計算機輔助制造軟件在數(shù)控技術中的應用

王曉麗

摘要：伴隨著計算機技術的發(fā)展，以計算機為平臺開發(fā)出很多專業(yè)的應用軟件，極大地提高了各行各業(yè)的工作效率。計算機技術也在機械制造行業(yè)中得到了廣泛的應用，以CAXA制造工程師軟件為例，詳細介紹了其顯著的特點及其在數(shù)控技術中的應用。

關鍵詞：計算機輔助制造軟件;數(shù)控技術;零件加工;軟件應用

中圖分類號：TG659

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.10.071

普通機床加工通過手動操作機床完成零件的加工，零件的各種精度及表面粗糙度是否能達到要求受工人技術水平的制約。這一現(xiàn)狀已滿足不了形狀復雜多樣、精度要求高、一般加工設備難以加工出的零件加工需要。為了解決這一問題，數(shù)控技術應運而生。近年來，數(shù)控技術在航天制造、模具制造、汽車制造、機械制造等行業(yè)快速發(fā)展，一些新方法、新工藝、新技術不斷涌現(xiàn)，在國家的經(jīng)濟發(fā)展中起到了舉足輕重的作用。

1 計算機輔助制造軟件開發(fā)的背景

1.1 手工編程

根據(jù)設計人員提供的零件圖，編程人員編寫數(shù)控機床認識的數(shù)控程序，然后把數(shù)控程序?qū)懭霐?shù)控機床。數(shù)控機床根據(jù)寫入的代碼驅(qū)動主運動系統(tǒng)和進給運動，將零件加工出來。這種編程方法適用于加工形狀簡單、計算量小、程序段數(shù)不多的零件，采用該編程較容易，而且經(jīng)濟、及時。

1.2 自動編程

數(shù)控程序的編制主要是對零件輪廓各個節(jié)點的計算。對于簡單的零件，人工計算沒問題，但是對于復雜的帶曲面的零件，人工計算其節(jié)點就較困難。為了解決手工編程存在的問題，計算機輔助制造軟件應運而生。進入21世紀以來，中國的綜合國力和先進技術的創(chuàng)新能力都得到了空前的發(fā)展。計算機輔助制造軟件在機械、教育和科研領域得到了廣泛的應用。

2 計算機輔助制造軟件顯著的特點

以北京數(shù)碼大方科技股份有限公司CAXA制造工程師軟件為例，介紹其顯著的特點。

該軟件具有豐富的CAD功能，利用繪制零件的各種命令及其豐富的捕捉功能，準確地繪制出所需的各種零件圖，代替人工完成原先有些人工無法完成的節(jié)點計算工作。這樣不僅提升了計算的準確性，同時還大大提高了工作效率。

該軟件具有豐富的CAM功能，利用提供的多種刀具軌跡，結(jié)合繪制好的零件圖，選擇與加工零件相適應的刀具軌跡。正確填寫相應的加工參數(shù)、加工刀具、切削用量等一些參數(shù)，最終生成按照加工工藝安排的各種加工軌跡。

該軟件具有豐富的線框仿真和實體仿真功能。線框仿真具有二維模擬功能.可以模擬已生成的加工軌跡路徑，清晰地看出加工零件真實的大小。對于初學者來說，分辨輪廓參數(shù)補償“ON”“TO”“PAST”是最直觀的方法。實體仿真功能具有三維模擬功能，可以對已生成的加工軌跡進行實體加工仿真，并校驗生成的零件與實際加工零件是否一致。如果一致，進行下一步的工作;如果不一致，就要修改相應的參數(shù)，直到與實際加工的零件一致為止。其顯著特點是非常直觀，能夠看出最終加工出的零件模樣。

該軟件具有生成G代碼的功能，這是學習該軟件的最終目的。生成與加工零件相適應的加工代碼，利用DNC功能，直接把生成的加工代碼傳人機床。

該軟件具有工藝清單功能，每個加工軌跡零件尺寸的大小，所使用刀具的尺寸，相應的加工參數(shù)、主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進給量、背吃刀量，每步所使用的加工時間，所有加工軌跡全部加工時間都一一詳細列出。根據(jù)這一功能，使用者就可以動態(tài)地調(diào)整加工工藝方案。

該軟件與原先的手工編程、手動輸入程序相比，無論是工作的效率上，還是整體零件編程的容易程度上，都使從業(yè)人員從繁重的勞動中得以解放。從生產(chǎn)的安全性來說，傳統(tǒng)的手工編程、程序的校驗是生產(chǎn)過程的重中之重，對操作人員來說是一件極其費神勞心的工作，給安全生產(chǎn)帶來了隱患。但是利用自動編程軟件，這些問題都已經(jīng)在操作的規(guī)程中化險為夷了，給我們的安全生產(chǎn)提供了有利的保障。

3 計算機輔助制造軟件的應用

為提高企業(yè)的競爭力，對于復雜零件的加工，建議使用計算機輔助制造軟件，這已成為很多企業(yè)急需解決的一個重要問題。很多企業(yè)花費大量的人力、財力選派相關的人員進行培訓，為企業(yè)提供有力的技術力量，為企業(yè)更進一步的發(fā)展保駕護航。對于2.5軸零件的加工，CAXA制造工程師軟件較容易掌握，這里就不再贅述。下面以加工一曲面為例來進行講解，希望對所學者有所幫助。

CAXA制造工程師軟件可以構建三種造型，分別是實體造型、曲面造型和線架造型。為了滿足不同的零件造型加工，這幾種造型的使用往往是相互交叉融合的。以加工支撐板零件（見圖1）中的曲面為例，其造型過程如下：①構造基準面，選擇與平面XY等距，與其相反，構造出基準面;②以構造好的基準面為草圖面，進入草圖，按照圖中所給尺寸繪制矩形，繪制后進行帶有錐度的實體拉伸增料;③對拉伸增料實體進行實體過渡（見圖2）;④選擇曲線生成欄中的相關線（見圖3），點擊命令菜單中的實體邊界選項，選擇構造好的實體上下邊界，為生成曲面做準備;⑤選擇曲面生成欄中的直紋曲面，依次按照順序點擊實體相應上下邊界線，生成8個直紋曲面（見圖4）;⑥利用線面編輯欄中的線面縫合，把生成的8個曲面縫合成一個大曲面（見圖5）。

在整個造型過程中，三種造型方式相互融合，最終生成加工所需要的曲面。

利用CAXA制造工程師軟件可以生成零件加工程序，利用生成的曲面生成刀具軌跡（見圖6），經(jīng)實體仿真準確無誤后，生成加工程序，利用DNC在線加工功能，將程序?qū)藬?shù)控機床，最終把零件加工出來，加工工件的精度可以達到0.001 mm。實體仿真效果見圖7。

4 結(jié)束語

通過以上加工曲面的實例，CAD/CAM軟件在數(shù)控技術中的應用優(yōu)勢顯而易見，這是手工編程很難達到的。因此，該軟件已成為眾多機械制造類加工技術人員必須掌握的一門技術。