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最火解析EdgeCAM的创新思维3

发布时间:2021-09-20 21:37:29 阅读: 来源:裸电线厂家

解析EdgeCAM的创新思维

随着多轴数控机床的广泛应用,越来越多的企业发现,多轴编程工作已经成为了影响加工效率的一个瓶颈。这里我们力图为大家提供一个简单而可靠的解决方案----EdgeCAM产品在多轴加工方面的创新之处以及化繁为简的两个特点。

首先我们先来了解一下产生这个瓶颈问题的根源。多轴加工准确地说应该是多坐标联动加工。当前大多数控加工设备最多可以实现五坐标联动,这类设备的种类很多,结构类型和控制系统都各不相同,在三坐标铣切加工和普通的两坐标车削加工中,作为加工程序的NC代码的主体是众多的坐标点,控制系统通过坐标点来控制刀尖参考点的运动,从而加工出需要的零件形状。在编程的过程中,我们只需要通过对零件模型进行计算,在零件上得到点位数据即可。而在多轴加工中,不仅需要计算出点位坐标数据,更需要得到坐标点上的矢量方向数据,这个矢量方向在加工中通常用来表达刀具的刀轴方向,这就对人们的计算能力提出了挑战。目前这项工作最经济的解决方案是通过计算机和CAM软件来完成,众多的CAM软件都具有这方面的能力。但是,这些软件在使用和学习上难度比较大,编程过程中需要考虑的因素比较多,能使用CAM软件编程的人员成为了多坐标加工的一个瓶颈因素。

其次,即使利用CAM软件,从目标零件上获得了点位数据和矢量方向数据之后,并不代表这些数据可以直接用来进行实际加工。因为随着机床结构和控制系统的不同,这些数据如何能准确地解释为机床的运动,是多坐标联动加工需要着重解决的问题。这里我们首先来看看不同的机床结构对加工程序的影响。我们以五坐标联动的铣切设备为例,从结构类型上看,分为双转台、双摆头、单摆头/单转台三大类,每大类中,由于机床运动部件的运动方式的不同而有所不同。例如,就拿直线轴Z轴为例,对于立式设备来说,人们编程时习惯以Z轴向上为正方向,但是有些设备是通过主轴头固定而工作台向下移动,产生的刀具相对向上移动实现的Z轴正方向移动,又有些设备是工作台固定而主轴头向上移动,产生的刀具向上移动。在刀具参考坐标系和零件参考坐标系的相对关系中,不同的机床结构对三坐标加工中心没有什么影响,但是对于多轴联动的设备来说,就不同了,这些相对运动关系的不同对加工程序有着不同的要求。其次,由于机床控制系统的不同,刀具补偿的方式和程序的格式也都有不同的要求。因此,仅仅利用CAM软件计算出点位数据和矢量方向并不能真正地满足最终的加工需要。这些点位数据和矢量方向数据就是编程人员常常提到的前置文件。我们还需要在后期,利用另外的工具将这些前置文件转换成适合机床使用的加工程序,这个工具就是人们常说的后处理。

后处理的制作需要由专业人员利用各种软件工具来完成,虽然大多数的CA1)在准备清洗机筒时M软件都能够提供这类工具模块,但是这项工作很难由工程技术人员来完成,它对人员的综合能力要求很高,不仅要了解CAM软件平台的使用,还需要使用一些程序开发语言和工具,以至于有一些软件公司抓住这个商机,专门研发这类工具软件来满足市场的需要,这才是多坐标加工瓶颈的根源所在。

现在我们来看一下EdgeCAM是如何解决这些问题的。首先我们来了解一下生成刀位坐标点和刀轴矢量数据的过程,也就是刀具路径的生成过程。不同的CAM系统在计算刀具路径的过程中,都是通过参数设置对话框来进行交互,由使用者输入相关参数和对象,然后计算机进行计算处理。EdgeCAM也不例外,但是EdgeCAM有两个独特之处:其一,EdgeCAM并没有像其他软件那样提供了众多定型的加工策略,而是在一个“五轴加工”的框架下,集成了所有的加工策略和所有的刀轴控制方式,这些加工策略和刀轴控制方式可以任意组合,增加了使用的灵活性。另外,还有一些速度控制、检查项设置、引导设置、粗加工选项等功能,满足对刀具路径进行调整优化的需要。下图为“五轴加工”中参数设置对话框中的两个页面:

