1、CAD/CAM技术CAXA制造工程师 工 程 训 练 中 心 数 控 教 研 室2009.6.10CAXA制造工程师 目录自动编程：就是计算机编程，即利用 CAD/CAM（ Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing ）技术进行零件设计、分析和造型，并通过后置处理，自动生成程序，经过程序校验和修改后，形成加工程序。该方法应用面广、效率高、程序质量好，适用于各类柔性制造系统（ FMS）和集成制造系统（ CIMS）。CAXA制造工程师 目录软件及界面介绍曲线功能与线架造型 曲面功能与曲面造型 特征生成与实体造型数控加工学生天地CAXA制造工
2、程师 CAXA制造工程师 软件介绍第一章 软件及界面介绍软件介绍CAXA制造工程师是由我国北航海尔公司研制开发，面向数控铣床和加工中心的 CAD/CAM一体化的数控加工编程软件，全中文界面，便于轻松的学习和操作。 它既具有线框造型、曲面造型和实体造型的设计功能，又具有二至五轴的数控加工功能，可用 于复杂零件和模具的数控编程。ME生成的飞机模型 ME生成的盒体实体模型 ME生成的锻模电极模型CAXA制造工程师 软件介绍其基本工作流程如下 ：1、 生成加工零件的几何模型。利用软件中的三维 CAD模块设 计，或读取其它 CAD软件已建立的数据文件。2、选择相应的加工方式，生成加工轨迹，根据加工要求，
3、利用软件中的 CAM模块确定刀具、机床类型、具体工艺参数、生成刀具轨迹。利用软件的仿真功能，检验刀具轨迹是否满足要求。3、后置处理。根据选定的机床，机床参数和工艺参数，生成 加工程序代码。4、将加工代码传入数控机床。通过通讯软件（或其它方法），将自动编程生成的 G代码文件传送至机床数控系统中，通过数控系统控制机床，实现自动加工。CAXA制造工程师 界面介绍 CAXA制造工程师 2006 的窗口界面界面介绍第二章 曲线功能与线架造型 CAXA制造工程师2.1 曲线生成 包括十六项功能：直线、圆弧、圆、矩形、椭圆、样条、点、公式曲线、多边形、二次曲线、等距线、曲线投影、相关线、样条 圆弧和文字等绘
4、制功能。在系统提示栏的提示下都可以完成相应操作。直线 直线是图形构成的基本要素。直线功能提供了两点线、平行线、角度线、切线 /法线、角等分线和水平 /铅垂线六种方式。（ 1）单击主菜单 “造型 ”，指向 “曲线生成 ”，单击 “直线 ”，或者单击按钮。 （ 2）在立即菜单中选取画线方式，根据状态栏提示，完成操作。CAXA制造工程师 曲线功能与线架造型例 利用两点线绘制圆的公切线。充分利用工具点菜单，可以绘制出多种特殊的直线，这里以利用工具点中的切点绘制出圆和圆弧的切线为例，介绍工具点菜单的使用。（ 1） 单击直线按钮 ， 系统提示 “输入第一点 ”。（ 2） 按空格键弹出工具点菜单，单击 “切
5、点 ”项。（ 3） 然后按提示拾取第一个圆，拾取的位置如图所示 “1”所指的位置。（ 4） 在输入第二点时，方法同第一点的拾取方法一样，拾取第二个圆的 位置如下图中 “2”所指的位置，作图结果如右图所示。CAXA制造工程师 曲线功能与线架造型这里需要注意的是，在拾取圆时，拾取位置的不同，则切线绘制的位置也不同。如下图，若第二点选在 “3”所指位置处，则作出的为两圆的内公切线。 注意 点的输入有两种方式：按空格键拾取工具点和按回车键直接输入坐标值。其它曲线的绘制过程如直线在立即菜单中选取画线方式，根据状态栏提示，完成操作。CAXA制造工程师 曲线功能与线架造型2.2 几何变换几何 变换对 于 编
