1 引言 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。
近年来,由于计算机技术的迅速发展,计算机的图形处理功能有了很大增强,基于CAD/CAM技术进行图形交互的自动编程方法日趋成熟,这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。CAD/CAM技术将成为实现制造业技术进步的一种必然趋势,CAXA制造工程师便是该技术的杰出代表。
2 CAM数控加工技术
2.1 CAM数控加工概述
CAM数控加工技术是在刀具建库、夹具建库、NC建模和CAD实体造型集成的基础上,在计算机中建立机床加工环境,根据加工工艺方案设置参数,模拟机床的实际切削过程,进行刀具干涉检查,最后生成NC代码文件,即G代码,输入机床完成零件加工。
其关键技术如下:
(1)夹具库的建立、多工位夹具的装配及在各工序间的切换;
(2)装配式刀具库的建立及在仿真切削过程中的调用;
(3)NC建模系统的应用调试;
(4)使用CAM软件的刀具、夹具数据库中的系列刀具元件、夹具元件加工毛坯模型;
(5)模拟加工试切过程,并进行切削干涉检查;
(6)修改刀具路径;
(7)应用软件功能,生成刀具、夹具及部件装配图和刀具路径图、输出各种工艺信息及报表。
2.2 用CAXA制造工程师实现数控加工
CAXA制造工程师以CAD生成的零件几何信息为基础,采用人机交互对话方式,在计算机屏幕上指定被加工件的几何特征,定义相关的加工参数,由计算机进行数据处理,并动态显示加工路径,最后输出NC代码数据。特别是它所提供的仿真切削功能,能模拟加工环境进行切削,并检查刀具是否干涉。
3 基于CAXA制造工程师的工艺加工过程
3.1 CAXA制造工程师制造功能模块的主要功能
CAXA制造工程师是一个曲面实体相结合的CAD/CAM一体化的国产CAM软件,是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功能:
(1)保证数据的唯一性和相关性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)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、加工毛坯系列;图形交互式人机对话;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、车削、铰孔、线切割等多种加工。每种加工都提供多种加工方式;能图形显示刀具路径;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;可提供完整的工艺过程信息。可提供刀具装配、安装、使用信息,夹具安装、使用信息,机床使用信息,工艺参数设置信息等。
3.2 CAXA制造工程师在数控机床上进行工艺分析及加工的过程
基于CAXA制造工程师的技术支持,在数控机床上进行零件加工工艺分析及加工的过程,可分为下面的几个阶段:
(1)准备工作 在这个阶段里,主要完成加工环境设计工作,即在完成工艺方案设计的前提下,在计算机上完成数控机床参数设置,刀具元件建库、刀具组装,通用夹具元件建库、专用夹具元件建模、夹具组装等,目的是建立一个三维工件的加工环境。
(2)工件模型造型设计 利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能,将零件的被加工部位绘制到计算机屏幕上,作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。
加工模型的建立是通过人机交互方式进行的。被加工零件一般用工程图的形式表达在图纸上,用户可根据图纸建立三维加工模型。针对这种需求,CAM系统应提供强大的几何建模功能,不仅应能生成常用的直线和圆弧,还应提供复杂的样条曲线、组合曲线、各种规则的和不规则的曲面等的造型方法,并提供过渡、裁剪、几何变换等编辑手段。被加工零件数据也可能由其他CAD/CAM系统传入,因此CAM系统针对此类需求应提供标准的数据接口,如DXF、IGES、STEP等。由于分工越来越细,企业之间的协作越来越频繁,这种形式目前越来越普遍。
被加工零件的外形不可能是由测量机测量得到,针对此类的需求,CAM系统应提供读入测量数据的功能,按一定的格式给出的数据,系统自动生成零件的外形曲面。
(审核编辑: 智汇胡妮)
