CAXA-ME是由北航海爾軟件有限公司自主研發(fā)的CAD/CAM一體化數(shù)控加工編程軟件，具有易學(xué)好用及加工工藝性好等特點(diǎn)，目前被廣泛用于復(fù)雜模具的生產(chǎn)和精密零件的加工等場合。在使用中發(fā)現(xiàn)，該軟件不能接受掃描出的圖形文件，而CAXA線切割XP有位圖矢量化功能，即將圖像文件進(jìn)行矢量化，生成可加工編程的輪廓圖形。以硯臺(tái)的設(shè)計(jì)為例，具體探討了CAXA軟件在硯臺(tái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及在數(shù)控銑床上的加工工藝。

1 硯臺(tái)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及數(shù)控加工工藝

　　1.1 硯臺(tái)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

　　在中國的文明史上，硯臺(tái)對傳播文化藝術(shù)起著重要作用，中國古代特別是明清2代文人格外注意文具的材質(zhì)和做工，種類有木盒、石盒、錦盒和金屬盒等。本文將硯臺(tái)設(shè)計(jì)成足形，源于千里之行、始于足下，知足常樂和腳踏實(shí)地等深刻寓意，材質(zhì)使用鋁合金。為了增加設(shè)計(jì)的藝術(shù)性，在硯臺(tái)盒蓋上雕刻軟件自帶的彌勒佛圖像，在硯臺(tái)底部雕刻喜愛的名人字畫。

　　1.2 硯臺(tái)的數(shù)控加工工藝

　　選取方料為零件的毛坯，選擇3軸數(shù)控銑床，主要加工內(nèi)外輪廓、型腔，采用機(jī)用虎鉗裝夾。

2 CAXA-ME的CAM加工

　　2.1 硯臺(tái)的實(shí)體造型

　　在CAXA-ME環(huán)境下，通常以草圖為基礎(chǔ)，用軟件中的工具繪制零件，并逐步添加特征來完成零件的建模；也可在Pro/E中造型，保存成IGS格式的副本文件，然后打開CAXA-ME，讀入副本文件。

　　2.2 根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡

　　分析硯臺(tái)圖形，確定其粗加工、半精加工和精加工等加工順序。本文以粗加工為例，簡單介紹CAXA-ME CAM的加工過程。

　　1)創(chuàng)建毛坯。選擇“軌跡管理”→“加工”→“毛坯”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，按“矩形”類型來定義毛坯。

　　2)建立機(jī)床坐標(biāo)系。單擊主菜單“工具”，指向“坐標(biāo)系”，選擇“創(chuàng)建坐標(biāo)系”的“3點(diǎn)”方式，將坐標(biāo)系建立在中心位置。

　　3)等高線粗加工，生成加工軌跡。選擇“加工”→“常用加工”→“等高線粗加工”，彈出對話框，根據(jù)實(shí)際加工條件，編輯各參數(shù)，如將加工參數(shù)中的加工余量設(shè)置為1，最大行距設(shè)置為8，層高設(shè)置為4。主軸轉(zhuǎn)速為2500r/mim；下刀速度為120r/min；切人、切出連接速度和切削速度為200r/min；退刀速度為500r/min。選用D10的立銑刀進(jìn)行加工。

　　在輸入模型的加工精度時(shí)，計(jì)算模型加工軌跡的誤差小于此值。加工精度越大，模型形狀的誤差也越大，模型表面越粗糙；反之亦然。

　　2.3 軌跡的仿真驗(yàn)證

　　點(diǎn)擊主菜單“加工”→“實(shí)體仿真”，在屏幕上拾取要進(jìn)行加工仿真的刀具軌跡，單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束拾??；系統(tǒng)彈出軌跡仿真環(huán)境，此時(shí)出現(xiàn)仿真界面，按運(yùn)行鍵。

　　2.4 生成NC代碼

　　選擇主菜單“加工”→“后置處理”→“生成G代碼”，選擇與實(shí)體加工一樣的數(shù)控系統(tǒng)，點(diǎn)擊確定，再拾取刀具軌跡，按鼠標(biāo)右鍵，自動(dòng)生成NC代碼。不同廠家生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，其NC代碼稍有差異，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對NC代碼進(jìn)行修改。保存NC代碼，以便數(shù)控銑床加工時(shí)調(diào)用。

