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使五軸聯動加工變得簡捷
閱讀：728 發布時間：2011-8-9使五軸聯動加工變得簡捷
對于采用多軸機床的模具制造商來說，開發能充分發揮這些機床能力的CNC程序堪稱難題。其目的就是以zui有效的方式充分利用機床附加軸的移動（工作臺或刀架），同時使模具具有良好的表面光潔度。
近年來，機床的同步移動愈加復雜，也使CAM軟件系統在數學和技術方面均面臨難題。加工技術的飛速發展，使可用于運行機床的NC程序的同步開發變得困難。
另外，為多軸機床而設計的軟件產品必須易于使用，并能糾錯。由于用于這些*機床的材料、高精度刀具和附件成本非常昂貴，因此極微小的編程錯誤也會造成重大損失。
基于這些前提，CAM軟件開發商所面臨的難題是如何將這些強大的編程功能與容易被用戶所理解的編程過程結合在一起。必須明確地闡述這些功能，才能引導用戶完成編程過程，從而避免在確定刀具軌跡時產生誤差。同時，不會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。事實上，一些CAM開發商正是以他們能提供多種功能而感到自豪。
開發該類型軟件的代價，是使該系統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。業務繁忙的CNC程序員不可能記住CAM系統的眾多功能的用途，因此他們通常只根據自己zui熟悉的功能進行編程，而忽視了其它功能。
四個經過簡化的步驟
關于*加工功能的新理念均基于一種觀點，即任何五軸加工功能（無論多么復雜），都可以用幾個簡單步驟進行界定。模具制造商采取了屢試不爽的方法設置模具生產程序：
（1）需要加工的區域及加工順序。這一步驟以部件外形的復雜程度為依據，往往zui容易激發技術嫻熟的機械師所具有的靈感。
（2）加工區域中刀具軌跡應具有怎樣的形狀?是否應使刀具根據表面的參數化線條，按前后或上下順序進行切削，并將表面邊界作為引導呢?
（3）如何引導刀具軸，使與刀具軌跡相吻合?這一點對于表面光潔度的質量，以及是否在狹小的空間內采用較短的硬質刀具非常重要。模具制造商需要充分地控制刀具，包括刀具傾斜時產生的前后傾角。此外，必須考慮許多機床的工作臺或刀架在旋轉時產生的角限位。例如，銑削/車削機床的旋轉程度就存在限度。
（4）如何轉換刀具的切削路徑?如何在刀具軌跡的起始點，控制刀具由于復位或產生的位移以及刀具必須在加工區域之間產生的位移?轉換過程產生的位移在模具生產中非常關鍵，它可以消除證示線以及刀具產生的痕跡（可通過此后的手動拋光將其清除）。
如果機械師能遵循經過嚴格定義的步驟，為什么不開發一款采用同樣步驟的CNC程序呢?
新思路
沿襲機械師在決定對復雜部件進行五軸加工時的想法，是一個更好的開發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一種熟悉且易于理解的、單一的編程過程?
這種*技術將消除強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
用戶可根據專門為多軸加工技術設計的單一功能，并結合現有方案，為自己定制刀具軌跡。換句話說，用戶只要從現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，這種能力可迅速轉化為4+1用途，為用戶提供多種方案，從而開發復雜度高，而局限性很小的五軸功能。
為了進一步簡化，軟件界面只應顯示適合當前工況的選項。例如，若用戶選定一個參數加工模式，則應立即選擇與刀具相符合的驅動面和參數化的流向。如果用戶決定修改一種簡單的邊界抵消模式，則界面可經過更新減少顯示的選項數量。
由于用戶選擇加工方案，因此需要立即更新軟件界面，從而引導用戶合理選擇編程過程。這種分步指導方式可幫助用戶在確定刀具軌跡時避免出現錯誤，且不造成局限性。若用戶決定修改以前的方案，該系統可做出響應，并提供一套新選項。
將各個要素在一起
為了盡可能得到zui光滑的表面，刀具從進料時的*個刀路的終點向下一個刀路的起點移動時，需要精度和控制。對于進料過程中這些環節，應允許采用多種方案，并采用精度類似藝術家的切削刀具。大多數CAM系統提供多種連接選項，這樣程序員就可以在下一個合乎邏輯的步驟中選擇*和次優方案。通過這種方式，若的連接方法不能采用（由于檢測到刀具發生碰撞及超過角限位的誤差等），則該系統可采用由用戶選定的第二種連接方法。
例如，用戶可以優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，則系統會查看用戶的選項清單，從而選擇第二種方案。用戶在采用次優方案時，如果刀具需要離開加工面，然后又要沿與下一個切口呈切線的方向進行徑向移動，從而返回加工面時，就可選擇采用徑向移動的環節。
通過這種方式，用戶可對連接方法設置優先級，從而減少加工操作的失誤，或避免由于刀具復位時移動不當產生的刀具重疊。當刀具需要從一個位置迅速移動至另一個位置時，該技術同樣適用于退刀運動。模具在生產過程中遇到的障礙，都必須避免。而通過為系統提供連接方法清單，無需采用猜測方式，就可確定刀具到達及與部件分離的*方式。
基于要素的五軸銑削
除了緊湊和經過簡化的銑削功能外， CAM系統還必須能簡化用戶選擇加工區域的方法。對于用于標準銑削操作的CAM系統來說，凹槽和孔洞等是常見的可加工要素。然而，復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量的自由曲面特征。這樣，用戶就可以選擇某個單一要素，對預先確定的區域進行加工。
設計概念的一致性和易用性需要進行擴展，才能使同一個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對話框，就可在熟悉的環境進行加工。
為未來開辟道路
從軟件開發商的角度來看，開發一種單一的銑削功能可滿足模具制造商現有的需求。而在今后，對于為多軸加工創建刀具軌跡這一過程的每個步驟，都需要進行深入分析。此外，還需要將車間日常生產中采用的各類多軸機床和機床生產商開發的新技術，與工作中的實踐經驗結合起來。
通過這種深入分析可以得出如下結論——具有適用性的多軸銑削功能必須由分散的組件構成。這些組件無論單獨使用還是組合在一起，均能發揮優異性能。必須對這些組件進行分析和測試，以保證任何組件在任何加工步驟中均具有*互換性。
這項分析工作本身，可使開發出的軟件具有很高的可靠性，這zui終使用戶受益。由于每個組件只創建一次，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產生的冗余性。
該類功能的優勢在于，隨著今后多軸機床技術的發展，可隨時將新的加工方式和刀具定位策略添加到該軟件。這種思維標志著CAM軟件開發已脫離了傳統思路，從而使CAM系統可輕易地與模具制造領域中迅速發展的技術保持一致。