0 引言
现阶段，越来越多的零件采用数控加工，但加工方法往往还是先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/程序员直接以G代码进行NC手工编程，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。其编程速度较快，代码简洁，然而对于几何形状复杂，特别是对非圆曲面的加工，上述编程方法就十分困难了。
随着微电子技术和CAD技术的发展，自动编程系统日趋完善，逐渐过渡到以图形交互为基础的与CAD集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。CAXA ME就是集CAD/CAM于一体的软件，为数控加工行业提供了从造型设计到代码生成、加工仿真、代码检验等一体化的全面解决方案，现已广泛应用于许多领域。用户可以利用CAD模块进行几何图形的绘制，通过CAM模块生成刀具路径，经过后处理转换成NC程序，传送至数控机床中进行加工。现以可口可乐瓶底为例，介绍利用CAXA ME软件实现复杂曲面三维造型及其数控加工。
1 可乐瓶底凹模型腔的三维造型设计过程
1.1 可乐瓶底凹模型腔的三维造型思想
可乐瓶底的曲面造型比较复杂，它有5个完全相同的部分。用实体造型不能完成，所以利用CAXA制造工程师强大的曲面造型功能中的网格面来实现。其实只要作出一个突起的两根截面线和一个凹进的一根截面线，再进行圆形阵列就可以得到其他几个突起和凹进的所有截面线。然后使用网格面功能生成5个相同部分的曲面。可乐瓶底的最下面的平面使用直纹面中的点+曲线方式来做，这样做的好处是在做加工时两张面(直纹面和网格面)可以一同用参数线加工。最后以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两张面把不需要的部分裁剪掉，就可以得到要求的凹模型腔。
1.2 可乐瓶底凹模型腔的曲面造型
1)绘制截面线。将绘图平面切换到加：平面，绘制一个42.5x37的矩形，将矩形的左上角平移到原点(0，0，0)，利用等距线、裁剪等按钮完成可乐瓶底的5个相同部分中第一部分的截面线，通过阵列得到全部构造曲面所作的线架。
2)生成网格面。按F5键进入俯视图，单击曲面工具栏中的“网格面”按钮，依次拾取u截面线，按鼠标右键确认；再依次拾取V截面线，按右键确认，稍等片刻生成网格面。
3)生成直纹面。底部中心部分曲面用直纹面“点+曲线”来做，这样的好处是在做加工时，两张面(网格面和直纹面)可以一同用参数线来加工，而面裁剪平面不能与非裁剪平面一起来加工。
通过拾取过滤设置和隐藏等命令将线框全部隐藏掉，得到可乐瓶底的曲面造型如图1所示。
图1瓶底效果图
1.3 曲面实体混合造型
造型思路是先以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两张面(网格面和直纹面)把不需要的部分裁剪掉，得到所要求的凹模型腔。多曲面裁剪实体是CAXA制造工程师中非常有用的功能。造型结果如图3精加工走刀路线图2所示。
图2可乐瓶底模具造型
2 可乐瓶底模具的粗精加工及刀具轨迹
根据曲面形状特点，难于用普通铣床进行粗加工，利用CAXA制造工程师，生成G代码后，输入数控机床来完成加工。可乐瓶底凹模型腔的整体形状较为陡峭，粗加工采用等高粗加工方式，然后采用参数线加工方式对凹模型腔中间曲面进行精加工。
2.1 等高粗加工及刀具轨迹
设置工艺参数。选择“应用”→“轨迹生成”→“等高粗加工”，出现“粗加工参数表”对话框，在“粗加工参数”选项中设置各项参数。注意毛坯类型选择“拾取轮廓”。根据左下方的提示拾取轮廓，然后拾取曲面。拾取曲面可以按W键，全部选中。按右键确认以后系统开始计算，稍候，得出轨迹。拾取粗刀具轨迹，单击右键选择“隐藏“命令，将粗加工轨迹隐藏掉，以便观察下面的精加工轨迹。
2.2 精加工-参数线加工及刀具轨迹
采用曲面的参数线加工方法。选择“应用”→“轨迹生成”→“参数线加工”命令，弹出参数线加工参数表，按照表中内容设置参数线加工参数，刀具和其他参数按粗加工的参数来设定，完成后单击“确定”。
根据状态栏提示拾取曲面，当把鼠标移到型腔内部时，曲面自动被加亮显示，拾取同一高度的二张曲面后，按鼠标右键确认，根据提示完成相应的工作，最后生成如图3所示刀具轨迹。
图3精加工走刀路线
3 轨迹仿真检验与修改
单击“线面可见”按钮，显示所有已经生成加工轨迹，拾取粗加工轨迹，按右键确认。选择【轨迹仿真】命令，选择“拾取两点”方式，拾取粗加工/精加工的刀具轨迹，按右键结束。拾取模具的两个对角点，系统立即将进行加工仿真。
仿真过程中，系统显示走刀速度。仿真结束后，拾取点观察仿真截面。单击鼠标右键，弹出“选择仿真文件”对话框，输入文件名，单击“保存”，存储可乐瓶加工仿真的结果。仿真检验无误后，单击“文件”-“保存”，保存粗加工和精加工轨迹。
究竟用哪一种加工方式来生成轨迹，要根据所要加工形状的具体特点，不能一概而论。对于本例来说，参数线方式加工效果最好。最终加工结果的好坏，是一个综合性的问题，它不单纯决定于程序代码的优劣，还决定于加工的材料，刀具，加工参数设置，加工工艺、机床特点等等。几种因素配合好了才能够得到最好的加工结果。
4 生成G代码和加工工艺单
4.1 生成G代码
选择【应用】-【后置处理】-【生成G代码】命令，弹出“选择后置文件”对话框，填写加工代码文件名“可乐瓶底粗加工”，单击“保存”。拾取生成的粗加工的刀具轨迹，按右键确认，立即弹出粗加工代码文件保存即可。同样方法生成精加工G代码。
4.2 生成加工工艺单
选择【应用】-【后置处理】-【生成工序单】命令，弹出“选择HTML文件名”对话框，输入文件名“可乐瓶底加工”，单击“保存”。左下角提示拾取加工轨迹，用鼠标选取或用窗口选取或按“w”键，选中全部刀具轨迹，点右键确认，立即生成加工工艺单。
至此，可口可乐瓶底的造型、生成加工轨迹、加工轨迹仿真检查、生成G代码程序，生成加工工艺单的工作已经全部做完，可以把加工工艺单和G代码程序通过工厂的局域网送到车间去了。车间在加工之前还可以通过《CAXA制造工程师》中的校核G代码功能，再看一下加工代码的轨迹形状，做到加工之前胸中有数。把工件打表找正，按加工工艺单的要求找好工件零点，再按工序单中的要求装好刀具找好刀具的：轴零点，就可以开始加工了。
5 结语
用CAXA软件进行建模和数控代码的自动生成，能大大地减少编程人员的工作量。特别是复杂模具的数控程序编制，用手工来编程几乎是无法实现，利用CAXA其优势相当明显，免去了烦琐的数值计算，编程结果直观，通过仿真切削和刀具干涉检查，确保所编程序一次成功，大幅度地减少机床调试时间和机床试切时间，既可以缩短零件生产周期，又可以确保零件表面品质和加工精度，提高了工作效率，可以取得良好的经济效益。
(审核编辑: 智汇小新)
