计算机辅助制造软件在数控技术中的应用

王晓丽

摘要：伴随着计算机技术的发展，以计算机为平台开发出很多专业的应用软件，极大地提高了各行各业的工作效率。计算机技术也在机械制造行业中得到了广泛的应用，以CAXA制造工程师软件为例，详细介绍了其显著的特点及其在数控技术中的应用。

关键词：计算机辅助制造软件;数控技术;零件加工;软件应用

中图分类号：TG659

文献标识码：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.10.071

普通机床加工通过手动操作机床完成零件的加工，零件的各种精度及表面粗糙度是否能达到要求受工人技术水平的制约。这一现状已满足不了形状复杂多样、精度要求高、一般加工设备难以加工出的零件加工需要。为了解决这一问题，数控技术应运而生。近年来，数控技术在航天制造、模具制造、汽车制造、机械制造等行业快速发展，一些新方法、新工艺、新技术不断涌现，在国家的经济发展中起到了举足轻重的作用。

1 计算机辅助制造软件开发的背景

1.1 手工编程

根据设计人员提供的零件图，编程人员编写数控机床认识的数控程序，然后把数控程序写入数控机床。数控机床根据写入的代码驱动主运动系统和进给运动，将零件加工出来。这种编程方法适用于加工形状简单、计算量小、程序段数不多的零件，采用该编程较容易，而且经济、及时。

1.2 自动编程

数控程序的编制主要是对零件轮廓各个节点的计算。对于简单的零件，人工计算没问题，但是对于复杂的带曲面的零件，人工计算其节点就较困难。为了解决手工编程存在的问题，计算机辅助制造软件应运而生。进入21世纪以来，中国的综合国力和先进技术的创新能力都得到了空前的发展。计算机辅助制造软件在机械、教育和科研领域得到了广泛的应用。

2 计算机辅助制造软件显著的特点

以北京数码大方科技股份有限公司CAXA制造工程师软件为例，介绍其显著的特点。

该软件具有丰富的CAD功能，利用绘制零件的各种命令及其丰富的捕捉功能，准确地绘制出所需的各种零件图，代替人工完成原先有些人工无法完成的节点计算工作。这样不仅提升了计算的准确性，同时还大大提高了工作效率。

该软件具有丰富的CAM功能，利用提供的多种刀具轨迹，结合绘制好的零件图，选择与加工零件相适应的刀具轨迹。正确填写相应的加工参数、加工刀具、切削用量等一些参数，最终生成按照加工工艺安排的各种加工轨迹。

该软件具有丰富的线框仿真和实体仿真功能。线框仿真具有二维模拟功能.可以模拟已生成的加工轨迹路径，清晰地看出加工零件真实的大小。对于初学者来说，分辨轮廓参数补偿“ON”“TO”“PAST”是最直观的方法。实体仿真功能具有三维模拟功能，可以对已生成的加工轨迹进行实体加工仿真，并校验生成的零件与实际加工零件是否一致。如果一致，进行下一步的工作;如果不一致，就要修改相应的参数，直到与实际加工的零件一致为止。其显著特点是非常直观，能够看出最终加工出的零件模样。

该软件具有生成G代码的功能，这是学习该软件的最终目的。生成与加工零件相适应的加工代码，利用DNC功能，直接把生成的加工代码传人机床。

该软件具有工艺清单功能，每个加工轨迹零件尺寸的大小，所使用刀具的尺寸，相应的加工参数、主轴转数、进给量、背吃刀量，每步所使用的加工时间，所有加工轨迹全部加工时间都一一详细列出。根据这一功能，使用者就可以动态地调整加工工艺方案。

该软件与原先的手工编程、手动输入程序相比，无论是工作的效率上，还是整体零件编程的容易程度上，都使从业人员从繁重的劳动中得以解放。从生产的安全性来说，传统的手工編程、程序的校验是生产过程的重中之重，对操作人员来说是一件极其费神劳心的工作，给安全生产带来了隐患。但是利用自动编程软件，这些问题都已经在操作的规程中化险为夷了，给我们的安全生产提供了有利的保障。

3 计算机辅助制造软件的应用

为提高企业的竞争力，对于复杂零件的加工，建议使用计算机辅助制造软件，这已成为很多企业急需解决的一个重要问题。很多企业花费大量的人力、财力选派相关的人员进行培训，为企业提供有力的技术力量，为企业更进一步的发展保驾护航。对于2.5轴零件的加工，CAXA制造工程师软件较容易掌握，这里就不再赘述。下面以加工一曲面为例来进行讲解，希望对所学者有所帮助。

CAXA制造工程师软件可以构建三种造型，分别是实体造型、曲面造型和线架造型。为了满足不同的零件造型加工，这几种造型的使用往往是相互交叉融合的。以加工支撑板零件（见图1）中的曲面为例，其造型过程如下：①构造基准面，选择与平面XY等距，与其相反，构造出基准面;②以构造好的基准面为草图面，进入草图，按照图中所给尺寸绘制矩形，绘制后进行带有锥度的实体拉伸增料;③对拉伸增料实体进行实体过渡（见图2）;④选择曲线生成栏中的相关线（见图3），点击命令菜单中的实体边界选项，选择构造好的实体上下边界，为生成曲面做准备;⑤选择曲面生成栏中的直纹曲面，依次按照顺序点击实体相应上下边界线，生成8个直纹曲面（见图4）;⑥利用线面编辑栏中的线面缝合，把生成的8个曲面缝合成一个大曲面（见图5）。

在整个造型过程中，三种造型方式相互融合，最终生成加工所需要的曲面。

利用CAXA制造工程师软件可以生成零件加工程序，利用生成的曲面生成刀具轨迹（见图6），经实体仿真准确无误后，生成加工程序，利用DNC在线加工功能，将程序导人数控机床，最终把零件加工出来，加工工件的精度可以达到0.001 mm。实体仿真效果见图7。

4 结束语

通过以上加工曲面的实例，CAD/CAM软件在数控技术中的应用优势显而易见，这是手工编程很难达到的。因此，该软件已成为众多机械制造类加工技术人员必须掌握的一门技术。