0 引言

　　現(xiàn)階段，越來(lái)越多的零件采用數(shù)控加工，但加工方法往往還是先用二維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行基于2D的平面圖零件設(shè)計(jì)，然后由工藝人員/程序員直接以G代碼進(jìn)行NC手工編程，這種方法適用于一般簡(jiǎn)單零件的平面加工、直線加工、回轉(zhuǎn)體加工及點(diǎn)位加工。其編程速度較快，代碼簡(jiǎn)潔，然而對(duì)于幾何形狀復(fù)雜，特別是對(duì)非圓曲面的加工，上述編程方法就十分困難了。

　　隨著微電子技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)編程系統(tǒng)日趨完善，逐漸過(guò)渡到以圖形交互為基礎(chǔ)的與CAD集成的CAD/CAM系統(tǒng)為主的編程方法。CAXA ME就是集CAD/CAM于一體的軟件，為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設(shè)計(jì)到代碼生成、加工仿真、代碼檢驗(yàn)等一體化的全面解決方案，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。用戶可以利用CAD模塊進(jìn)行幾何圖形的繪制，通過(guò)CAM模塊生成刀具路徑，經(jīng)過(guò)后處理轉(zhuǎn)換成NC程序，傳送至數(shù)控機(jī)床中進(jìn)行加工。現(xiàn)以可口可樂(lè)瓶底為例，介紹利用CAXA ME軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面三維造型及其數(shù)控加工。

1 可樂(lè)瓶底凹模型腔的三維造型設(shè)計(jì)過(guò)程

　　1.1 可樂(lè)瓶底凹模型腔的三維造型思想

　　可樂(lè)瓶底的曲面造型比較復(fù)雜，它有5個(gè)完全相同的部分。用實(shí)體造型不能完成，所以利用CAXA制造工程師強(qiáng)大的曲面造型功能中的網(wǎng)格面來(lái)實(shí)現(xiàn)。其實(shí)只要作出一個(gè)突起的兩根截面線和一個(gè)凹進(jìn)的一根截面線，再進(jìn)行圓形陣列就可以得到其他幾個(gè)突起和凹進(jìn)的所有截面線。然后使用網(wǎng)格面功能生成5個(gè)相同部分的曲面。可樂(lè)瓶底的最下面的平面使用直紋面中的點(diǎn)+曲線方式來(lái)做，這樣做的好處是在做加工時(shí)兩張面(直紋面和網(wǎng)格面)可以一同用參數(shù)線加工。最后以瓶底的上口為準(zhǔn)，構(gòu)造一個(gè)立方體實(shí)體，然后用可樂(lè)瓶底的兩張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 可樂(lè)瓶底凹模型腔的曲面造型

　　1)繪制截面線。將繪圖平面切換到加：平面，繪制一個(gè)42.5x37的矩形，將矩形的左上角平移到原點(diǎn)(0，0，0)，利用等距線、裁剪等按鈕完成可樂(lè)瓶底的5個(gè)相同部分中第一部分的截面線，通過(guò)陣列得到全部構(gòu)造曲面所作的線架。

　　2)生成網(wǎng)格面。按F5鍵進(jìn)入俯視圖，單擊曲面工具欄中的“網(wǎng)格面”按鈕，依次拾取u截面線，按鼠標(biāo)右鍵確認(rèn)；再依次拾取V截面線，按右鍵確認(rèn)，稍等片刻生成網(wǎng)格面。

　　3)生成直紋面。底部中心部分曲面用直紋面“點(diǎn)+曲線”來(lái)做，這樣的好處是在做加工時(shí)，兩張面(網(wǎng)格面和直紋面)可以一同用參數(shù)線來(lái)加工，而面裁剪平面不能與非裁剪平面一起來(lái)加工。

　　通過(guò)拾取過(guò)濾設(shè)置和隱藏等命令將線框全部隱藏掉，得到可樂(lè)瓶底的曲面造型如圖1所示。

圖1瓶底效果圖

　　1.3 曲面實(shí)體混合造型

　　造型思路是先以瓶底的上口為準(zhǔn)，構(gòu)造一個(gè)立方體實(shí)體，然后用可樂(lè)瓶底的兩張面(網(wǎng)格面和直紋面)把不需要的部分裁剪掉，得到所要求的凹模型腔。多曲面裁剪實(shí)體是CAXA制造工程師中非常有用的功能。造型結(jié)果如圖3精加工走刀路線圖2所示。

圖2可樂(lè)瓶底模具造型

2 可樂(lè)瓶底模具的粗精加工及刀具軌跡

　　根據(jù)曲面形狀特點(diǎn)，難于用普通銑床進(jìn)行粗加工，利用CAXA制造工程師，生成G代碼后，輸入數(shù)控機(jī)床來(lái)完成加工。可樂(lè)瓶底凹模型腔的整體形狀較為陡峭，粗加工采用等高粗加工方式，然后采用參數(shù)線加工方式對(duì)凹模型腔中間曲面進(jìn)行精加工。

