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制造工程師在數(shù)控加工的應(yīng)用論文
摘要：為了促進(jìn)我國現(xiàn)代制造業(yè)的健康發(fā)展，特別是進(jìn)一步促進(jìn)我國數(shù)控加工技術(shù)水平的提高，本文專門探討了CAXA制造工程師在數(shù)控加工中應(yīng)用問題；在概述CAXA制造工程師軟件及其功能特點(diǎn)等內(nèi)容基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了CAXA制造工程師軟件界面構(gòu)成及所承擔(dān)的功能，最后從“工作流程”角度深入探討了CAXA制造工程師在數(shù)控加工中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：CAXA；制造工程師；數(shù)控加工；應(yīng)用
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步因素的影響下，我國制造業(yè)生產(chǎn)水平有了明顯、大幅度提升，尤以數(shù)控加工技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用為代表，實現(xiàn)了我國現(xiàn)代制造業(yè)的飛躍性發(fā)展；這也由此奠定了數(shù)控加工技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的地位，深入研究、改進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)成為提升現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)水平的重要切入點(diǎn)與有力措施，也因此成為一個極具研究價值的課題；但是數(shù)控加工技術(shù)水平的提高也不是一蹴而就的，其亦是在一系列新技術(shù)、新軟件的開發(fā)與應(yīng)用基礎(chǔ)上逐步得到提高。鑒于數(shù)控加工技術(shù)改進(jìn)、應(yīng)用對促進(jìn)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要作用，筆者結(jié)合工作實際，以CAXA制造工程師軟件為切入點(diǎn)，深入探討了CAXA制造工程師在數(shù)控加工中的應(yīng)用問題，在概述CAXA制造工程師軟件及其功能特點(diǎn)等內(nèi)容基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了CAXA制造工程師軟件界面構(gòu)成及所承擔(dān)的功能，最后從“工作流程”角度深入探討CAXA制造工程師軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用。
1CAXA制造工程師軟件概述
1.1CAXA制造工程師軟件簡介
CAXA制造工程師是由我國北航海爾軟件有限公司研發(fā)的一款全中文、專門面向數(shù)控銑床和加工操作的三維制圖軟件；具體分為CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)件和CAM(計算機(jī)輔助制造)軟件。計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)是指工程設(shè)計人員應(yīng)用相關(guān)計算機(jī)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的過程，主要包括對產(chǎn)品的造型設(shè)計、工藝規(guī)程設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析和有限元分析等環(huán)節(jié)，具體應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、建筑、航空航天等領(lǐng)域；計算機(jī)輔助設(shè)計大大縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期，提高了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量及整體設(shè)計效果。計算機(jī)輔助制造(CAM)是指提前應(yīng)用相關(guān)計算機(jī)軟件來模擬、分析產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程，起到指導(dǎo)、改進(jìn)實際產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程的作用，最典型的應(yīng)用就是數(shù)控機(jī)床；數(shù)控機(jī)床最主要的特征就是由專業(yè)操作人員借助編輯好的程序代碼、指令等控制機(jī)床的生產(chǎn)運(yùn)作。隨著各種功能數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，“加工中心”概念應(yīng)運(yùn)而生，其除實現(xiàn)對具體產(chǎn)品的生產(chǎn)加工外，亦能實現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的控制，比如從刀庫中自動換刀及自動轉(zhuǎn)換等。
