0 引言

　　現階段，越來越多的零件采用數控加工，但加工方法往往還是先用二維設計軟件進行基于2D的平面圖零件設計，然后由工藝人員/程序員直接以G代碼進行NC手工編程，這種方法適用于一般簡單零件的平面加工、直線加工、回轉體加工及點位加工。其編程速度較快，代碼簡潔，然而對于幾何形狀復雜，特別是對非圓曲面的加工，上述編程方法就十分困難了。

　　隨著微電子技術和CAD技術的發展，自動編程系統日趨完善，逐漸過渡到以圖形交互為基礎的與CAD集成的CAD/CAM系統為主的編程方法。CAXA ME就是集CAD/CAM于一體的軟件，為數控加工行業提供了從造型設計到代碼生成、加工仿真、代碼檢驗等一體化的全面解決方案，現已廣泛應用于許多領域。用戶可以利用CAD模塊進行幾何圖形的繪制，通過CAM模塊生成刀具路徑，經過后處理轉換成NC程序，傳送至數控機床中進行加工。現以可口可樂瓶底為例，介紹利用CAXA ME軟件實現復雜曲面三維造型及其數控加工。

1 可樂瓶底凹模型腔的三維造型設計過程

　　1.1 可樂瓶底凹模型腔的三維造型思想

　　可樂瓶底的曲面造型比較復雜，它有5個完全相同的部分。用實體造型不能完成，所以利用CAXA制造工程師強大的曲面造型功能中的網格面來實現。其實只要作出一個突起的兩根截面線和一個凹進的一根截面線，再進行圓形陣列就可以得到其他幾個突起和凹進的所有截面線。然后使用網格面功能生成5個相同部分的曲面。可樂瓶底的最下面的平面使用直紋面中的點+曲線方式來做，這樣做的好處是在做加工時兩張面(直紋面和網格面)可以一同用參數線加工。最后以瓶底的上口為準，構造一個立方體實體，然后用可樂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42.5x37的矩形，將矩形的左上角平移到原點(0，0，0)，利用等距線、裁剪等按鈕完成可樂瓶底的5個相同部分中第一部分的截面線，通過陣列得到全部構造曲面所作的線架。

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

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

　　通過拾取過濾設置和隱藏等命令將線框全部隱藏掉，得到可樂瓶底的曲面造型如圖1所示。

圖1瓶底效果圖

　　1.3 曲面實體混合造型

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

圖2可樂瓶底模具造型

2 可樂瓶底模具的粗精加工及刀具軌跡

　　根據曲面形狀特點，難于用普通銑床進行粗加工，利用CAXA制造工程師，生成G代碼后，輸入數控機床來完成加工。可樂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，然后采用參數線加工方式對凹模型腔中間曲面進行精加工。

　　2.1 等高粗加工及刀具軌跡

設置工藝參數。選擇“應用”→“軌跡生成”→“等高粗加工”，出現“粗加工參數表”對話框，在“粗加工參數”選項中設置各項參數。注意毛坯類型選擇“拾取輪廓”。根據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。按右鍵確認以后系統開始計算，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-參數線加工及刀具軌跡

　　采用曲面的參數線加工方法。選擇“應用”→“軌跡生成”→“參數線加工”命令，彈出參數線加工參數表，按照表中內容設置參數線加工參數，刀具和其他參數按粗加工的參數來設定，完成后單擊“確定”。

　　根據狀態欄提示拾取曲面，當把鼠標移到型腔內部時，曲面自動被加亮顯示，拾取同一高度的二張曲面后，按鼠標右鍵確認，根據提示完成相應的工作，最后生成如圖3所示刀具軌跡。

圖3精加工走刀路線

3 軌跡仿真檢驗與修改

　　單擊“線面可見”按鈕，顯示所有已經生成加工軌跡，拾取粗加工軌跡，按右鍵確認。選擇【軌跡仿真】命令，選擇“拾取兩點”方式，拾取粗加工/精加工的刀具軌跡，按右鍵結束。拾取模具的兩個對角點，系統立即將進行加工仿真。

　　仿真過程中，系統顯示走刀速度。仿真結束后，拾取點觀察仿真截面。單擊鼠標右鍵，彈出“選擇仿真文件”對話框，輸入文件名，單擊“保存”，存儲可樂瓶加工仿真的結果。仿真檢驗無誤后，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生成軌跡，要根據所要加工形狀的具體特點，不能一概而論。對于本例來說，參數線方式加工效果最好。最終加工結果的好壞，是一個綜合性的問題，它不單純決定于程序代碼的優劣，還決定于加工的材料，刀具，加工參數設置，加工工藝、機床特點等等。幾種因素配合好了才能夠得到最好的加工結果。

4 生成G代碼和加工工藝單

　　4.1 生成G代碼

　　選擇【應用】-【后置處理】-【生成G代碼】命令，彈出“選擇后置文件”對話框，填寫加工代碼文件名“可樂瓶底粗加工”，單擊“保存”。拾取生成的粗加工的刀具軌跡，按右鍵確認，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【應用】-【后置處理】-【生成工序單】命令，彈出“選擇HTML文件名”對話框，輸入文件名“可樂瓶底加工”，單擊“保存”。左下角提示拾取加工軌跡，用鼠標選取或用窗口選取或按“w”鍵，選中全部刀具軌跡，點右鍵確認，立即生成加工工藝單。

　　至此，可口可樂瓶底的造型、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全部做完，可以把加工工藝單和G代碼程序通過工廠的局域網送到車間去了。車間在加工之前還可以通過《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。把工件打表找正，按加工工藝單的要求找好工件零點，再按工序單中的要求裝好刀具找好刀具的：軸零點，就可以開始加工了。

5 結語

　　用CAXA軟件進行建模和數控代碼的自動生成，能大大地減少編程人員的工作量。特別是復雜模具的數控程序編制，用手工來編程幾乎是無法實現，利用CAXA其優勢相當明顯，免去了煩瑣的數值計算，編程結果直觀，通過仿真切削和刀具干涉檢查，確保所編程序一次成功，大幅度地減少機床調試時間和機床試切時間，既可以縮短零件生產周期，又可以確保零件表面品質和加工精度，提高了工作效率，可以取得良好的經濟效益。