业发现多轴运用循环功能编程可以一次装夹加工完成需要经过三轴多次装夹加工完成的零件，这样可以很好的保证到零件对形状与位置精度高要求，所以对于懂得多轴加工编程的技术人才需求量也在不断增加。本文是CAXA制造工程师对简单的典型零件的多轴自动编程。

关键词：自动编程；多轴加工；CAXA制造工程师

1 CAXA制造工程师的简介

CAXA制造工程师是北航海尔软件有限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。它可以绘制任意复杂的图形，可通过DWG、IGES等数据接口与其它系统交换数据。其不仅可以对二维图形加工还可以对复杂三维图形进行加工，当零件的复杂程度需要通过多轴来加工时，我们可以用CAXA制造工程师对程序进行后处理。CAXA 制造工程师后置处理完善，加工方式全面等诸多优势深受各大企业技术人员的喜爱。

2 CAXA制造工程师的工艺加工过程

2.1 用CAXA制造工程师在数控机床上进行工艺分析

1）准备工作。在这个阶段里，在满足加工工艺方案的前提下，在计算机上完成机床参数设置，刀具排序、组装、入库（装进刀具库），夹具定位、建模等，其目的是建立一个满足工艺要求的加工环境。

2）工件模型造型设计。示例如图1

图1

CAXA的模块有很多，不同的零件采用对应的模块不仅对零件的设计专一，而且刀路生成的也很好。刀路不仅美观而且抬刀还少，这样不仅加工效率高，而且还可以根据需求生成不同的刀路轨迹。如图2：

对于此图我们可以直接建造实体就可以进行加工。

3）加工方案设计。对以上零件的三维建模进行分析，按加工工艺方案的要求，根据毛坯、夹具之间的空间几何关系及刀具特征和参数，筛选出最佳的加工方法。对实体造型进行进一步的工艺分析，根据加工的性质进行修改增补造型，根据加工的特点以及能力，确定需要加工的三维实体面，再对实体的组成情况进行分析，拟定刀具的进刀路径、切削路径、退刀路径，找到刀具在运动中可能发生干涉的部位，并及时地对加工环境进行调整。

4）生成加工轨迹。根据需加工零件的形状特点及工艺要求，利用CAXA制造工程师中提供的等高线粗加工、平面区域粗加工、平面轮廓精加工等加工方法，输入合适的数据参数和要求，可快速显示图形、并根据提示操作生成刀具轨迹和切削路径。

5）创建坐标系。由于此图素采用三轴机床无法加工，我们必须采用多轴加工，这里采用的是3+2轴加工的方式，所以我们必须要创建坐标系。在创建坐标系之前我们需要拾取实体边界即斜面图素上的几何边界线。

2.2 CAXA制造工程师参数的设定

1）平面粗加工参数的设定：由于CAXA制造工程师对于粗加工的余量能进行手动输入，所以本例选用参数线粗加工分两次进行加工。

选择加工—粗加工—等高线精加工，对于第一次加工，具体的刀具参数、切削用量进行设置。

2）斜面的粗加工。对于斜面的粗加工就用到前面创建的坐标系了，根据图素的要求我们还需要再进行一次坐标系的创建并设置参数，但是这里我们只需要通过阵列，选择圆形阵列，数量是2.注意在阵列之前需要激活原始坐标系，这样才能进行阵列，否则阵列出的刀路无法加工到零件上。

3）平面和斜面的精加工。由于原始坐标系上粗加工结束，我们可以看出只需要在加工一个圆就可以了，所以我们用不到等高线精加工，只要用平面轮廓精加工，底层高度改为-6、每层下降高度改为6、加工精度改为0.001mm、加工余量改为0mm，把转速提高，走刀加快其它不变。斜面的精加工和斜面粗加工操作一样只需要把参数里面的加工精度改为0.001mm、加工余量改为0mm。

4）加工对象的确定。（a）加工对象的选择（b）进刀点的确立（c）加工方向的切换 （d）方向的改变和干涉面的拾取由实际加工来确立。

5）毛坯的设立。毛坯的定义有两点方式、三点方式和参照模型。

6）模拟仿真加工。设置好刀具加工路径后，利用CAXA数控制造工程师提供的加工模拟功能，能够观察切削加工的过程，可用来检测加工参数的设置是否合理、零件在实际加工中是否存在干涉，机床设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合設计要求。同时在数控模拟加工中，系统会给出有关加工过程的报告。这样可以，可降低材料消耗，提高生产效率。

7）生成G代码。数控编程的核心工作就是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生程序。当加工轨迹生成后，按照当前的机床类型，把已经生成的刀具轨迹自动转化成合适的加工G代码，即CNC数控加工程序。但不同的机床其数控系统是不相同的，不同的数控系统其G代码功能也不同，加工程序的格式也有所区别，所以我们要对G代码进行后置处理，以对应于相应的机床。

8）G代码传输和机床加工。生成的G代码要传输给机床，如果程序量少而机床内存容量足够的话，可以一次性地将程序传输给机床。如果程序量大，就需要DNC在线传输，将G代码通过计算机接口与机床连通，在不占用机床系统内存的基础上，来实现计算机直接控制机床加工的加工过程。

9）成品检验。加工后的成品可由技术人员检验。可能发现如下几个加工问题：（a）振纹较大，分析原因：工件夹具加持刚性低，切削参数不合理。解决方案：设置工艺夹具，增大夹持面积，优化切削参数。

（b）刀具崩断，分析原因：第一刀下切4mm、走刀过快，使刀具挤压弯曲而崩断。解决方案：可在下刀处预置工艺孔，且第一刀横向切削时倍率打慢些，切削液浇灌充分。

（c）刀具磨损严重，出现烧刀，分析原因：切削液浇注不够充分，切削参数不合理。解决方案：，查看切削液冷却系统并 解决，优化切削参数。

3 CAXA制造工程师的使用心得

1）输入数字如点的坐标、半径时，回车弹出输入条，除了第一点以外，后面的输入就不用回车了，直接输入数字就可以。

2） 如果图纸标的圆直径为60mm，画圆输半径时可输入60/2。

3）删除的框选分向右下角拉和向左上角拉，前者要图素全包围在里面才能选中，后者则碰到边就可以了。

4）一定要熟练运用快捷键，如F2-F9键、点工具切换、旋转缩放等。

5）点拾取失败时就要看点工具状态，在软件右下侧。如果是圆心状态那你想拾取一个直线的端点当然不可能了。

6）如果用曲线拉伸不能把圆弧拉伸成圆，显示曲线长度为零时。需要把圆弧先打断，或者重新画个圆。

参考文献

[1]《CAXA制造工程师实用教程》 化工工业出版社 彭志强

[2]《CAXA制造工程师实用教程》 清华大学出版社 北京交通大学出版社 刘颖