1.2CAXA制造工程師功能特點(diǎn)
CAXA制造工程師軟件的強(qiáng)大之外在于其相對較為完美的功能特點(diǎn)，特別是其對現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展及數(shù)控機(jī)床應(yīng)用要求的高度契合；具體表現(xiàn)為以下兩點(diǎn)：第一，與現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)品曲面要求的完美契合。主要體現(xiàn)為方便的特征實體造型設(shè)計支持、強(qiáng)大的NURSBS自由曲面造型設(shè)計支持和靈活的曲面真實復(fù)合造型設(shè)計支持，除上述“支持”外，它還完美保證了設(shè)計的精確性及操作的簡便性，我們甚至可以說CAXA制造工程師軟件就是為現(xiàn)代制造業(yè)專門設(shè)計開發(fā)的。第二，與數(shù)控加工要求的高度完善契合。CAXA制造工程師軟件支持?jǐn)?shù)控加工應(yīng)用方面的功能特點(diǎn)更加明顯，不僅能滿足兩軸到三軸的數(shù)控加工功能需求，還能滿足四軸到五軸的數(shù)控加工功能需求；還有就是CAXA制造工程師軟件較好支持了高速數(shù)控加工，特別是高速數(shù)控加工要求的參數(shù)化軌跡編輯和軌跡批處理，以及高速數(shù)控加工要求的仿真、代碼驗證、工藝控制和通用后置處理等，這是其他CAD/CAM軟件所做不到。
2CAXA制造工程師軟件界面構(gòu)成及功能分析
操作界面設(shè)計之所以重要是因為操作界面擔(dān)負(fù)著與用戶的交流互動，是軟件與用戶最重要的交流互動渠道，要求其不僅能較好地呈現(xiàn)軟件的功能，亦要求較好地支持用戶的判斷和操作�？傮w而言，CAXA制造工程師軟件界面風(fēng)格與Windows操作系統(tǒng)界面風(fēng)格類似，都是借助于內(nèi)部菜單和相關(guān)工具條等完成軟件功能的具體操作。為了使人們更加深入地了解CAXA制造工程師軟件功能及使用，也是為了更好地促進(jìn)CAXA制造工程師軟件在數(shù)控加工的應(yīng)用，下面筆者詳細(xì)地介紹了CAXA制造工程師軟件的界面構(gòu)成及所承擔(dān)的功能。
2.1繪圖區(qū)及其功能分析
一般設(shè)計類軟件都有自己專門的繪圖區(qū)，所謂繪圖區(qū)是指一塊專門用業(yè)供用記進(jìn)行繪圖操作的區(qū)域；繪圖區(qū)可以說是CAXA制造工程師軟件最重要的工作區(qū)域，用戶最主要的、與設(shè)計相關(guān)的工作流程都是在繪圖區(qū)內(nèi)完成的；具體而言，CAXA制造工程軟件繪圖區(qū)主要用來完成用戶對產(chǎn)品造型、結(jié)構(gòu)等設(shè)計。
2.2下拉菜單條及其功能分析
下拉菜單條不僅在設(shè)計類軟件中應(yīng)用，其在一般應(yīng)用類軟件中亦使用，是我們?nèi)粘Ｉ�、工作中所用的軟件是展示其功能的最主要形式；就CAXA制造工程師軟件而言，下拉菜單條主要有以下部分或者說用來完成以下功能，具體有對文件、顯示等細(xì)節(jié)的操作，而且下拉菜單中不僅有主菜單，主菜單下還有子菜單，它們彼此配合完成軟件各功能的展示與應(yīng)用。
2.3立即菜單及其功能分析
所謂立即菜單，其可以理解為用來執(zhí)行一些具體操作的菜單、工具或者說命令；立即菜單功能具有明顯的即時性，其在使用的一刻即表示某項功能的實現(xiàn)與完成，用戶會立刻查看到所實現(xiàn)的功能效果。以用戶進(jìn)行工作繪圖為例，如果用戶的繪圖或者參數(shù)修改操作在沒有錯誤的情況下，會立即看到操作所帶來的效果；這就是產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域所說的“所見即所得”。
2.4快捷菜單及其功能分析
快捷菜單是CAXA制造工程師軟件中比較常見的操作應(yīng)用形式，軟件會根據(jù)鼠標(biāo)所在位置的不同彈出各種可能操作的快捷菜單來供用戶選擇使用，用戶可以根據(jù)快捷菜單的提示使用相應(yīng)功能，而不需要專門去找到該功能來應(yīng)用，快捷菜單的設(shè)計與應(yīng)用極大地提高了用戶的工作效率。快捷菜單的應(yīng)用很好地體現(xiàn)了軟件功能的人性化與智能化。
3CAXA制造工程師在數(shù)控加工中的應(yīng)用研究
3.1應(yīng)用前的準(zhǔn)備工作
數(shù)控加工在正式應(yīng)用CAXA制造工程師前需要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，其中最主要的就是要根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計圖紙要求制定具體的產(chǎn)品零部件加工工藝方案，主要工作流程如下；第一，確定加工物件的外在形式；第二，確定操作技術(shù)是否符合規(guī)范；第二，確定裝夾方式是否符合操作標(biāo)準(zhǔn)；第三，確定選擇使用的切削工具是否符合要求；第四，確定相關(guān)加工工藝參數(shù)；第五，對加工工可以說順序進(jìn)行調(diào)整等；最終形成一個具體的加工工藝方案。
