一、 前言 [v7)xV@c  
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   中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所是一所以紅外技術(shù)和物理研究為基礎(chǔ)的研究所，主要承擔(dān)我國(guó)航天遙感技術(shù)的研究發(fā)展。在我國(guó)氣象衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展上發(fā)揮了重要的作用，作出了很大的貢獻(xiàn)。所屬實(shí)驗(yàn)工廠主要承擔(dān)所內(nèi)實(shí)驗(yàn)室研制的紅外航空遙感儀器、紅外地平儀、及其他光學(xué)元器件的加工試制工作，同時(shí)還承擔(dān)著重要航天工程項(xiàng)目的制造任務(wù)。由于所研究方向的特點(diǎn)，對(duì)于機(jī)加工水平就提出了較高的要求，特別是對(duì)于光學(xué)機(jī)械零件的加工來(lái)說(shuō)，不僅要在機(jī)械精度上保證要求，還要在其復(fù)雜的加工形狀上滿足設(shè)計(jì)的需要。目前我廠對(duì)于一些復(fù)雜零部件的加工采用CAXA-CAD/CAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)和加工。 :Osw4u]JXd  
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二、 CAM數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用 -[\+~aDH,  
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   光學(xué)零部件的設(shè)計(jì)，一般要求要滿足其光學(xué)光路的要求，所以在形狀上就會(huì)比較復(fù)雜，不是傳統(tǒng)加工制造中的基本形狀，有時(shí)并不能通過(guò)傳統(tǒng)的銑、車、刨等達(dá)到加工要求，如果使用線切割和電火花等技術(shù)可以達(dá)到要求，但是工件的周轉(zhuǎn)工序增多，生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，并且對(duì)工件的多次裝夾造成尺寸基準(zhǔn)變化等，也會(huì)有一些不可避免的缺點(diǎn)。而采用數(shù)控技術(shù)不僅可以縮短生產(chǎn)周期，又避免了多次裝夾，提高了加工精度。 O6nCu  
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   對(duì)于數(shù)控機(jī)床的編程，傳統(tǒng)的手工編程方法是由編程人員根據(jù)二維圖紙的要求，按照一定的加工路線，計(jì)算編寫加工G代碼程序，再輸入機(jī)床加工。但對(duì)于復(fù)雜零部件，需要三維編程的話，手工編程的方法就很難完成。使用適當(dāng)?shù)腃AM軟件，用計(jì)算機(jī)代替手工編程，將零件圖樣由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)處理，編程人員只需輸入相關(guān)的參數(shù)和要求，就可以自動(dòng)生成加工G代碼，同時(shí)對(duì)于手工編程無(wú)法計(jì)算的參數(shù)曲面和復(fù)雜自由曲面等，也可以由計(jì)算機(jī)繪制的三維圖形處理而生成加工程序。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，采用手工編程，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床實(shí)際加工時(shí)間之比為30：1，如果使用CAM軟件編程，就會(huì)有效的節(jié)約時(shí)間，提高加工的準(zhǔn)確形性和加工復(fù)雜零件的能力。 qY^OO~[  
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三、 基于CAXA制造工程師的工藝加工過(guò)程 !RX7TYf  
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   CAXA制造工程師作為一個(gè)曲面實(shí)體相結(jié)合的CAD/CAM一體化的國(guó)產(chǎn)CAM軟件，具有靈活的實(shí)體曲面造型功能和豐富的數(shù)據(jù)接口，可以實(shí)現(xiàn)零件復(fù)雜的三維造型設(shè)計(jì)，通過(guò)加工工藝參數(shù)的后置處理的設(shè)定，選取需加工的部分，自動(dòng)生成適合的數(shù)控系統(tǒng)加工代碼，通過(guò)直觀的加工防真和代碼反讀來(lái)檢驗(yàn)加工工藝和代碼質(zhì)量。 yb)!jLnH  
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   圖1所示，是針對(duì)于復(fù)雜零部件，需要數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的工藝分析及加工過(guò)程，其中包括傳統(tǒng)的手工編程流程和以CAXA制造工程師為核心的CAXA-CAD/CAM系統(tǒng)的工藝分析和加工的基本應(yīng)用流程。 3@'3U?Hin  
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1、接收加工任務(wù) TFrZ+CcWp2  
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   從實(shí)驗(yàn)室接收二維或三維圖紙及軟盤，完成滿足數(shù)控加工的三維數(shù)據(jù)模型。 6y;R1z b  
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以圖2的簡(jiǎn)單零件為例，是一個(gè)根據(jù)二維設(shè)計(jì)藍(lán)圖進(jìn)行三維建模后的實(shí)體造型。利用CAXA- CAD提供的直線、圓弧，以及樣條線等平面建圖功能和拉伸、去料、放樣、掃描等實(shí)體造型功能，可以將設(shè)計(jì)元素加工混合，進(jìn)行三維加工數(shù)據(jù)的建模。 2D,EWk/4  