　　加工盒蓋的過程和硯臺(tái)基本一樣，但選擇加工參數(shù)時(shí)稍有區(qū)別。

3 CAXA線切割XP位圖矢量化應(yīng)用

　　3.1 位圖矢量化

　　CAXA線切割XP位圖矢量化就是讀入PCX、JPG、BMP、GIF和PNG等格式的圖像文件，進(jìn)行矢量化，生成可進(jìn)行加工編程的輪廓圖形。具體步驟如下。

　　1)從網(wǎng)上搜索所喜愛的名人字畫，如“綠水飛閣遠(yuǎn)，清輝皓月明”，保存成JPG格式。

　　2)打開CAXA線切割XP中主菜單“繪圖”→“高級曲線”→“位圖矢量化”，調(diào)入名人字畫的圖形，調(diào)整好位置，再打開“位圖矢量化”，將字畫的底色清除，這時(shí)屏幕上顯示藍(lán)色矢量化的字畫輪廓線條。

　　3)檢查輪廓線條是否封閉，沒有封閉的地方用“樣條線”修整連接，刪除沒有用的輪廓線，保存文件。

　　3.2 生成加工軌跡，仿真并生成NC代碼

　　用CAXA-ME2013打開線切割XP中保存的文件，分別選擇主菜單中“加工”→“常用加工”→“平面區(qū)域粗加工”和“平面輪廓精加工”，彈出對話框。根據(jù)實(shí)際情況，編輯各參數(shù)。

　　最后，生成加工軌跡，仿真并生成NC代碼，調(diào)試NC代碼并保存。

4 CAXA-ME圖像浮雕的應(yīng)用

　　4.1 CAXA-ME圖像浮雕的介紹

　　浮雕是雕塑與繪畫相結(jié)合的產(chǎn)物，在建筑行業(yè)中被較多使用，在用具器物上也經(jīng)?？梢钥吹?。浮雕的材料有石頭、木頭、象牙和金屬等。CAXA-ME圖像浮雕功能是讀入*.bmp格式文件的圖像，根據(jù)圖片的灰度值產(chǎn)生雕刻深度，從而生成三維的雕刻模型加工軌跡及NC程序。利用該功能，在盒蓋上雕刻彌勒佛圖像，以增加硯臺(tái)的藝術(shù)性。

　　4.2 圖像浮雕的加工

　　加工步驟如下。

　　1)建立毛坯。計(jì)算盒蓋的尺寸，利用CAXA-ME繪圖曲線工具條“矩形”繪制，退出草圖后，“拉伸增料”，得到毛坯形狀。

　　2)選擇主菜單“加工”→“雕刻加工”→“圖像浮雕”，讀入*.bmp格式的彌勒佛圖像。

　　3)修改加工參數(shù)。對于頂層高度，材料的上表面一般均為零。根據(jù)硯臺(tái)的材質(zhì)，定義浮雕切削深度為2mm；加工行距為0.1mm；加工精度為0.01mm；最小步距為0.2mm；設(shè)置刀具直徑為6mm；采用φ0.2mm雕刻刀。

　　4)點(diǎn)擊主菜單“加工”→“實(shí)體仿真。若仿真圖像不清晰，可修改加工參數(shù)，最后生成NC代碼并保存。

5 數(shù)控銑床加工

　　程序仿真調(diào)試修改結(jié)束后，如果確認(rèn)程序正確無誤，可利用常用的機(jī)床通信軟件，打開AX-ADNC2011_DNC，選擇“發(fā)送文件”，找到NC程序后，點(diǎn)擊“打開”。此時(shí)，數(shù)控銑床通過串口進(jìn)行接收，或用存儲(chǔ)卡導(dǎo)人數(shù)控銑床中，等接收完畢后，在數(shù)控銑床上進(jìn)行零件的對刀和加工。

6 結(jié)語

　　本文創(chuàng)新之處在于利用CAXA-ME對寓意深刻的足形硯臺(tái)進(jìn)行數(shù)控加工，利用CAXA線切割XP軟件矢量化功能，將JPG、BMP等格式的圖像文件轉(zhuǎn)換成可加工編程的輪廓圖形；且運(yùn)用了CAXA-ME浮雕的功能，使操作方便，構(gòu)建模型、圖形和文字準(zhǔn)確快捷；然后通過數(shù)控銑床加工。制作出的硯臺(tái)美觀，實(shí)用，有深刻的寓意，是技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合。

　　CAXA軟件功能強(qiáng)大，簡單易懂，通過軟件與數(shù)控技術(shù)的結(jié)合，可以較容易地完成各種復(fù)雜曲線輪廓的加工，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。