3.2繪制產(chǎn)品三維模型
在確定具體的加工工藝方案基礎(chǔ)上，就可以利用CAXA制造工程師軟件繪制產(chǎn)品的三維模型。在實際繪制過程中，可以同時采用二維平面圖與三維實體模型兩種方式，即將二維平面圖中的相關(guān)線利用軟件的曲線投影功能引入到三維實體模型中，從而實現(xiàn)二維平面圖與三維立體圖數(shù)據(jù)的交換共享，這將會大大提高產(chǎn)品三維模型的繪制效率。繪制產(chǎn)品三維模型是CAXA制造工程師軟件在數(shù)控加工中應(yīng)用的最主要內(nèi)容，是后續(xù)利用數(shù)控機(jī)床成功完成產(chǎn)品加工的關(guān)鍵。
3.3生成加工輪廓軌跡
這里的加工輪廓軌跡，確切來說就是利用數(shù)控機(jī)床加工產(chǎn)品時所用刀具的運(yùn)行軌跡；加工刀具運(yùn)行軌跡設(shè)計科學(xué)、準(zhǔn)確與否，直接影響到是否能利用數(shù)控機(jī)床成功加工所需產(chǎn)品，一旦加工刀具運(yùn)行軌跡存在偏差，將會直接導(dǎo)致產(chǎn)品加工失敗。要求用戶能夠根據(jù)產(chǎn)品的形狀特點(diǎn)、加工工藝規(guī)程等靈活運(yùn)用CAXA制造工程師中的平面區(qū)域粗加工、平面輪廓精加工、輪廓線精加工、等高線粗加工、參數(shù)線精加工、倒圓角加工等方法。
3.4加工軌跡仿真分析
在設(shè)計與生成加工輪廓軌跡后，為了保證設(shè)計的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，我們可以利用CAXA制造工程師軟件來進(jìn)行仿真分析；即在CAXA制造工程師軟件中將加工輪郭軌跡調(diào)整為三維真實狀態(tài)，來模擬實際切削過程，以此來確定刀具運(yùn)行軌跡及相關(guān)材料運(yùn)作過程是否存在錯誤，這就需要設(shè)計人員嚴(yán)格檢驗與刀具相關(guān)的設(shè)計細(xì)節(jié)，并且通過一些技術(shù)、手段進(jìn)行優(yōu)化，切實保證設(shè)計的精確性，避免因為設(shè)計錯誤導(dǎo)致產(chǎn)品加工失敗。
3.5正式生成G代碼
當(dāng)完成加工軌跡仿真后，我們就可以選擇符合加工輪廓軌跡的刀具在經(jīng)過后置處理后，根據(jù)加工中心機(jī)床系統(tǒng)的不同、操作者要求不同、需要的格式不同等特點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)修改，修改后一定要保存相關(guān)設(shè)置，最終生成合適數(shù)控加工系統(tǒng)的代碼指令程序，我們稱其為G代碼。在成功生成G代碼程序，就可以通過運(yùn)行G代碼來控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行產(chǎn)品加工操作；G代碼是可以反復(fù)使用的，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。
3.6代碼的傳輸與加工
在成功生成G代碼后，為了保證數(shù)控機(jī)床能依據(jù)G代碼指令工作，還需要我們使用專門的傳輸軟件傳輸給數(shù)控機(jī)床，比較有代表性的G代碼傳輸軟如CAXADNC和華中數(shù)控通訊軟件等，具體可以采用兩種方式完成G代碼傳輸：一種是固定傳輸，另一種是在線傳輸；固定傳輸指的是考慮到G代碼程序短占用內(nèi)存小，可以一次性傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床中，全部G代碼程序?qū)⒈槐４嬗跈C(jī)床中；而在線傳輸指的考慮到G代碼程序長且占用內(nèi)存大，數(shù)控機(jī)床內(nèi)存無法一次容納全部程序，故采用在線傳輸方式，即邊加工邊傳輸。
4結(jié)語
數(shù)控加工技術(shù)在我國現(xiàn)代制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，極大地提高了我國現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)水平，實現(xiàn)了我國現(xiàn)代制造業(yè)的飛躍性發(fā)展；而CAXA制造工程師軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用極大地提高了數(shù)控加工的技術(shù)水平與生產(chǎn)效率，對我國現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展注入了新鮮活力。目前，雖然CAXA制造工程師在數(shù)控加工中的應(yīng)用已進(jìn)入成熟時期，但仍然需要我們予以充分關(guān)注及深入研究，促進(jìn)其在數(shù)控加工中的科學(xué)應(yīng)用，促進(jìn)我國現(xiàn)代制造業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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