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   實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)輸出的一般是二維圖紙形式，也有三維的CAD設(shè)計(jì)，針對(duì)所內(nèi)各實(shí)驗(yàn)室部門CAD工程設(shè)計(jì)軟件各不相同的特點(diǎn)，需要CAXA-ME具有豐富的數(shù)據(jù)接口，CAXA制造工程師包括了基于曲面的DXF和IGES標(biāo)準(zhǔn)圖形接口，基于實(shí)體的X-T、X-B，面向快速成型設(shè)備的STL以及面向INTERNET和虛擬現(xiàn)實(shí)的VRML等接口。保證了與CAD軟件進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，使廠內(nèi)生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)現(xiàn)通暢的交流交換。在對(duì)零件造型過(guò)程中，可以直接使用設(shè)計(jì)提供的三維設(shè)計(jì)，也可以利用兩維制圖中的參數(shù)線等元素，引入到CAXA建模中，實(shí)現(xiàn)CAD數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確交換。 eBw6k09C+  
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2、確定加工工藝方案 9 F"2$;  
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   對(duì)三維建模進(jìn)行分析，根據(jù)上道工序、下道工序以及中間穿插的必須的熱處理規(guī)范，確定需要加工的零件尺寸，以及加工中間是不是需要重新裝夾以滿足熱處理要求等。先對(duì)實(shí)體造型進(jìn)行工藝分析，根據(jù)加工性質(zhì)修改增補(bǔ)造型，根據(jù)加工特點(diǎn)以及加工能力，確定需要加工的三維實(shí)體面，見圖3。再分析實(shí)體的組成情況，確定加工步驟。 e;QPn(  
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   同時(shí)，加工工藝的確定，也包括對(duì)零件尺寸、公差等技術(shù)要求的核準(zhǔn)，確定裝夾方式，選定切削刀具，機(jī)床調(diào)校和參數(shù)設(shè)定。根據(jù)加工的工作量大小，確定是否需要DNC在線G代碼傳輸。 nP9zTa  
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3、生成加工軌跡 ``l7|b jJ  
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   根據(jù)需加工零件的形狀特點(diǎn)及工藝要求，利用CAXA制造工程師中提供的曲面、導(dǎo)動(dòng)、參數(shù)線、投影、等高等加工方法，靈活選定需要加工的實(shí)體部分，輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)和要求，快速生成刀具軌跡和刀具切削路徑。 zR)9]p
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   如圖4、圖5分別為針對(duì)實(shí)體不同加工性質(zhì)和加工特點(diǎn)的部位，采用不同的加工方法而生成的粗加工和精加工軌跡。編程人員可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活選擇加工部位和加工方法。加工軌跡生成后，利用刀位編輯、軌跡的連接和打斷編輯、以及參數(shù)修改功能對(duì)相關(guān)軌跡進(jìn)行編輯修改。運(yùn)用軌跡防真功能，檢驗(yàn)生成的刀具軌跡是否滿足要求，查看切削后的工件截面，確保不會(huì)出現(xiàn)過(guò)切，以改進(jìn)刀具軌跡。 Z_Tu* F  
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    CAXA制造工程師中還可以利用知識(shí)加工功能，選用典型加工工藝套路，以利用他人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并在長(zhǎng)期加工過(guò)程中積累自己的加工經(jīng)驗(yàn)，使加工軌跡的編定更加簡(jiǎn)便、可靠。 |VlQ0{  
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4、G代碼生成 s,KE,$5F   
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   加工軌跡生成后，需要由加工軌跡生成加工G代碼，但不同的機(jī)床其數(shù)控系統(tǒng)是不盡相同的，目前世界流行的典型數(shù)控系統(tǒng)有：日本FUNUC、德國(guó)SIEMENS、美國(guó)ACRAMATIC、西班牙FAGOR、日本三菱、法國(guó)NUM、德國(guó)HEIDENHAIN等，不同的數(shù)控系統(tǒng)其G代碼功能不同，加工程序的格式也有所區(qū)別，所以要對(duì)G代碼進(jìn)行后置處理，以對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的機(jī)床。利用后置處理功能，可以通過(guò)修改某些設(shè)置而適用于各種常見的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的要求，或按機(jī)床規(guī)定的格式進(jìn)行定制。定制后，可以保存設(shè)置，用于今后與此類機(jī)床匹配需要。 ?f9@  
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G代碼生成后，可根據(jù)需要生成加工工序單，程序會(huì)根據(jù)加工軌跡編制中的各項(xiàng)參數(shù)自動(dòng)計(jì)算各項(xiàng)加工工步的加工時(shí)間。這樣就便于生產(chǎn)管理識(shí)別和加工工時(shí)的計(jì)算。