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    自动化加工的艺术

    放大字体  缩小字体 发布日期:2022-09-13 19:14:18    来源:本站    作者:标准件之家    浏览次数:882
    导读

    学会为自动化CAM系统配置动力,不但有利于业务发展,而且可以为将来储备最优秀的加工实践知识。实践证明,提供按钮式CAM自动化操作系统可以告诉工程师如何编制他们的零件程序。这是另一种思维方式,在自动化CAM系统中,编程员向系统发出指令,如何对

    学会为自动化CAM系统配置电源,不仅有利于业务发展,还能为以后储备最好的加工实践知识。实践证明,提供按钮式CAM自动操作系统可以告诉工程师如何对零件进行编程。这是另一种思维方式。在自动化CAM系统中,程序员向系统发出如何加工零件的指令。那么这种方法是如何流行起来的呢?也许是从CAM软件开发者试图帮助用户应用新的自动化技术,并将工业标准加工参数预安装到这个系统中开始的。我们都知道工程师对这个事情有自己的想法,不可能用所有的“标准”来满足所有人。预装默认值只能作为引导用户的例子,但往往被理解为经销商的建议。换句话说,它已经成为一个可以帮助程序员理解它应该如何工作的系统。这里有一些具体的例子来说明如何创建一个自动化的CAM系统,以加快工作进度,使之更容易。按钮式自动化系统首先,所谓的“按钮式”操作是指CAM用户只需按几个按钮就可以启动一个或多个自动加工操作。生成NC代码所需的按键次数取决于公司决定在系统中安装哪种自动化系统。简而言之,仍然需要一定数量的用户动作来引导CAM系统执行所需的任务。一般来说,在刚开始的时候,用户只是开始执行一个自动化的任务或者两个简单的任务,当他们更加熟练的时候,就会添加更多的自动化任务。每按下一个按钮,系统可以在几秒钟内执行一个任务;如果手动执行该任务,通常需要几分钟。但是系统本身不能为自己分配和确定任务。只有CAM软件的所有者才能向系统发出一系列指令来指导其应用。自动化的基础工作从数据库开始。首先,加工车间的各种生产条件和关于公司如何加工其零件的信息被存储和组织在数据库中。建立数据库的目的是为了有效地复制车间的刀具、原材料、现有数控机床等所有相关数据。更重要的是,数据库可以存储经过实践检验的加工参数和加工工艺,以便CAM系统在创建程序时做出最佳选择。一些CAM系统提供预装数据的数据库。如果已经预装了这样的数据,就要看看是否接近加工车间的实际情况。这些数据可以很容易地编辑,以创建一个准确的支持程序。所有其他数据都可以丢弃。删除所有与车间无关的数据,然后你就可以知道如何加工零件了。否则,系统会盲目选择与车间工况不匹配的刀具和切削策略。很多用户不愿意删除这些数据,但其实可以通过CD安装光盘,重新安装原来的数据。自动CAM系统还可以存储各种操作类型的加工参考标准。正是这一点,让用户通过自动化系统感受到了真正的价值。例如,如果加工车间总是在其最高速度的机床上切割硬化材料,则可以为该特定的加工任务存储一组特殊的加工参数。也可以单独安装几套不同的加工参数,以满足不同客户的要求。如果在车间加工零件组,可以存储与每个系列零件相关的参考加工数据。总之,数据库可以扩展到存储几乎任何车间的组合数据和工艺参数。数据一旦进入系统,就可以被所有人共享,程序员可以立即使用这些数据。当打开一个零件文件时,第一个任务是告诉系统有关工作的信息,例如要加工的材料,选择哪些加工参数以及要加工的零件类型。

    这些都将为系统在数据库中搜索正确的数据提供足够的信息,然后在操作时自动输入加工参数。在数据库中安装车间数据的简单任务可以使CAM系统:(1)根据零件的材料和操作类型自动选择正确的刀具。(2)根据零件材料、刀具材料、切削深度和数控机床的情况,自动计算出合理的主轴转速和进给速度。(3)自动选择用户自定义的加工参数。特色自动化系统按钮自动化系统的另一个方面在于可加工性的应用。CAD/CAM系统中的实体模型是根据一系列相关特征建立的。在CAM系统中,描述模型特征的能力可以进一步扩展,包括加工信息,这些信息将成为零件模型不可分割的一部分。这样,当模型更新时,加工数据将自动更新。大多数CAM系统包含标准铣削特征,如腔、孔、槽、凸台和槽,以及特殊车削特征和EDM线切割特征。当系统允许用户定义和定制标准特征如型腔,并使其成为行业特有的特征,如流道和浇口时,它采用自己的加工技术来适应这种特征的形状,这是它真正的优势。然后,CAM系统可以自动识别零件模型上的流道,知道如何根据公司的要求加工零件。图1特征自动识别系统可以自动识别零件模型上的每一个可加工特征,包括该模型上的孔径、开口腔和凹槽。nextpage自动识别功能是自动化系统的关键要素。其中,光圈的识别是最完美的例子(图1和图2)。CAM系统可以很好地识别CAD模型中的孔径。在这种情况下,实体模型中的每个孔都可以通过单击来识别。因为CAM系统的特征包括加工特征,所以可以容易地识别每个孔的类型、尺寸、深度、倒角或沉孔。每个孔的工作平面也包含在每个特征中,这对于确定零件钻孔的方向非常重要。同样大小

