马秋成，钟 敏，杨湘军

（湘潭大学，湖南 湘潭 411105）

随着计算机技术在制造业中的广泛应用，传统的手工编程正逐渐被计算机编程所取代，目前各大企业普遍采用大型三维软件如CATIA、UG 等进行数控加工编程。然而在用软件编程时，刀具的切削参数是需人工进行输入的，这使得刀具切削参数的选取不一定合理，刀具的性能得不到充分的发挥。

本文来源于某数字化制造项目，主要针对企业数控编程不能科学选择刀具切削参数这一问题，提出了一种基于CATIA 软件平台，在数控编程中自动输入刀具切削参数的方法。在一定程度上去除了人为选择的因数，保证了刀具的使用性能和加工品质[1～2]。

1 NC编程刀具切削参数库开发总流程

CATIA 是法国达索公司的大型CAD/CAE/CAM一体化软件，在CAD/CAE/CAM 领域中处于领导地位，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程[3]。其加工模块因为界面友好，编程功能强大，受到各制造企业的广泛好评。

针对企业目前使用的数控加工软件CATIA，本文提出了一种在CATIA 数控加工模块自动输入刀具切削参数的方法，设计思路如图1开发总流程所示。

首先，根据厂家提供的刀具信息，建立一个刀具切削参数Excel表。其内容应包含刀具名称、生产厂家、刀具材料、工件材料、粗加工背吃刀量、精加工背吃刀量、粗加工进给速度、精加工进给速度、粗加工主轴转速、精加工主轴转速、库存情况等。

其次，将Excel表数据直接导入Access，生成数据库的源文件。利用Access 软件建立刀具切削参数数据库，提供刀具的入库、修改、删除、查询等功能。

最后，利用已经建立的Access 刀具切削参数库，建立包含刀具切削参数的CATIA 刀具库。根据加工零件的三维模型，利用CATIA的加工模块和刀具库，实现NC编程过程刀具切削参数的自动输入。

2 刀具切削参数库的建立

本参数库是某企业数字化制造项目的一部分，故建库思路和内容会有一定的局限性。根据公司实际情况，对于同一种刀具，可能名称相同，但生产厂家和工件材料不同，则刀具对应的切削参数也不相同。

所以，本文的思路是给每一种切削参数建立唯一的编号，这样能方便刀具信息在数据库里的管理、存储、传输和查询。如编号01010101003，其中第一个01 代表生产厂家、第二个01 代表刀具类型、第三个01 代表刀具材料、第四个01 代表工件材料、第五个003 代表刀具主要参数d=3 mm 等。

本文所用的数据库软件为Access 2003。Microsoft Access 一直是Windows 平台上优秀的数据库管理系统[4]。它与其他office 组件，如Word、Excel 在很多特性上保持一致，使用户更容易操作，也可以方便地在Office 组件之间交换数据，这些都能很好的适应本项目的需求。

下面是基于Access 2003 建立刀具切削数据库的主要过程：

2.1 建立Access数据表

基于已经建立的刀具切削参数Excel表，选择“文件”/“获取外部数据”/“导入”命令，打开“导入”对话框，将已建好的excel表导入到Access 中，生成Access数据表如图2。

图2 Access数据表

2.2 建立Access数据查询

建立数据表以后，我们需要在表中查询需要的信息，这就必须建立数据查询。如查询立铣刀D3，企业可能同时采购了多家公司的立铣刀D3，而立铣刀D3 切削不同材料，其对应的切削参数也不尽相同，这里都要一起显示出来，所以这是一个“一对多”的查询结构。

根据Access的具体要求，建立一个“一对多”的查询结构，主要显示数据有刀具名称、生产厂家、刀具材料、工件材料、切削三要素和库存情况等。

2.3 建立Access 窗体结构

有了数据查询之后，对于数据的查询与结果，我们仍没有一个直观的显示，这里就需要建立一个简单的窗体结构，方便用户直观地选择查询对象和显示查询结果。

具体步骤如下，进入Access 窗体模块，单击在设计视图中创建窗体，根据需要建立相应的窗体结构，调用相应的查询，最后建立窗体结构如图3，查询结果如图4。

图3 查询窗体

图4 查询结果

2.4 辅助功能

建立查询窗体，只是完成了查询功能。一个完整的数据库还需要有入库，修改，删除和权限等功能，这里的具体操作就不一一赘述了。

3 NC编程中刀具切削参数库的应用

根据公司现有加工软件CATIA，本文利用刀具切削参数库，建立包含刀具切削信息的CATIA 刀具库。通过CATIA 加工模块，调用刀具信息，刀具切削参数信息将自动输入到数控编程过程，从而实现数控编程过程自动输入刀具切削参数的目的。

下面是本文实现刀具信息由刀具切削参数库传递到数控加工程序的主要过程。

3.1 基于刀具切削参数库建立CATIA 刀具Excel表

根据具体的刀具、工件材料等，从刀具切削参数库中查出对应的切削用量值，输入到符合CATIA 刀具信息的Excel表中[5]，如图5、图6所示。因为Excel表格太长，故需要用两张图片表示。

图5 刀具几何信息

图6 刀具切削参数信息

3.2 基于CATIA 刀具Excel表生产CATIA 刀具文件

根据已经建立的CATIA 刀具Excel表，把表格另存为.csv 文件，然后把.csv 文件复制到CATIA 安装目录下的指定位置，我的是D/Program FilesDassault SystemsB20intel_astartupManufacturingSamples。 启动CATIA 运行宏命令MyCatalogVB.CATScript，输入.csv 文件，单击确定，就生成了CATIA 文件.catalog。

这个文件也在Samples 目录下，把该文件复制到D/Program FilesDassault SystemsB20intel_astartupManufacturingTools 就可以在刀具库中找到自定义的刀具，如图7可以找到定义的ENDMILLT.catalog。

图7 CATIA 刀具文件

3.3 查看刀具参数是否输入到CATIA 数控程序中

选择ENDMILLT.catalog 文件，可以在刀具选项卡中找到对应的刀具。通过查看该刀具的参数，可以发现在Excel表中定义的切削数据在CATIA 加工环境里，被完整的输入进去了。如图8可以看到输入的刀具几何信息，图9可以看到输入的切削参数信息。

图8 刀具几何信息

图9 刀具切削参数信息

在加工模块选择进给量和主轴转速时，选择Automatic compute from tooling Feeds and Speeds 和Automatic ompute from tooling Feeds and Speeds，这样就实现了使用CATIA 加工模块编程时刀具切削参数的自动输入。如图10、图11可以看到进给量和主轴转速的自动输入。

图10 进给量的自动输入

图11 主轴转速的自动输入

4 结束语

本文以某大型企业实施数字化制造项目为背景，以CATIA 软件为平台，根据刀具厂家提供的最佳切削参数，利用Access 建立刀具切削参数库，并导入包含刀具切削信息的CATIA 刀具库，从而实现刀具切削信息在CATIA 加工模块中的自动输入，解决了数控编程中人为输入刀具切削参数的问题，为数控编程刀具切削参数的合理选择提供了一定的参考。

[1]杨叔子，吴 波.再论先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2006，42（1）：1-5.

[2]宁汝新.数字化技术是先进制造的核心技术[J].中国制造业信息化，2011，（3）：18-19.

[3]詹才浩.CATIA V5 数控加工教程[M].北京：清华大学出版社，2009.

[4]夏邦贵，刘凡磬.Access 2003数据库开发[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5]蔡艳召，孔宪光，仇原鹰，张建丽.CATIA 刀具库的建立技术研究[J].机床与液压，2008，（4）：282-285.