　　2.1 等高粗加工及刀具軌跡

設(shè)置工藝參數(shù)。選擇“應(yīng)用”→“軌跡生成”→“等高粗加工”，出現(xiàn)“粗加工參數(shù)表”對(duì)話框，在“粗加工參數(shù)”選項(xiàng)中設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。注意毛坯類(lèi)型選擇“拾取輪廓”。根據(jù)左下方的提示拾取輪廓，然后拾取曲面。拾取曲面可以按W鍵，全部選中。按右鍵確認(rèn)以后系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)算，稍候，得出軌跡。拾取粗刀具軌跡，單擊右鍵選擇“隱藏“命令，將粗加工軌跡隱藏掉，以便觀察下面的精加工軌跡。

2.2 精加工-參數(shù)線加工及刀具軌跡

　　采用曲面的參數(shù)線加工方法。選擇“應(yīng)用”→“軌跡生成”→“參數(shù)線加工”命令，彈出參數(shù)線加工參數(shù)表，按照表中內(nèi)容設(shè)置參數(shù)線加工參數(shù)，刀具和其他參數(shù)按粗加工的參數(shù)來(lái)設(shè)定，完成后單擊“確定”。

　　根據(jù)狀態(tài)欄提示拾取曲面，當(dāng)把鼠標(biāo)移到型腔內(nèi)部時(shí)，曲面自動(dòng)被加亮顯示，拾取同一高度的二張曲面后，按鼠標(biāo)右鍵確認(rèn)，根據(jù)提示完成相應(yīng)的工作，最后生成如圖3所示刀具軌跡。

圖3精加工走刀路線

3 軌跡仿真檢驗(yàn)與修改

　　單擊“線面可見(jiàn)”按鈕，顯示所有已經(jīng)生成加工軌跡，拾取粗加工軌跡，按右鍵確認(rèn)。選擇【軌跡仿真】命令，選擇“拾取兩點(diǎn)”方式，拾取粗加工/精加工的刀具軌跡，按右鍵結(jié)束。拾取模具的兩個(gè)對(duì)角點(diǎn)，系統(tǒng)立即將進(jìn)行加工仿真。

　　仿真過(guò)程中，系統(tǒng)顯示走刀速度。仿真結(jié)束后，拾取點(diǎn)觀察仿真截面。單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出“選擇仿真文件”對(duì)話框，輸入文件名，單擊“保存”，存儲(chǔ)可樂(lè)瓶加工仿真的結(jié)果。仿真檢驗(yàn)無(wú)誤后，單擊“文件”-“保存”，保存粗加工和精加工軌跡。

　　究竟用哪一種加工方式來(lái)生成軌跡，要根據(jù)所要加工形狀的具體特點(diǎn)，不能一概而論。對(duì)于本例來(lái)說(shuō)，參數(shù)線方式加工效果最好。最終加工結(jié)果的好壞，是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，它不單純決定于程序代碼的優(yōu)劣，還決定于加工的材料，刀具，加工參數(shù)設(shè)置，加工工藝、機(jī)床特點(diǎn)等等。幾種因素配合好了才能夠得到最好的加工結(jié)果。

4 生成G代碼和加工工藝單

　　4.1 生成G代碼

　　選擇【應(yīng)用】-【后置處理】-【生成G代碼】命令，彈出“選擇后置文件”對(duì)話框，填寫(xiě)加工代碼文件名“可樂(lè)瓶底粗加工”，單擊“保存”。拾取生成的粗加工的刀具軌跡，按右鍵確認(rèn)，立即彈出粗加工代碼文件保存即可。同樣方法生成精加工G代碼。

　　4.2 生成加工工藝單

　　選擇【應(yīng)用】-【后置處理】-【生成工序單】命令，彈出“選擇HTML文件名”對(duì)話框，輸入文件名“可樂(lè)瓶底加工”，單擊“保存”。左下角提示拾取加工軌跡，用鼠標(biāo)選取或用窗口選取或按“w”鍵，選中全部刀具軌跡，點(diǎn)右鍵確認(rèn)，立即生成加工工藝單。

　　至此，可口可樂(lè)瓶底的造型、生成加工軌跡、加工軌跡仿真檢查、生成G代碼程序，生成加工工藝單的工作已經(jīng)全部做完，可以把加工工藝單和G代碼程序通過(guò)工廠的局域網(wǎng)送到車(chē)間去了。車(chē)間在加工之前還可以通過(guò)《CAXA制造工程師》中的校核G代碼功能，再看一下加工代碼的軌跡形狀，做到加工之前胸中有數(shù)。把工件打表找正，按加工工藝單的要求找好工件零點(diǎn)，再按工序單中的要求裝好刀具找好刀具的：軸零點(diǎn)，就可以開(kāi)始加工了。

5 結(jié)語(yǔ)

　　用CAXA軟件進(jìn)行建模和數(shù)控代碼的自動(dòng)生成，能大大地減少編程人員的工作量。特別是復(fù)雜模具的數(shù)控程序編制，用手工來(lái)編程幾乎是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，利用CAXA其優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯，免去了煩瑣的數(shù)值計(jì)算，編程結(jié)果直觀，通過(guò)仿真切削和刀具干涉檢查，確保所編程序一次成功，大幅度地減少機(jī)床調(diào)試時(shí)間和機(jī)床試切時(shí)間，既可以縮短零件生產(chǎn)周期，又可以確保零件表面品質(zhì)和加工精度，提高了工作效率，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。