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使五軸聯(lián)動(dòng)加工變得簡捷

　　對于采用多軸機(jī)床的模具制造商來說，開發(fā)能充分發(fā)揮這些機(jī)床能力的CNC程序堪稱難題。其目的就是以zui有效的方式充分利用機(jī)床附加軸的移動(dòng)（工作臺(tái)或刀架），同時(shí)使模具具有良好的表面光潔度。

　　近年來，機(jī)床的同步移動(dòng)愈加復(fù)雜，也使CAM軟件系統(tǒng)在數(shù)學(xué)和技術(shù)方面均面臨難題。加工技術(shù)的飛速發(fā)展，使可用于運(yùn)行機(jī)床的NC程序的同步開發(fā)變得困難。

　　另外，為多軸機(jī)床而設(shè)計(jì)的軟件產(chǎn)品必須易于使用，并能糾錯(cuò)。由于用于這些*機(jī)床的材料、高精度刀具和附件成本非常昂貴，因此極微小的編程錯(cuò)誤也會(huì)造成重大損失。

　　基于這些前提，CAM軟件開發(fā)商所面臨的難題是如何將這些強(qiáng)大的編程功能與容易被用戶所理解的編程過程結(jié)合在一起。必須明確地闡述這些功能，才能引導(dǎo)用戶完成編程過程，從而避免在確定刀具軌跡時(shí)產(chǎn)生誤差。同時(shí)，不會(huì)使編程過程變得僵化或具有局限性。

　　舊式思維

　　為了能向用戶提供多種加工方案，CAM軟件開發(fā)商總是將四軸、五軸加工分解成各種可用于各種刀具軌跡的功能。事實(shí)上，一些CAM開發(fā)商正是以他們能提供多種功能而感到自豪。

　　開發(fā)該類型軟件的代價(jià)，是使該系統(tǒng)的功能變得令人難以理解。典型的終端用戶只能了解并利用有限的功能。業(yè)務(wù)繁忙的CNC程序員不可能記住CAM系統(tǒng)的眾多功能的用途，因此他們通常只根據(jù)自己zui熟悉的功能進(jìn)行編程，而忽視了其它功能。

　　四個(gè)經(jīng)過簡化的步驟

　　關(guān)于*加工功能的新理念均基于一種觀點(diǎn)，即任何五軸加工功能（無論多么復(fù)雜），都可以用幾個(gè)簡單步驟進(jìn)行界定。模具制造商采取了屢試不爽的方法設(shè)置模具生產(chǎn)程序：

　　（1）需要加工的區(qū)域及加工順序。這一步驟以部件外形的復(fù)雜程度為依據(jù)，往往zui容易激發(fā)技術(shù)嫻熟的機(jī)械師所具有的靈感。

　　（2）加工區(qū)域中刀具軌跡應(yīng)具有怎樣的形狀?是否應(yīng)使刀具根據(jù)表面的參數(shù)化線條，按前后或上下順序進(jìn)行切削，并將表面邊界作為引導(dǎo)呢?

　　（3）如何引導(dǎo)刀具軸，使與刀具軌跡相吻合?這一點(diǎn)對于表面光潔度的質(zhì)量，以及是否在狹小的空間內(nèi)采用較短的硬質(zhì)刀具非常重要。模具制造商需要充分地控制刀具，包括刀具傾斜時(shí)產(chǎn)生的前后傾角。此外，必須考慮許多機(jī)床的工作臺(tái)或刀架在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的角限位。例如，銑削/車削機(jī)床的旋轉(zhuǎn)程度就存在限度。

　　（4）如何轉(zhuǎn)換刀具的切削路徑?如何在刀具軌跡的起始點(diǎn)，控制刀具由于復(fù)位或產(chǎn)生的位移以及刀具必須在加工區(qū)域之間產(chǎn)生的位移?轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的位移在模具生產(chǎn)中非常關(guān)鍵，它可以消除證示線以及刀具產(chǎn)生的痕跡（可通過此后的手動(dòng)拋光將其清除）。

　　如果機(jī)械師能遵循經(jīng)過嚴(yán)格定義的步驟，為什么不開發(fā)一款采用同樣步驟的CNC程序呢?

 

　　新思路

　　沿襲機(jī)械師在決定對復(fù)雜部件進(jìn)行五軸加工時(shí)的想法，是一個(gè)更好的開發(fā)CAM軟件的方法。為什么要將五軸加工功能分解，而不是為程序員開發(fā)一種熟悉且易于理解的、單一的編程過程?

　　這種*技術(shù)將消除強(qiáng)大的功能和易用性之間的矛盾。通過將多軸加工方法簡化成一種*的功能，可使用戶很快就能熟練地充分利用產(chǎn)品的所有功能。CAM具有這種新功能后，可使五軸加工具有zui大限度的靈活性和緊湊性。

　　符合您意愿的編程過程

　　用戶可根據(jù)專門為多軸加工技術(shù)設(shè)計(jì)的單一功能，并結(jié)合現(xiàn)有方案，為自己定制刀具軌跡。換句話說，用戶只要從現(xiàn)有的加工模式任意選擇一種，并選擇一種刀具定位策略，就可以用多種方式加工部件。

　　例如，如果多軸加工功能可提供用于控制刀具軸的5種不同加工模式、4種不同的策略，則用戶就有20種加工部件的方法。如果再加上對主軸和五軸刀具軌跡的鎖定能力，這種能力可迅速轉(zhuǎn)化為4+1用途，為用戶提供多種方案，從而開發(fā)復(fù)雜度高，而局限性很小的五軸功能。

