引言

　　現(xiàn)階段，越來(lái)越多的機(jī)械零件都采用了數(shù)控加工，但加工方往往還是先用二維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行基于2D的平面圖零件設(shè)計(jì)，然后由程序員（或工藝人員）用G代碼進(jìn)行NC手工編程。這種方法適用于一般簡(jiǎn)單零件的平面加工、直線加工、回轉(zhuǎn)體加工以及點(diǎn)位加工。其編程速度較快，代碼簡(jiǎn)潔，然而對(duì)于幾何形狀復(fù)雜，特別對(duì)非圓曲面的加工，上述編程方法就顯得十分困難了。

　　隨著CAD技術(shù)的日益發(fā)展，自動(dòng)編程系統(tǒng)的日趨完善，編程方法逐漸過(guò)渡到集設(shè)計(jì)與加工于一體的CAD/CAM自動(dòng)編程。CAXA制造工程師就是集CAD/CAM于一體的軟件，其為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設(shè)計(jì)、刀徑軌跡生成、加工仿真和G代碼的生成等一體化的解決方案，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到數(shù)控加工領(lǐng)域。用戶(hù)可以利用零件設(shè)計(jì)模塊（CAD模塊）進(jìn)行幾何圖形的繪制，通過(guò)零件加工模塊（CAM模塊）生成刀具路徑，經(jīng)過(guò)后處理生成G代碼（NC程序），傳送到相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床中進(jìn)行加工。現(xiàn)以可樂(lè)瓶底的凹模型腔為例，介紹利用CAXA制造工程師軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的三維造型及數(shù)控加工。

一、可樂(lè)瓶底凹模型腔的三維造型設(shè)計(jì)過(guò)程

　　1、構(gòu)建思想

　　可樂(lè)瓶底部是較為復(fù)雜的曲面，它由5個(gè)完全相同的部分組成，它可利用CAXA制造工程師的網(wǎng)格面功能來(lái)構(gòu)建曲面。關(guān)鍵是如何構(gòu)建網(wǎng)格面的線架結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)網(wǎng)格面的創(chuàng)建條件，選取U和V方向的元素，生成側(cè)面的網(wǎng)格面；最下面小圓面利用直紋面（點(diǎn)+曲線）來(lái)完成。最后，以瓶底的上口為基準(zhǔn)，構(gòu)造一個(gè)長(zhǎng)方實(shí)體，用側(cè)面（網(wǎng)格面）和底部小圓面（直紋面）把不需要的部分裁剪掉，就得到可樂(lè)瓶底凹模型腔。

　　2、曲面造型

　　1）繪制截面線。仔細(xì)分析圖樣，按F9將繪圖平面切換到xoz面，繪制截面線；然后刪去頂、底兩線段，把截面線分別進(jìn)行曲線組合，通過(guò)圓形陣列（5份），得到10條曲線；并利用圓心+半徑繪制出φ85和φ16兩圓；最后，利用網(wǎng)格面的功能，創(chuàng)建可樂(lè)瓶底部的曲面，最下面小圓面利用直紋面（點(diǎn)+曲線）來(lái)完成。

　　3、型腔造型

　　可樂(lè)瓶底凹模型腔是通過(guò)曲面裁剪實(shí)體得到的。本例中，以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心，在XOY內(nèi)作100×100的正方形，作為草圖，經(jīng)過(guò)拉伸增料（高50）得到實(shí)體。利用已經(jīng)完成的曲面去裁剪正方體，注意網(wǎng)格面的箭頭方向應(yīng)朝里，就得到了可樂(lè)瓶底凹模型腔造型。

二、可樂(lè)瓶底凹模型腔的粗、精加工及刀徑軌跡

　　由于型腔的曲面是復(fù)雜曲面，普通銑床難以加工，可以利用CAXA制造工程師，生成G代碼后，輸入數(shù)控機(jī)床來(lái)完成加工。可樂(lè)瓶底凹模型腔的整體形狀比較陡峭，在加工時(shí)，粗加工一般采用等高粗加工方式，然后采用參數(shù)線加工方式對(duì)凹模型腔內(nèi)的曲面進(jìn)行精加工。