其二,EdgeCAM为了使用者能够更方便快捷地生成刀具路径,定制了四个常用的加工方法,也就是加工策略和刀轴控制方式典型的组合方式,它们分别是:四轴旋转铣、五轴侧刃铣、五轴平行精加工、五轴外形铣,这些加工方法简化了参数设置页面,并提供了参数说明图解,使用者只需要点击参数栏目,即可看到这些参数的注释图片和动画,可以很直观地理解各个参数的含义和要点。当然,如果生成的刀具路径不理想,还可以在“五轴加工”提供的详细参数进行微调。

交互式的参数设置页面中,点击任意参数栏目可见注释图片或动画

在加工策略上,EdgeCAM利用了这两个特点相互支撑的优势,满足了不同类型的用户和不同类型零件的编程需要。“五轴加工”加工方法灵活多变,突破常规的设计给使用者提供了更大的想象力发挥的空间,定制成型的四个加工方法更是化繁为简,像路标一样引导使用者达到最终目的。

此外,在刀具路径的计算过程中,可以同时设置多达四个检查项目,包括刀具/刀套与型面、检查面等项目,并设定了退刀、停止计算、倾斜、删除干涩刀路、沿着刀轴矢量方向移动等处理方式。刀具路径的计算过程,还与机床的各个直线轴和旋转轴的行程相关,确保满足实际加工的需要。由于五坐标加工中的刀具切削速度是行程范围散布在400mm以下的装备一个合成速度,为避免摆动角度对合成速度的影响,还设置了速度优化选项,弥补了一些控制系统在进给速度的调控处理能力方面的不足。

以上特点使EdgeCAM生成的刀具轨迹不仅可以满足各类加工零件的需要,更可以弥补数控设备硬件的不足和限制,使得刀具轨迹更具有可实现性。

最后,我们来看看EdgeCAM如何将刀具路径转换成可应用的NC代码。前面讲述过,不同类型的机床在配置后处理的时候有不同的要求。EdgeCAM提供了代码向导----Windows风格的交互式界面,利用此工具,将繁琐的后处理定制过程简单化直观化。无需任何编程经验,只需要了解机床的结构和代码格式,即可通过向导定义出满足要求的后处理。关于机床结构等一些复杂的问题都由程序开发人员在前期定义完成,无须使用者关注。这个向导的工作过程如下,首先,通过下面的对话框选定纯熟的掌控上述的7大注意事项可以很大程度上削减由于错误操机而导致的机械毛病和机械破坏机床的结构种类:

机床类型分为:卧式、立式、龙门三大项;然后指定旋转轴类型,分为转台和摆头两大类,可以根据您的机床结构任意组合。在完成了前面两项任务后,选定一个相似的模板即可。这里既可以选中“导入默认的机床结构模型”选项获得默认的参数化机床模型,也可以插入用户现有的机床三维模型(模型类型不限,只要EdgeCAM能直接加载的实体模型格式均可)。然后在机床结构树中,设定机床各个部件的行程、初始位置等参数,这些参数将在计算刀路时发挥作用。

在后处理向导中,通过在机床结构设置页面中对机床结构树的设置,可以定义机床各个运动部件之间的相对运动关系,一旦这些部件的运动关系确定了,生成的代码即满足此类机床结构对程序的要求。由于控制系统对NC代码格式的要求,我们可以参照普通三坐标后处理定制过程的方式进行处理。例如常用的G、M代码等,通过对话框填空的方式即可完成,见下图:

常用G、M代码设置页面。所有栏目都设有默认值,无需全部输入。默认值来源于选定的默认模板。在机床结构设置界面中可以看到有多种默认模板可供选择。

在向导中完成这些配置后,向导界面还提供了自动编译功能,可以按照设定的项目和机床参数自动生成后处理文件;生成的后处理文件可以直接在EdgeCAM中被选用。补充说明一点,EdgeCAM并不是先将刀具路径输出成APT前置文件,再由后处理转成后置文件;而是进入加工环境之前进行初始化的时候,就要求指定后处理文件,进入加工环境之后,所有的加工功能和生成的刀具路径,均与后处理设定相关联,生成刀具路径后,直接生成机床可以使用的NC代码。

五轴加工编程过程中,在CAM环境下的编程操作是关键环节,由于需要考虑的因素比较多我国虽已有相应的制造,因此对CAM软件提出了更高的要求;EdgeCAM在此开放的基础上会进一步的发展以满足各种零件的加工需要。增强功能的同时,也不会忘记怎么样才能更简单地解决问题,使得多轴加工更容易被掌握。刀具路径的生成不仅与软件环境相关,同时与模型的质量关系也非常大,好的模型使得编程操作事半功倍。因此,再进行多轴加工编程之前,应该对建模工作给予足够的重视。(end)

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