　　為了進(jìn)一步簡化，軟件界面只應(yīng)顯示適合當(dāng)前工況的選項(xiàng)。例如，若用戶選定一個(gè)參數(shù)加工模式，則應(yīng)立即選擇與刀具相符合的驅(qū)動(dòng)面和參數(shù)化的流向。如果用戶決定修改一種簡單的邊界抵消模式，則界面可經(jīng)過更新減少顯示的選項(xiàng)數(shù)量。

　　由于用戶選擇加工方案，因此需要立即更新軟件界面，從而引導(dǎo)用戶合理選擇編程過程。這種分步指導(dǎo)方式可幫助用戶在確定刀具軌跡時(shí)避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，且不造成局限性。若用戶決定修改以前的方案，該系統(tǒng)可做出響應(yīng)，并提供一套新選項(xiàng)。

　　將各個(gè)要素在一起

　　為了盡可能得到zui光滑的表面，刀具從進(jìn)料時(shí)的*個(gè)刀路的終點(diǎn)向下一個(gè)刀路的起點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，需要精度和控制。對于進(jìn)料過程中這些環(huán)節(jié)，應(yīng)允許采用多種方案，并采用精度類似藝術(shù)家的切削刀具。大多數(shù)CAM系統(tǒng)提供多種連接選項(xiàng)，這樣程序員就可以在下一個(gè)合乎邏輯的步驟中選擇*和次優(yōu)方案。通過這種方式，若的連接方法不能采用（由于檢測到刀具發(fā)生碰撞及超過角限位的誤差等），則該系統(tǒng)可采用由用戶選定的第二種連接方法。

　　例如，用戶可以優(yōu)先考慮某種連接方法，從而自始至終將刀具置于部件表面上。但若此方法不可行，則系統(tǒng)會(huì)查看用戶的選項(xiàng)清單，從而選擇第二種方案。用戶在采用次優(yōu)方案時(shí)，如果刀具需要離開加工面，然后又要沿與下一個(gè)切口呈切線的方向進(jìn)行徑向移動(dòng)，從而返回加工面時(shí)，就可選擇采用徑向移動(dòng)的環(huán)節(jié)。

　　通過這種方式，用戶可對連接方法設(shè)置優(yōu)先級，從而減少加工操作的失誤，或避免由于刀具復(fù)位時(shí)移動(dòng)不當(dāng)產(chǎn)生的刀具重疊。當(dāng)?shù)毒咝枰獜囊粋€(gè)位置迅速移動(dòng)至另一個(gè)位置時(shí)，該技術(shù)同樣適用于退刀運(yùn)動(dòng)。模具在生產(chǎn)過程中遇到的障礙，都必須避免。而通過為系統(tǒng)提供連接方法清單，無需采用猜測方式，就可確定刀具到達(dá)及與部件分離的*方式。

　　基于要素的五軸銑削

　　除了緊湊和經(jīng)過簡化的銑削功能外， CAM系統(tǒng)還必須能簡化用戶選擇加工區(qū)域的方法。對于用于標(biāo)準(zhǔn)銑削操作的CAM系統(tǒng)來說，凹槽和孔洞等是常見的可加工要素。然而，復(fù)雜的銑削過程中卻很少存在這些要素。

　　一種新型的自由曲面特征，使用戶可選擇并保存單一對象的加工面以及在加工時(shí)需要避開的表面。由于各類表面需要采用不同的加工策略，因此可以為單一的零件模型生成任意數(shù)量的自由曲面特征。這樣，用戶就可以選擇某個(gè)單一要素，對預(yù)先確定的區(qū)域進(jìn)行加工。

　　設(shè)計(jì)概念的一致性和易用性需要進(jìn)行擴(kuò)展，才能使同一個(gè)界面用于自由曲面特征和五軸銑削功能。這樣，用戶無須打開和退出多個(gè)對話框，就可在熟悉的環(huán)境進(jìn)行加工。

　　為未來開辟道路

　　從軟件開發(fā)商的角度來看，開發(fā)一種單一的銑削功能可滿足模具制造商現(xiàn)有的需求。而在今后，對于為多軸加工創(chuàng)建刀具軌跡這一過程的每個(gè)步驟，都需要進(jìn)行深入分析。此外，還需要將車間日常生產(chǎn)中采用的各類多軸機(jī)床和機(jī)床生產(chǎn)商開發(fā)的新技術(shù)，與工作中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來。

　　通過這種深入分析可以得出如下結(jié)論——具有適用性的多軸銑削功能必須由分散的組件構(gòu)成。這些組件無論單獨(dú)使用還是組合在一起，均能發(fā)揮優(yōu)異性能。必須對這些組件進(jìn)行分析和測試，以保證任何組件在任何加工步驟中均具有*互換性。

　　這項(xiàng)分析工作本身，可使開發(fā)出的軟件具有很高的可靠性，這zui終使用戶受益。由于每個(gè)組件只創(chuàng)建一次，因此軟件也具有率——消除了在將*功能分解為一系列加工功能時(shí)產(chǎn)生的冗余性。

　　該類功能的優(yōu)勢在于，隨著今后多軸機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，可隨時(shí)將新的加工方式和刀具定位策略添加到該軟件。這種思維標(biāo)志著CAM軟件開發(fā)已脫離了傳統(tǒng)思路，從而使CAM系統(tǒng)可輕易地與模具制造領(lǐng)域中迅速發(fā)展的技術(shù)保持一致。