6、辑图 形和曲面有着极 为 重要的作用，可以极大地方便用 户 。几何 变换 是指 对线 、面 进 行 变换 ， 对 造型 实体无效，而且几何 变换 前后 线 、面的 颜 色、 图层 等属性不 发 生变换 。几何 变换 共有七种功能：平移、平面旋 转 、旋 转 、平面镜 像、 镜 像、 阵 列和 缩 放。平移对 拾取到的曲 线 或曲面 进 行平移或拷 贝 。平移有两种方式：两点或偏移量。其它命令使其它命令使用帮助用帮助CAXA制造工程师 曲线功能与线架造型2.3 线架造型在 “CAXA制造工程师 ”软件中，线架造型实际就是先绘制曲线，再对曲线进行编辑和修改以及进行空间几何变换，从而完成加工造型。练
7、习图样完成下图所示工件的线架造型返回第三章 曲面功能与曲面造型 CAXA制造工程师3.1 曲面生成 制造工程师提供了丰富的曲面造型手段，构造完决定曲面形状的关键线框后，就可以在线框基础上，选用各种曲面的生成和编辑方法，在线框上构造所需定义的曲面来描述零件的外表面。根据曲面特征线的不同组合方式，可以组织不同的曲面生成方式。曲面生成方式共有十种：直纹面、旋转面、扫描面、边界面、放样面、网格面、导动面、等距面、平面和实体表面。直纹面 直纹面是由一根直线两端点分别在两曲线上匀速运动而形成的轨迹曲面。直纹面生成 有三种方式：曲线 +曲线、点 +曲线和曲线 +曲面。（ 1）单击 “造型 ”，指向 “曲面生
8、成 ”，单击 “直纹面 ”，或者单击 按钮。（ 2）在立即菜单中选择直纹面生成方式。（ 3）按状态栏的提示操作，生成直纹面。 CAXA制造工程师 曲面功能与曲面造型l 曲线 +曲线 曲线 +曲线是指在两条自由曲线之间生成直纹面 。（ 1）选择 “曲线曲线 ”方式。（ 2）拾取第一条空间曲线。（ 3）拾取第二条空间曲线，拾取完毕立即生成直纹面。 点 +曲线 点 +曲线是指在一个点和一条曲线之间生成直纹面。 （ 1）选择 “点曲线 ”方式。（ 2）拾取空间点。（ 3）拾取空间曲线，拾取完毕立即生成直纹面。曲线 +曲面 曲线 +曲面是指在一条曲线和一个曲面之间生成直纹面。曲线 +曲面方式生成直纹面时
9、，曲线沿着一个方向向曲面投影，同时曲线与这个方向垂直的平面内上以一定的锥度扩张或收缩，生成另外一条曲线，在这两条曲线之间生成直纹面。 CAXA制造工程师 曲面功能与曲面造型（ 1）选择 “曲线曲面 ”方式。（ 2）填写角度和精度。（ 3）拾取曲面。（ 4）拾取空间曲线。（ 5）输入投影方向。单击空格键弹出矢量工具，选择投影方向。（ 6）选择锥度方向。单击箭头方向即可。（ 7）生成直纹面。 角度 是指锥体母线与中心线的夹角；其它命令使其它命令使用帮助用帮助CAXA制造工程师 曲面功能与曲面造型练习图样：完成下图所示图形的曲面造型样 条型 值 点（ X,Y,Z）-70,0,20-40,0,25-2
10、0,0,3030,0,15图二a视图 图二b轴测图 做左图的导动曲面 圆弧在平行于 YOZ平面内，圆心：（ 30， 0， -95），半径 R=110，要求圆弧沿样条平行导动。 练习一 练习二 返回CAXA制造工程师第四章 特征生成与实体造型特征设计是零件设计模块的重要组成部分。 CAXA制造工程师 2006的零件设计采用精确的特征实体造型技术，它完全抛弃了传统的体素合并和交并差的繁琐方式，将设计信息用特征术语来描述，使整个设计过程直观、简单、准确。通常的特征包括孔、槽、型腔、点、凸台、圆柱体、块、锥体、球体、管子等等。拉伸增料 将一个轮廓曲线根据指定的距离做拉伸操作，用以生成一个增加材料的特征
