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摘要：CAXA软件主要功能是在NIC-B数控原理与系统实验平台上，以计算机辅助设计（CAD）为基础进行自动编程加工仿真。其过程是利用CAD绘图软件完成零件的几何造型，然后调用计算机辅助制造（CAM）模块，使用CAXA软件进行后置设置，在后置处理中根据加工方式设定加工参数，生成G代码，最终完成零件的自动加工。
关键词：自动编程；后置处理；造型仿真；G代码
前言
CAXA是北航海尔软件公司研制的全中文、面向数控车、数控铣床、加工中心等机床的多维CAD/CAM软件，也是历届数控技能大赛指定造型、仿真加工软件。CAXA便于学习和操作，并且价格较低。CAXA制造工程师可以生成3～5轴的加工代码；另外，CAXA可用于加工具有复杂三维曲面的零件，可直接对曲面、实体模型进行一致的加工操作，支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工质量，通用的后置处理可向任何数控系统输出加工代码，还可以进行造型后的仿真操作，并支持轨迹参数化和批处理功能，明显提高工作效率，减少出错的几率。
自动编程与后置处理
自动编程也称计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。它通常以计算机辅助设计（CAD）为基础，利用CAXA软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件，通过图形系统，以人机“对话”的方式在计算机内逐步生成工件几何图形数据和走刀轨迹数据，然后调用计算机辅助制造（CAM）模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，输入加工参数，CAXA便可自动进行数学处理并根据用户设置编制出数控加工程序，并且能够进行仿真。
后置处理程序的输入数据是前置处理输出的刀具位置数据，其中包括刀具移动点的坐标值和控制机床各功能的数据，后置处理过程是将前置处理得到的刀位数据或切削轨迹转换为具体的数控代码的过程。其主要任务包括对刀具位置数据的转换及插补处理，及对后置处理程序语句的处理。后置处理程序的复杂程度与机床的复杂性和性能成正比。点位控制机床需要简单的后置处理程序，而多坐标轮廓控制数控机床则需要复杂的程序。
零件的造型及仿真加工
1.形体一（弧段小岛）
此加工对象属于平面二维形体，并且只由圆弧线条构成，通过两此拉伸增料即可得到，然后生成实体表面和相关线就可以设置后置处理加工了。由于仅使用圆弧线条，所以采用自动区域加工，实体外形与主要加工参数如图1所示。
因为自动区域加工和曲面区域加工大体相似，所以软件中标题栏相同。在刀具设置中，设置刀具半径为2mm，刀角半径0，起止高度为30mm，安全高度为20mm，慢速下刀相对高度15mm，主轴转速为500r/min，这些参数将在以后加工中沿用。
本次加工采用环切加工，从外到里，加工行距2mm，加工余量0，加工精度0.1mm，拐角过渡方式为尖角，接近速度50mm/min，切削速度200 mm/min，退刀速度200mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100 mm/min，岛和轮廓不清根，加工总时间经为11.33分钟。
2.形体二（圆形法兰盘）
此加工对象属于平面二维形体，由多段圆弧和直线构成，经过两次拉伸增料和一次拉伸切除就可以得到了。如果采用自动区域加工或者平面区域加工，刀具按平行或者环切都与实体特征不一致，不能按照特征线加工，加工误差会很大。所以使用一次等高粗加工完成，其加工将沿形体特征轮廓线进行，形体与主要加工参数如图2所示。
本次加工选择等高粗加工，环切方式，从外到里，顶层高度3mm，底层高度0，每层下降高度1mm，加工行距1.5mm，加工余量为0，加工精度0.3mm，接近速度50mm/min，切削速300 mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，岛和轮廓不清根，加工总时间为21.87 分钟。
3.形体三（五角星）
此加工对象为简单三维形体，其实体设计过程为：
（1）空间XY平面画圆，直径为60mm，然后作其内接正五边形，再用直线连接任意不相邻两顶点，最后裁剪掉多余曲线，得到五角星基本轮廓。
（2）作空间直线，起点为A（0，0，3），终点为五角星各外顶点，再连接A点与五个内顶点，得到空间五角星轮廓，退出草图。
（3）使用直纹面生成功能，依次选择五角星各表面生成直纹面。然后再利用圆功能在空间XY平面作圆，直径为70mm。然后利用剪裁平面功能，选中该空间圆，按提示选择链搜索方向，再选取五角星任意一条底面边线作为内轮廓线，生成剪裁平面。
