苑恒轶 崔 巍 宋立明

[摘 要]数控加工仿真系统软件是一个应用虚拟加工技术于数控加工操作技能实训的仿真软件,具备对机床操作全过程和加工运行的仿真功能。可以进行数控编程、加工操作、后置处理以及自动生成工艺图表等功能。CAXA制造工程师在此项技术中的发展较为迅速且最为典型,这里主要以CAXA制造工程师为例来说明数控虚拟加工与后置处理技术的特点。

[关键词]CAXA 高速加工 后置处理

[中图分类号]TP391[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)11-0049-02

随着我国制造业迅速的发展,和制造加工相关的制造类软件也相继蓬勃发展起来。起初源自美国的虚拟技术是一种很高超的加工技术。它不但可以提升传统产业层次,还可以降低成本,避免新产品开发的风险。数控加工仿真系统软件是一个应用虚拟加工技术于数控加工操作技能实训的仿真软件,具备对机床操作全过程和加工运行的仿真功能。可以进行数控编程、加工操作、后置处理以及自动生成工艺图表等功能。我们国家近几年里,在此项技术中的发展较为迅速。最为典型的就是我国自主研发的CAXA软件。下面我们主要以CAXA制造工程师为例来说明数控虚拟加工与后置处理技术的特点。

1 基于CAXA制造工程师的高速加工技术

CAXA制造工程师是具有卓越工艺性的数控编程软件。提供七种粗加工方式:平面区域粗加工、区域粗加工、等高粗加工、扫描线、摆线、插铣、导动线加工。提供14种精加工方式:平面轮廓、轮廓导动、曲面轮廓、曲面区域、曲面参数线、轮廓线、投影线、等高线、导动、扫描线、限制线、浅平面、三维偏置、深腔侧壁多种精加工功能。提供3种补加工:等高线补加工、笔式清根、区域补加工等多种补加工功能。是数控加工编程精品,它为数控加工行业提供了从造型、设计到加工代码生成、加工仿真、代码校验等一体化的解决方案。继CNC技术之后,高速铣削给机械制造业带来又一次革命性变化。其巨大吸引力在于实现高速加工的同时,把原来普通数控难以达到的对加工精度、表面质量、以及刀具磨损和生产时间等更高的要求变成了现实。高速铣削的实现不仅要求有好的机床和刀具等硬件条件,还必须有优秀的CAM软件与之相匹配。值得一提的是CAXA制造工程师在此方面表现的尤为突出。由于高速铣削在加工过程中刀具运动速度很快,要求CAM输出光滑、平顺、稳定的刀位轨迹,避免切削角度和速度的突然变化,以达到高质量和高精度的零件表面。就此问题,CAXA制造工程师提出了光滑的进退刀方式:提供轮廓的切向、圆弧进退刀;曲面的切向进退刀;Z向的螺旋式进刀。对拐角处提供“刀具直径百分比“和“绝对半径”两种添加拐角半径的方式。提供三种行间连接方式:直线、圆弧、S形。这些方式对于高速的数控铣削工程中起着重要的作用。下面主要以几种最为典型的高速加工为例,来说明CAXA制造工程师在高速加工中的优越性。

(1) 摆线粗加工(如图):这是一种专门针对高速加工的刀位轨迹策略,由于切削的过程中刀具总是沿一条具有平稳曲率的曲线作单向运动,使得刀具运动总能保持一致的进给率,从而加工过程中刀具所受负荷保持一定。可提高模具型腔部粗加工效率和延长刀具使用寿命 ,适用于高速加工。

(2)插铣式粗加工(如图2):在高速加工中,对于型腔很深的零件的粗加工,由于刀具使用了加长杆,而采用正常的铣削方法就会在加工过程中刀具产生变形,影响了加工效果、质量和精度。插铣式加工方式引用了类似于钻孔的刀具轨迹,在加工中心的Z方向上将型腔深处的材料切削掉。在实际加工大型注塑模具或冲压模具的过程中,插铣式铣削被证明是一种行之有效的方法。

(3)导动式加工(如图3):曲面加工中普遍采用绗切方式,这种方式产生的代码非常大,而且增加了数据传输的时间和困难,加工精度和表面质量也很难满足要求,对高速加工更会产生不良效果。针对导动产生的曲面和实体特征,只需要导动线和截面线就可以产生类似等参线绗切的轨迹,生成的NC后置程序小,加工时间比传统方法大幅缩短,加工精度和表面质量也有所提高,同时更适合于高速铣削。

2 基于CAXA制造工程师的后置处理技术

(1)后置处理:后置处理是数控编程技术的关键技术之一,通过后置处理器读取由CAM系统生成的刀具路径文件,从中提取相关的加工信息,并根据指定数控机床的特点及NC程序格式要求进行分析、判断和处理,最终生成数控机床所能直接识别的NC程序。我国自主开发的商品化的CAD/ CAM 系统中,CAXA制造工程师是目前应用最广泛的系统,其后置处理功能模块解决了常见数控机床的后置处理。CAXA的后置处理模块包括后置设置、生成G代码和校核G代码功能。后置设置功能包括两方面的功能:增加机床和后置处理设置。机床配置主要设置机床控制参数和程序格式参数。

(2) 后置处理设置:后置设置就是针对特定的机床,结合已经设置好的机床配置,对后置输出的数控程序的格式,如程序段行号,程序大小,数据格式,编程方式,圆弧控制方式等进行设置。后置参数设置包括程序段行号,程序大小,数据格式,编程方式,圆弧控制方式等。

综上我们看到了CAXA制造工程师的后置处理的优越性,它是目前应用最广泛的系统,其后置处理功能模块解决了常见数控机床的后置处理,但是它也具有局限性,适用于多数的铣削加工,在解决Sodick 类型机床的数控代码时,如果零件中涉及到孔的加工,将不能生成相应的程序代码。CAXA制造工程师是我们国家CAD/CAM软件的代表,它的用途更加适合中国的国情,它的能力将会随着我们国家制造业发展的不断壮大而日趋完善。

[参考文献]

[1] 张德强主编.CAXA 数控铣CAD/CAM技术.北京:机械工业出版社,2005.

[2] 扬伟群主编.数控工艺培训教程.北京:清华大学出版社,2002.

[3] 潘毅主编.CAXA模具设计与指导.北京:清华大学出版社,2004.

[4] 张远辉主编.数控加工工艺与编程.北京:清华大学出版社,2009-07.