    孔径可以分组归纳在一起,以减少刀具的更换次数,所有的孔径可以联系在一起,首先进行定点钻削加工,对于直径较大而无法钻削的孔径,可采用铣削加工的方法。在采用全自动化系统以后,可通过特性识别,使每一个钻孔操作按照最佳的顺序执行,无需人工干预。

     

    图2 只要点击一下就可以识别零件模型上的所有孔。每个孔的特性也需要分析和保存,以达到自动化钻孔的目的

    为了进一步增强自动化系统的特色,应允许该系统:

    (1)能够自动地识别和钻削加工(或铣削加工)各种孔径。

    (2)能够自动地识别和加工标准的和专用的特性工件。

    自动覆盖开口处

    虽然自动化并不是与所有的数据和特性有关。许多CAM系统将复杂的自动化功能融合到软件之中,用以分析零件的几何形状。对于模具制造商而言,这一点是特别重要的,因为模具是由复杂表面的混合体和必须采用不同技术加工的标准零件组成的。再加上根据原来的几何形状,一般采用各种不同的粗加工、二次粗加工和精加工等一系列步骤来完成整个表面的加工。

    为了帮助编程人员摆脱这些约束,自动化CAM系统能够以智能化方式掩盖零件模型上的开口处,这样刀具就能自动地在零件上加工,好像这些开口根本不存在一样(图3、4)。这样可以防止在铣削加工表面的同时,刀具意外切入开口处,发生危险。该系统可以在计算刀具路径前分析模型,并自动地生成覆盖层。当加工操作结束时,该覆盖层就会自动消除,或储存起来作为以后其他加工操作时使用。这有利于编程人员摆脱无聊的手工作业,不需要为以后在工艺过程中加工的覆盖区创建无用的表面。自动覆盖任何表面上的孔径,包括带有一定角度的倾斜孔;自动覆盖复杂形面上的开口处。

    图3 在生成刀具加工路径前,CAM系统可自动掩盖零件模型的孔径和其他开口处。在刀具加工路径完成以后,该系统还能自动地取消这种掩盖。掩盖区的深度完全由用户在每一步粗加工、半精加工和精加工过程中进行控制

     图4 当CAM系统自动地掩盖开口处时,例如掩盖像图中所示的这些孔径时,有一点是非常重要的,即新的表面应该与加工表面的整体形状相符合,不管其形状多么复杂nextpage

    高速粗加工自动化

    CAM系统采用先进的计算方法并根据刀具的恒定负荷,计算刀具路径的形状,凡是车间能够节约大量加工时间的地方,都可以采用CAM系统进行粗加工作业。专业化粗加工操作甚至会使整个切削过程产生一个切屑负荷,因此需要考虑到两个因素:(1)每一个增量级深度的零件几何形状;(2)在处于刀具路径中的任何特定位置时,刀具与材料之间的接触量。

    图5 高速粗加工走刀路径从螺旋运动开始,可以在最大的可加工计算范围内运动

    每当刀具与材料全面接触时,系统就会自动地调节刀具路径的形状和进给速率。由于刀具上的压力相当低,因此在极高的进给速度、主轴转速和切削深度条件下,刀具仍能平滑、流畅地工作运行(图5)。其特点为:

    (1)采用适应性粗加工走刀可以使其与零件的形状相吻合,产生较为理想的表面质量。

    (2)在恒定的切屑负荷条件下,可提高零件粗加工的速度。

    (3)防止在刀具上产生过量的压力,以免造成刀具被咬住的情况。

    (4)采用形态式和螺旋式刀具路径。

    轴刀具路径自动转换

    图6 尽管采用高速刀具路径切削加工看起来需要花费较长的时间,但实际上它要比传统的刀具加工路径快得多,因为恒定的切削负荷可以使刀具增加跨距和切削深度

    为满足硬态铣削加工应用领域的需要,许多公司都采用较短的刀具进行加工,以提高刀具的刚性(图6)。但问题是,在采用标准的3轴铣削加工时,这些刀具无法达到型腔的深处。CAM公司决心解决这个问题,允许用户采用3轴铣削策略,尽可能地切削更多的刀具路径。在3轴路径上,当软件感知到刀具或刀夹碰撞时,会自动地使该刀具路径分离,将其转换到5轴刀具路径,尽量减少刀具的倾斜,以节约定位时间。其特点为:

    (1)使用较短和采用刚性更好的刀具。

    (2)在同一操作过程中的3轴与5轴之间进行智能化转换。

    加工知识的储备

    随着经验丰富的模具制造工人离开这个领域,而进入这个行业的新工人又很少,因此吸引有技术和有知识的工人是非常重要的,对业务的发展起着关键的作用。

    公司需要花费很多的资金,才能培养出一个优秀的模具制造工人。这些费用包括上机操作、计算机硬件、软件和工装夹具技术等,再加上工资、福利、公用设施、保险和其他费用等。知识总蕴藏在工人的头脑中,而不是在公司内,因此当雇员因退休或找到另一工作而离开时,他带走了花在他身上的多年心血和费用,包括他所学到的知识。

    为了保留最优秀的模具制造知识,公司必须找到一种能够吸引人才和储备知识的方法,使其他的模具制造工人和培训人员能够利用这些知识。自动化CAM系统可以让公司将经过多年优化的生产工艺数据存入到计算机内,并允许公司其他人员接近和存取这些信息,让他们共享和利用这些知识。

    采用CAM系统储存知识,让计算机重复执行任务,鼓励技术优秀的工作人员花费更多的时间改造和提高工艺水平。复杂的CAM自动化系统可以使模具制造公司利用这种策略优势,更好地配置其人才资源,提高整体业务的竞争能力。

     
    (文/标准件之家)
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