（4）在平面XY上创建草图，利用曲线投影功能，点选剪裁平面外轮廓线生成投影线。退出草图，拉伸增料，选择双向拉伸，高度为6mm。
（5）利用曲面剪裁除料功能，点选剪裁平面和五角星各表面，选择除料方向确认后即得到三维实体。
因为需加工空间曲面，所以采用等高粗加工和等高精加工，以减小曲面加工误差，
其形体和主要加工参数如图3所示。
本次加工分为：
①等高粗加工：
环切方式，从里到外，顶层高度3mm，底层高度0，每层下降高度0.5mm，加工行距1.5mm，加工余量0.5mm，加工精度0.3mm，接近速度100mm/min，切削速度300mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100mm/min，岛和轮廓不清根，加工时间为51.58分钟。
②等高线精加工：
顶层高度3mm，底层高度0，每层下降高度0.2mm，加工余量0，加工精度0.1mm，经计算加工时间为8.68分钟。
4.形体四（刀具架）
此加工对象属于平面二维形体，全由直线构成，其造型首先通过创建一矩形草图然后拉伸增料，通过矩形拉伸切除即可得到。在后置处理前，需要使其生成实体表面与各相关线。加工此形体采用平面区域加工和平面轮廓加工，其中五个凹槽的区域加工轨迹各自独立，可以通过矩形阵列得到，在生成G代码时依次点选五个凹槽加工轨迹和轮廓加工轨迹。
其形体与加工主要参数如图4所示：
（1）平面区域加工。
平行方式，往复，切削角度90，加工行距2mm，顶层高度0，底层高度-3mm，每层下降高度1mm，加工余量0，加工精度0.1mm，接近速度100mm/min，切削速度300mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100mm/min，岛和轮廓不清根，加工时间12分钟。
（2）平面轮廓加工轨迹。
顶层高度0，底层高度-6mm，每层下降高度1mm，加工行距2mm，加工余量0，加工精度0.1mm，接近速度100mm/min，切削速度300mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100mm/min，加工时间为7.91分钟。
结束语
零件加工造型具有不同于零件设计造型的特点和要求，在自动编程中合理选择适当的造型方法，有利于高效、准确地生成符合要求的刀具路径，从而收到良好的效果。CAXA软件对造型复杂的零件，在造型和加工轨迹设定都完成后，利用轨迹仿真功能，对刀具实际加工路线进行实时或者快速仿真，从而检查加工过程是否需要改进，它采用动态的真实感图形，模拟数控加工全过程，其代替了传统的试切方法，对实际加工过程进行模拟，从而减少了出错的几率，优化了生产资源，提高了生产效率。
关键词：自动编程；后置处理；造型仿真；G代码
前言
CAXA是北航海尔软件公司研制的全中文、面向数控车、数控铣床、加工中心等机床的多维CAD/CAM软件，也是历届数控技能大赛指定造型、仿真加工软件。CAXA便于学习和操作，并且价格较低。CAXA制造工程师可以生成3～5轴的加工代码；另外，CAXA可用于加工具有复杂三维曲面的零件，可直接对曲面、实体模型进行一致的加工操作，支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工质量，通用的后置处理可向任何数控系统输出加工代码，还可以进行造型后的仿真操作，并支持轨迹参数化和批处理功能，明显提高工作效率，减少出错的几率。
自动编程与后置处理
自动编程也称计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。它通常以计算机辅助设计（CAD）为基础，利用CAXA软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件，通过图形系统，以人机“对话”的方式在计算机内逐步生成工件几何图形数据和走刀轨迹数据，然后调用计算机辅助制造（CAM）模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，输入加工参数，CAXA便可自动进行数学处理并根据用户设置编制出数控加工程序，并且能够进行仿真。
后置处理程序的输入数据是前置处理输出的刀具位置数据，其中包括刀具移动点的坐标值和控制机床各功能的数据，后置处理过程是将前置处理得到的刀位数据或切削轨迹转换为具体的数控代码的过程。其主要任务包括对刀具位置数据的转换及插补处理，及对后置处理程序语句的处理。后置处理程序的复杂程度与机床的复杂性和性能成正比。点位控制机床需要简单的后置处理程序，而多坐标轮廓控制数控机床则需要复杂的程序。
零件的造型及仿真加工
1.形体一（弧段小岛）
此加工对象属于平面二维形体，并且只由圆弧线条构成，通过两此拉伸增料即可得到，然后生成实体表面和相关线就可以设置后置处理加工了。由于仅使用圆弧线条，所以采用自动区域加工，实体外形与主要加工参数如图1所示。