11、。（ 1）单击 “造型 ”，指向 “特征生成 ”，再指向 “增料 ”，单击 “拉伸 ”，或者直接单击 按钮，弹出拉伸加料对话框。（ 2）选取拉伸类型，填入深度，拾取草图，单击 “确定 ”完成操作。拉伸类型包括 “固定深度 ”、 “双向拉伸 ”和 “拉伸到面 ”。CAXA制造工程师 特征生成与实体造型拉伸除料将一个轮廓曲线根据指定的距离做拉伸操作，用以生成一个减去材料的特征。 （ 1）单击 “应用 ”，指向 “特征生成 ”，再指向 “除料 ”，单击 “拉伸 ”，或者直接单击 按 钮，弹出拉伸除料对话框，如图。（ 2）选取拉伸类型，填入深度，拾取草图，单击 “确定 ”完成操作。 拉伸类型包括 “固
12、定深度 ”、 “双向拉伸 ”、 “拉伸到面 ”和 “贯穿 ”，如图。固定深度：是指按照给定的深度数值进行单向的拉伸，如右图一。 深度：是指拉伸的尺寸值，可以直接输入所需数值，也可以点击按钮来调节。拉伸对象：是指对需要拉伸的草图的选取。反向拉伸：是指与默认方向相反的方向进行拉伸。增加拔模斜度：是指使拉伸的实体带有锥度，如右图二。图一 图二 图三CAXA制造工程师 特征生成与实体造型双向拉伸：是指以草图为中心，向相反的两个方向进行拉伸，深度值以草图为中心平分。 贯穿：是指草图拉伸后，将基体整个穿透。如下图一。拉伸到面：是指拉伸位置以曲面为结束点进行拉伸，需要选择要拉伸的草图和拉伸到的曲面，如下图二
13、。 注意： （ 1）在进行 “双面拉伸 ”时，拔模斜度不可用。 （ 2）在进行 “拉伸到面 ”时，要使草图能够完 全投影到这个面上，如果面的范围比草图小， 会产生操作失败。 （ 3）在进行 “拉伸到面 ”时，深度和反向拉伸不可用。 （ 4）在进行 “贯穿 ”时，深度、反向拉伸和拔模斜度不可用。 图一 图二其它命令使其它命令使用帮助用帮助CAXA制造工程师 特征生成与实体造型练习图样：完成下图所示工件的实体造型返回CAXA制造工程师 数控加工第五章 数控加工5.1 数控机床概述数控机床源于美国。 20世纪 50年代初，出于军事工业发展的需要，美国麻省理工学院在美空军后勤部的资助下，于1952年
14、3月研制成功了世界上第一台有信息存储和处理功能的新型机床，即数控机床。很快数控技术的应用从美国逐步推广到欧洲和日本等国。我国在 1958年也开始进行数控机床的研制工作，并取得了一定的成效。数控机床由机床主体和数控系统及伺服驱动三大部分组成。现代数控机床综合了计算机、自动控制、精密测量、机床制造及其配套技术的最新成果。它已成为先进制造技术不可缺少的工艺装备。 CAXA制造工程师 数控加工我们中心采用的是由南京机床厂生产的 XKN714和 XKN713系列数控机床，机床的受控动作大致包括机床的启停；主轴的启停、旋转方向和转速的变换；进给运动的方向、速度、方式；刀具的选择、长度和半径的补充；刀具的更
15、换，冷却液的开启、关闭等。下图是中心所用机床和数控机床加工工件的过程。数控机床加工过程框图CAXA制造工程师 数控加工5.2 数控加工概述数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。在数控机床上加工零件与在普通机床上加工零件，其加工方法并无多入差异，但在机床运动的控制上却有很大区别。在普通机床上加工时，机床的运动受控于操作工人。如机床的开启、主轴转速的变换、走刀路径、运动部件的位移量、切削用量的变更，以及机床的停止等都是依靠操