1、等高粗加工及刀具軌跡

選擇“應(yīng)用” →“軌跡生成” →“等高粗加工” 命令，彈出“粗加工參數(shù)表”對(duì)話框，在“粗加工參數(shù)”選項(xiàng)中設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。

毛坯類(lèi)型選擇“拾取輪廓”，根據(jù)左下方狀態(tài)欄的提示拾取輪廓，然后拾取曲面。曲面全部拾取完之后，按右鍵確認(rèn)后系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)算，稍候，得出軌跡。為了能方便地觀察精加工軌跡，一般把粗加工軌跡隱藏掉。

　　2、參數(shù)線精加工及刀具軌跡

　　精加工采用參數(shù)線精加工。選擇“應(yīng)用” →“軌跡生成” →“參數(shù)線加工” 命令，彈出“參數(shù)線加工參數(shù)表”對(duì)話框，在“參數(shù)線加工參數(shù)”選項(xiàng)中設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。

　　根據(jù)左下方狀態(tài)欄的提示拾取曲面，當(dāng)鼠標(biāo)移到型腔內(nèi)時(shí)，曲面將自動(dòng)被加亮，拾取同一高度的兩張面后，按右鍵確認(rèn)后系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)算，稍候，得出軌跡。

三、刀徑軌跡仿真

　　單擊“線面可見(jiàn)”按鈕，顯示已生成的所有加工軌跡，拾取粗加工軌跡，按右鍵確認(rèn)。選擇“軌跡仿真”命令，選擇“拾取兩點(diǎn)”方式，拾取粗加工軌跡和精加工軌跡，按右鍵確認(rèn)。然后拾取模具的兩對(duì)角點(diǎn)，系統(tǒng)將立即進(jìn)行加工仿真。加工仿真是現(xiàn)代數(shù)控加工一大優(yōu)勢(shì)，在仿真過(guò)程中，可以模擬加工狀態(tài)，檢查干涉現(xiàn)象，確保實(shí)際加工的準(zhǔn)確性。仿真檢驗(yàn)無(wú)誤后，單擊“文件”→“保存”，保存粗加工和精加工軌跡。

四、生成G代碼和加工工藝單

　　1、生成G代碼

　　選擇“應(yīng)用” →“后置處理” →“生成G代碼” 命令，彈出“選擇后置文件”對(duì)話框，填寫(xiě)加工代碼文件名“可樂(lè)瓶底凹模型腔粗加工”，單擊“保存”。拾取粗加工軌跡，按右鍵確認(rèn)，即可生成粗加工G代碼并保存。用同樣的方法，可生成精加工G代碼并保存。

　　2、生成加工工藝單

　　選擇“應(yīng)用” →“后置處理” →“生成加工工藝單” 命令，彈出“選擇HTML文件名”對(duì)話框，輸入文件名“可樂(lè)瓶底凹模型腔加工”，單擊“保存”。拾取粗加工軌跡和精加工軌跡，按右鍵確認(rèn)，即可生成加工工藝單。

　　至此，樂(lè)瓶底凹模型腔的造型、粗、精加工的刀徑軌跡及仿真、G代碼的生成、加工工藝單的生成等過(guò)程都已完成，只要把G代碼輸入到數(shù)控機(jī)床，校正好工件，就可以加工了。

五、結(jié)語(yǔ)

　　利用CAXA制造工程師軟件，可以自動(dòng)完成零件的建模和G代碼的生成，大大降低編程員的工作量。特別是復(fù)雜曲面的數(shù)控編程，用手工編程幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)，利用CAXA其優(yōu)勢(shì)就相當(dāng)明顯，免去了繁雜的數(shù)值計(jì)算，并可以通過(guò)仿真加工和刀具干涉檢查，確保所編程序的一次成功，既縮短零件的生產(chǎn)周期，又可以確保零件表面質(zhì)量和加工精度，提高了工作效率，能為企業(yè)創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益。