因为自动区域加工和曲面区域加工大体相似，所以软件中标题栏相同。在刀具设置中，设置刀具半径为2mm，刀角半径0，起止高度为30mm，安全高度为20mm，慢速下刀相对高度15mm，主轴转速为500r/min，这些参数将在以后加工中沿用。
本次加工采用环切加工，从外到里，加工行距2mm，加工余量0，加工精度0.1mm，拐角过渡方式为尖角，接近速度50mm/min，切削速度200 mm/min，退刀速度200mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100 mm/min，岛和轮廓不清根，加工总时间经为11.33分钟。
2.形体二（圆形法兰盘）
此加工对象属于平面二维形体，由多段圆弧和直线构成，经过两次拉伸增料和一次拉伸切除就可以得到了。如果采用自动区域加工或者平面区域加工，刀具按平行或者环切都与实体特征不一致，不能按照特征线加工，加工误差会很大。所以使用一次等高粗加工完成，其加工将沿形体特征轮廓线进行，形体与主要加工参数如图2所示。
本次加工选择等高粗加工，环切方式，从外到里，顶层高度3mm，底层高度0，每层下降高度1mm，加工行距1.5mm，加工余量为0，加工精度0.3mm，接近速度50mm/min，切削速300 mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，岛和轮廓不清根，加工总时间为21.87 分钟。
3.形体三（五角星）
此加工对象为简单三维形体，其实体设计过程为：
（1）空间XY平面画圆，直径为60mm，然后作其内接正五边形，再用直线连接任意不相邻两顶点，最后裁剪掉多余曲线，得到五角星基本轮廓。
（2）作空间直线，起点为A（0，0，3），终点为五角星各外顶点，再连接A点与五个内顶点，得到空间五角星轮廓，退出草图。
（3）使用直纹面生成功能，依次选择五角星各表面生成直纹面。然后再利用圆功能在空间XY平面作圆，直径为70mm。然后利用剪裁平面功能，选中该空间圆，按提示选择链搜索方向，再选取五角星任意一条底面边线作为内轮廓线，生成剪裁平面。
（4）在平面XY上创建草图，利用曲线投影功能，点选剪裁平面外轮廓线生成投影线。退出草图，拉伸增料，选择双向拉伸，高度为6mm。
（5）利用曲面剪裁除料功能，点选剪裁平面和五角星各表面，选择除料方向确认后即得到三维实体。
因为需加工空间曲面，所以采用等高粗加工和等高精加工，以减小曲面加工误差，
其形体和主要加工参数如图3所示。
本次加工分为：
①等高粗加工：
环切方式，从里到外，顶层高度3mm，底层高度0，每层下降高度0.5mm，加工行距1.5mm，加工余量0.5mm，加工精度0.3mm，接近速度100mm/min，切削速度300mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100mm/min，岛和轮廓不清根，加工时间为51.58分钟。
②等高线精加工：
顶层高度3mm，底层高度0，每层下降高度0.2mm，加工余量0，加工精度0.1mm，经计算加工时间为8.68分钟。
4.形体四（刀具架）
此加工对象属于平面二维形体，全由直线构成，其造型首先通过创建一矩形草图然后拉伸增料，通过矩形拉伸切除即可得到。在后置处理前，需要使其生成实体表面与各相关线。加工此形体采用平面区域加工和平面轮廓加工，其中五个凹槽的区域加工轨迹各自独立，可以通过矩形阵列得到，在生成G代码时依次点选五个凹槽加工轨迹和轮廓加工轨迹。
其形体与加工主要参数如图4所示：
（1）平面区域加工。
平行方式，往复，切削角度90，加工行距2mm，顶层高度0，底层高度-3mm，每层下降高度1mm，加工余量0，加工精度0.1mm，接近速度100mm/min，切削速度300mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100mm/min，岛和轮廓不清根，加工时间12分钟。
（2）平面轮廓加工轨迹。
顶层高度0，底层高度-6mm，每层下降高度1mm，加工行距2mm，加工余量0，加工精度0.1mm，接近速度100mm/min，切削速度300mm/min，退刀速度400mm/min，下刀速度100mm/min，行间连接速度100mm/min，加工时间为7.91分钟。
结束语
零件加工造型具有不同于零件设计造型的特点和要求，在自动编程中合理选择适当的造型方法，有利于高效、准确地生成符合要求的刀具路径，从而收到良好的效果。CAXA软件对造型复杂的零件，在造型和加工轨迹设定都完成后，利用轨迹仿真功能，对刀具实际加工路线进行实时或者快速仿真，从而检查加工过程是否需要改进，它采用动态的真实感图形，模拟数控加工全过程，其代替了传统的试切方法，对实际加工过程进行模拟，从而减少了出错的几率，优化了生产资源，提高了生产效率。