16、作工人来控制的。在数控机床上加工零件时，机床的运动和辅助动作的实现均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式 (数控语言或符号 )编制的。编写加工 (或运动 )指令的过程就称为编程。所谓编程，就是把被加工零件的工艺过程、工艺参数、运动要求用数字指令形式 (数控语言）记录在介质上，并输入数控系统。CAXA制造工程师 数控加工5. 3数控加工概述数控加工一般包括以下几个内容：1、对图纸进行分析，确定需要进行数控加工的部分。2、利用图形软件对需要数控加工的部分造型。3、根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半
17、精加工、精加工轨迹）。4、轨迹的方针检验。5、生成 G代码。6、传给机床加工 。用 CAXA制造工程师实现加工过程：首先，在后置设置中须配置好机床。这是正确输出代码的关键；其次，看懂图纸，用曲线、曲面和实体表达工件；然后，根据工件形状，选择合适的加工方式，生成刀位轨迹；最后，生成 G代码，传给机床。5.4.1 毛坯功能 ：定义毛坯。操作说明 ：CAXA制造工程师 数控加工5.4 数控加工中通用参数设置刀具库主要是对用户定义的各刀具进行管理。 CAXA制造工程师 数控加工5.4.2 加工管理 刀具库CAXA制造工程师 数控加工5.5 等高线粗加工生成等高线粗加工轨迹。 加工参数一 加工参数二 切
18、入切出CAXA制造工程师 数控加工下刀方式 切削用量 加工边界 刀具参数加工参数 加工边界不能被指定的行距（残留高度指定同理）整除时，会产生切削残余。 切入切出 采用 3D圆弧方式时，实现圆弧插补的必要条件为 :加工方向往复，行间连接方式投影，最大投影距离 = 行距（ XY向）。 下刀方式 指定切入方式为 Z字形或倾斜线时，系统会缺省设定切入方式的距离模式为相对。 已经指定 3D圆弧切入切出方式的前提下，指定切入方式为 Z字形或倾斜线时无效，系统会恢复切入方式为垂直。 CAXA制造工程师 数控加工注意事项 加工边界 加工边界互相嵌套时（如图 1），结果如图 2所示，去除 2的区域，在 1的区域
19、和 3的区域里生成轨迹。加工边界 在 XY向为嵌套时，刀具相对于边界的位置模式如右下图所示。 CAXA制造工程师 数控加工等高线精加工是在粗加工后，更加精确的选择与设置加工参数，参数的设置方法同粗加工，另外精加工在路径生成方式中有是否执行平坦部识别，执行平坦部识别是指自动识别模型的平坦区域，选择是否根据该区域所在高度生成轨迹。 再计算从平坦部分开始的等间距 设定是否根据平坦部区域所在高度重新度量z向层高，生成轨迹。选择不再计算时，在 z向层高的路径间，插入平坦部分的轨迹。 精加工后的工件精度得到很大提高，达到可以满足使用要求。其它加工方其它加工方式使用帮助式使用帮助5.6 轨迹仿真轨迹仿真模拟刀具沿轨迹走刀，实现对毛坯的切削的动态图像显示过程可以通过轨迹仿真来实现。这个仿真过程是通过轨迹仿真器来实现的，具体有关轨迹仿真器的使用，请参考轨迹仿真器的帮助。用户通过此处的轨迹仿真命令拾取到相关的轨迹后，右键确认后即可调入轨迹仿真器进行仿真，这里提供了调入轨迹仿真器的两种方式。 先从菜单上单击轨迹仿真命令，然后在工作区中或加工管理窗口区中拾取若干轨迹，右键确认即可调入轨迹仿真器。 先在工作区中或加工管理窗口区中拾取若干轨迹，然后在加工管理窗口区中右键弹出右键菜单，单击轨迹仿真即可调入轨迹仿真器。 CAXA制造工程师 数控加工例：
