一、引言

    现阶段，许多工厂常用二维设计软件进行基于2D的平面图零件设计，然后由工艺人员/程序员按3D概念，直接以G代码或APT语言进行NC编程。这种方法适用于一般简单零件的平面加工、直线加工、回转体加工及点位加工。其编程速度较快，代码简洁。对于几何形状复杂、夹具装配复杂，特别是对非圆曲面的加工，上述编程方法就十分困难了。

    因为对空间几何图形和轨迹进行数学处理的计算量大、过程复杂，不易掌握，而且编程过程中，不能对加工环境构成要素的几何体之间的空间关系进行检查。将刀位坐标转为加工对象的几何图形再进行检查，精度低，不直观，因此需上机调试程序，占用数控机床工时，技术准备周期较长。

    近几年来，CAM技术发展迅速，图形处理功能有了很大增强，硬件平台价格大幅下降，同时，CAD/CAM软件技术也日益成熟。这使得直接将零件的几何体信息转变为数控加工程序的国产CAD/CAM软件——CAXA制造工程师得以推广和应用。

    二、CAM数控加工技术

    1. CAM数控加工概述

    CAM数控加工技术是在刀具建库、夹具建库、NC建模和CAD实体造型集成的基础上，在计算机中建立机床加工环境，根据加工工艺方案设置参数，模拟机床的实际切削过程，进行刀具干涉检查，最后生成NC代码文件，即G代码，输入机床完成零件加工。其关键技术如下：

    (1)夹具库的建立、多工位夹具的装配及在各工序间的切换；
    (2)装配式刀具库的建立及在仿真切削过程中的调用；
    (3)NC建模系统的应用调试；
    (4)使用CAM软件的刀具、夹具数据库中的系列刀具元件、夹具元件加工毛坯模型；
    (5)模拟加工试切过程，并进行切削干涉检查；
    (6)修改刀具路径；
    (7)应用软件功能，生成刀具、夹具及部件装配图和刀具路径图、输出各种工艺信息及报表。

    2. 用CAXA制造工程师实现数控加工

    CAXA制造工程师以CAD生成的零件几何信息为基础，采用人机交互对话方式，在计算机屏幕上指定被加工件的几何特征，定义相关的加工参数，由计算机进行数据处理，并动态显示加工路径，最后输出NC代码数据，特别是它所提供的仿真切削功能，能模拟加工环境进行切削，并检查刀具是否干涉。

    用CAXA制造工程师实现数控加工的过程如图1所示。

图1 CAXA制造工程师实现数控加工的流程

    三、基于CAXA制造工程师的工艺加工过程

    1. CAXA制造工程师制造功能模块的主要功能

    CAXA制造工程师是一个曲面实体相结合的CAD/CAM一体化的国产CAM软件，是基于三维的零件设计、制造和分析的软件包。其制造功能模块主要具有以下功能：

    (1)保证数据的唯一性和相关性
    如果对一个零件模型进行了修改，与此零件相关的装配图、零件图等都会自动更新。

    (2)强大的加工环境设计能力
    能够模拟加工条件，建立三维的组装式夹具装配、刀具装配、加工毛坯系列；图形交互式人机对话；有多种进刀方式，可自动生成加工刀具路径。能进行铣削、镗削、车削、铰孔、线切割等多种加工。每种加工都提供多种加工方式；能图形显示刀具路径；屏幕模拟实际切削过程，显示材料去除过程和进行刀具干涉检查；可提供完整的工艺过程信息。可提供刀具装配、安装、使用信息，夹具安装、使用信息，机床使用信息，工艺参数设置信息等。

    2. 用CAXA制造工程师在数控机床上进行工艺分析及加工的过程

    基于CAXA制造工程师的技术支持，在数控机床上进行零件加工工艺分析及加工的过程，可分为下面的几个阶段：

    (1)准备工作
    在这个阶段里，主要完成加工环境设计工作，即在完成工艺方案设计的前提下，在计算机上完成数控机床参数设置，刀具元件建库、刀具组装，通用夹具元件建库、专用夹具元件建模、夹具组装等，目的是建立一个三维工件的加工环境。

    (2)工件模型造型设计
    利用CAXA-CAD提供的直线、圆弧以及样条线等平面绘图功能和拉伸、除料、放样等实体造型功能，可以将设计元素加工混合，进行三维加工数据的建模，用曲线、曲面和实体表达工件。在对零件造型过程中，可以直接使用软件提供的三维设计功能，也可以将二维制图中参数线等元素，引入到CAXA建模中，实现CAD数据的准确交换，生成满足数控加工的三维数据模型，实现复杂零件的三维实体造型设计。示例如图2所示。

图2 五角星三维实体造型