CAXA在数控加工中的应用

【摘 要】CAM自动编程软件出现以来，CAM技术 发展迅速，图形处理功能有了很大增强，硬件平台价格大幅下降，同时，CAD/CAM软件技术也日益成熟。这使得直接将零件的几何体信息转变为数控加工程序的国产CAD/CAM软件――CAXA制造工程师得以推广和应用，本文论述了CAXA制造工程师在数控加工中的应用。

【关键词】CAXA制造工程师；数控加工；编程；数字化生产

1.数控加工生产现状

数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。目前，许多工厂常用二维设计软件进行基于2D的平面图零件设计，然后由工艺人员或程序员按3D概念，直接以G代码或APT语言进行NC编程。这种方法适用于一般简单零件的平面加工、直线加工、回转体加工及点位加工。但对于几何形状复杂、夹具装配复杂，特别是对非圆曲面的加工，传统的手工编程方法就显得复杂、烦琐，且易于出错，难于检查，也就不能充分发挥数控机床的功能。

2.CAXA在数控加工的应用

2.1可以方便的特征实体造型

CAXA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。通常的特征包括孔、槽、型腔、凸台、圆柱体、圆锥体、球体和管子等，CAXA可以方便地建立和管理这些特征信息。实体模型的生成可以用增料方式，通过拉伸、旋转、导动、放样或加厚曲面来实现，也可以通过减料方式，从实体中减掉实体或用曲面裁剪来实现，还可以用等半径过渡、变半径过渡、倒角、打孔、增加拔模斜度和抽壳等高级特征功能来实现。

CAXA从线框到曲面，提供了丰富的建模手段。可通过列表数据、数学模型、字体文件及各种测量数据生成样条曲线，通过扫描、放样、拉伸、导动、等距、边界网格等多种形式生成复杂曲面，并可对曲面进行任意裁剪、过渡、拉伸、缝合、拼接、相交和变形等，建立任意复杂的零件模型。通过曲面模型生成的真实感图，可直观显示设计结果。

2.2可实现优质高效的数控加工

CAXA是一个曲面、实体相结合的CAD/CAM一体化的国产CAM 软件，是一款基于三维的零件设计、制造和分析的软件包。其制造功能模块主要具有以下特点：（1）数据的唯一性、相关性，即如果对一个零件模型进行了修改，与此零件相关的装配图、零件图等都会自动更新。（2）具有强大的加工环境设计能力：能够模拟加工条件，建立三维的组装式夹具装配、刀具装配和加工毛坯系列；采用图形交互式人机对话方式；有多种进刀方式，可自动生成加工刀具路径；能进行铣削、镗削、钻削、车削、铰孔和线切割等多种加工。能图形化显示刀具路径；屏幕模拟实际切削过程，显示材料去除过程和进行刀具干涉检查；提供完整的工艺过程信息。可提供刀具装配、安装和使用信息，可提供夹具安装和使用信息以及机床的使用、工艺参数设置等信息。

CAXA将CAD模型与CAM加工技术无缝集成，可直接对曲面、实体模型进行一致的加工操作。支持轨迹参数化和批处理功能，明显提高工作效率。支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工质量。通用的后置处理可向任何数控系统输出加工代码。可实现两轴到三轴的数控加工功能，支持4―5轴加工。

CAXA支持高速切削工艺，以提高产品精度，降低代码数量，使加工质量和效率大大提高。可设定斜向切入和螺旋切人等接近和切入方式，拐角处可设定圆角过渡，轮廓与轮廓之间可通过圆弧或S字型方式来过渡形成光滑连接，从而生成光滑刀具轨迹，有效地满足了高速加工对刀具路径形式的要求。

CAXA“轨迹再生成”功能可实现参数化轨迹编辑。用户只需选中已有的数控加工轨迹，修改原定义的加工参数表，即可重新生成加工轨迹。便于工艺设计人员修改和优化设计。

2.3具有独具特色的加工仿真与通用后置处理功能

CAXA可直观、精确地对加工过程进行模拟仿真、对代码进行反读校验。仿真过程中可以随意放大、缩小、旋转，便于观察细节，可以调节仿真速度；能显示多道加工轨迹的加工结果。仿真过程中可以检查刀柄干涉、快速移动过程（G00）中的干涉、刀具无切削刃部分的干涉情况，可以将切削残余量用不同颜色区分表示，并把切削仿真结果与零件理论形状进行比较等。

全面支持SIEMENS、FANUC等多种主流机床控制系统。CAXA制造工程师提供的后置处理器，无需生成中间文件就可直接输出G代码控制指令。系统不仅可以提供常见的数控系统的后置格式，用户还可以定义专用数控系统的后置处理格式。可生成详细的加工工艺清单，方便G代码文件的应用和管理。

2.4网络DNC可以方便合理的搭建数字化车间

CAXA网络DNC系统使用国内制造的智能终端，增加了大量串口传输的功能，提高了传输的稳定性和安全性的串口服务器。当机床的请求加工传递到DNC通信软件后，DNC通信软件会将加工代码迅速以10/100兆甚至更高的速度发送到智能终端，再由智能终端和机床进新低速串口在线加工。当机床缓冲区满时，整条链路不用发生反应，仅仅是智能终端反应即可。这样，单台DNC通信服务器可并行处理的机床数量大大提高，网络资源占用量大大减低。

CAXA网络DNC系统完全支持Fanuc、Siemens、Mazak、NUM、Mitsubishi、Toshiba、Heidenhain、Fagor及Agie等各种控制系统；能够提供有线、无线、电力及混合等多种接入方式，以适应企业后续发展，完全支持网口、标准RS232口数控机床的混合通信。

CAXA网络DNC管理模块采用TEAMVAULT作为内核，是新一代的集成化并可扩展的数控车间管理解决方案。用于用户权限管理、文档版本管理、流程管理、系统恢复/自动备份、系统设置、结构管理、任务流程处理、检索工具和机床名映射等。支持开放型数据库，对数控程序的各种信息：程序号、图号、零件号、机床和用户信息等进行数据库管理。在网络DNC系统中有产品结构树、设备结构树和文档结构树，以便对车间的设备和文档进行分类管理；在文档结构树节点下可放置各类文档。产品各节点可定义各类属性，如零部件号、名称、自制件及标准件等。CAXA网络DNC具有多级混合权限安全控制，可以按企业结构树、角色、用户和目录结构（产品/机床）进行权限管理。具有灵活、完善的系统权限管理功能，按照工作职责设置系统管理员、数据管理员、编程员、审核人员、批准人员和机床操作员等角色，并且针对不同的用户由系统管理员设定不同的使用权限。

总之，通过CAXA搭建的数字化生产实现了机床的网络化管理 、实现了设计和生产数据的统一性、完善了设计生产的流程化管理 、通过日志的管理保证每一步过程都有据可依、有效地提高了企业的生产效率。CAXA在数控加工中的应用越来越普遍，同时也显现出了它在数控加工中所占的地位越来越重。

【参考文献】

[1]北京北航海尔软件有限公司[Z].CAXA.制造工程师用户手册，2006.

[2]陈明，刘刚，钟敬文.CAXA制造工程师―数控加工.北京航空航天大学，2006.