Tebis 助力制造企業(yè)實現(xiàn)2.5D自動編程

自動化編程的關(guān)鍵意義
 

隨著加工行業(yè)競爭的逐漸激烈化，企業(yè)不斷尋求在保證加工質(zhì)量的同時降低加工成本的方法。很多企業(yè)首先想到的是引進先進的自動化設(shè)備，比如帶有自動換刀的大行程的數(shù)控機床。隨著機床加工性能的提高，如何在不增加人員投入的前提下“喂飽“機床，通過提高機床稼動時間來降低生產(chǎn)費用，是很多企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。提高編程效率，保證數(shù)控程序的質(zhì)量不隨編程員個人技術(shù)水平大副變動，利用自動化的數(shù)控程序帶動自動化的無人加工過程，是這類企業(yè)需要解決的核心問題。
 

孔槽類特征的自動化編程
 

對于孔槽類典型規(guī)則特征的編程，大部分編程軟件都有了相應自動化的解決方案。然而，還有不少企業(yè)在使用繁瑣的手動編程。CAD數(shù)據(jù)上孔深，倒角等已經(jīng)存在的幾何信息不能被充分利用，而是需要額外構(gòu)造點、線為編程作準備。加工中，還存在大量的由機床操作工人操作控制器實現(xiàn)孔加工。這樣的加工方法，費時費力的同時無法保證加工質(zhì)量。
 

那么，高自動化的孔槽類典型規(guī)則特征的編程應該是怎樣的呢?首先，所有CAD中現(xiàn)有的能夠提取出來用于加工的信息應該被充分利用。這里就設(shè)計到特征技術(shù)，既將設(shè)計數(shù)據(jù)中的孔槽自動轉(zhuǎn)化為加工數(shù)據(jù)中的孔槽。這個過程的要求是不能存在特征的遺漏，以及特征的錯誤識別，這也是自動識別相對人工選取的最大優(yōu)勢。其次，所有孔槽應該可以根據(jù)類型,加工方向自動分類。根據(jù)類型分類是因為借此可以優(yōu)化刀具的選取以及加工順序，加工方向分類可以方便在定軸加工中根據(jù)裝夾位置框選被加工元素。最后，只需要將特征與加工模版相連接，根據(jù)提前定義好的加工順序自動選刀，自動編程。

 

所有特征可以自動按照類型和加工方向分類
 

Tebis使用Job Manager管理程序，根據(jù)裝夾生成刀路，而不是簡單的為每一個孔槽生成單條刀路，這樣一方面就可以利用軟件對加工順序和抬刀進行優(yōu)化，另一方面可以大大降低的機床操作人員需要不斷調(diào)入程序的繁瑣工作。從編程室出去的程序就可以直接在機床上運行。 

 

Tebis一鍵生成不同類型孔的鉆孔加工
 

使用特征自動識別技術(shù)并結(jié)合編程模版能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)則特征的“一鍵“編程，支撐這套流程的背后是企業(yè)標準化的制定和相應的在實施前期的投入。特征庫以及編程模版無法在企業(yè)間直接拷貝，應結(jié)合企業(yè)自身情況和經(jīng)驗進行制定。而且，整個刀具庫、特征庫、編程模板的維護是一個動態(tài)的過程，想達到完全“一勞永逸“是不可能的。企業(yè)只有自身消化整套自動化編程流程，才能在激烈的行業(yè)競爭中快速的應對變化和挑戰(zhàn)。
 

非規(guī)則特征的自動化編程
 

Tebis不僅支持規(guī)則特征的自動編程，比如孔、方形槽的加工，還支持不規(guī)則特征的自動編程。這里一個典型的應用就是大型沖壓模具刀塊安裝平面和限位面的加工。當前常見的處理方法是手動對其分別進行編程，這里實現(xiàn)自動化編程的難點是限位面和安裝面幾何上的相對位置是不固定的，其不像方槽的側(cè)壁圍繞底面一圈，而是通常情況下一側(cè)是開放的，有時限位面甚至會延伸出安裝平面。

 

沖壓模具刀塊安裝平面和限位面
 

使用Tebis可以將刀塊安裝面和限位面作為一個特征自動處理。如果刀塊安裝平面和限位面之間存在倒角，這部分區(qū)域也可以被自動考慮進去，限位面和安裝面一起被識別出來，而不由于倒角的存在被識別成單個的平面和側(cè)壁特征。用戶可以在特征識別過程中，根據(jù)需要，在不退出當前界面的情況下快速對特征進行編輯，比如添加額外限位面，構(gòu)建輔助連接面等。


 

Tebis將刀塊安裝面和限位面作為一個特征識別
 

在實際加工中存在很多上述這樣需要考慮側(cè)壁面的底面加工，Tebis在2.5D平面編程功能中允許指定側(cè)壁，這樣，通過Tebis識別出的限位面會自動的在編程中被選取。利用定義好的編程模版就可以一鍵編程了。

 

在平面編程過程中，側(cè)壁面也會被考慮
 

將刀塊安裝平面和限位面作為一個整體去考慮，而不是簡單拆分成平面和側(cè)壁的組合，在實際加工中具有重要意義。這也是Tebis2.5D自動化編程相比其他同類軟件能夠在實際加工中得到應用的原因。由于側(cè)壁和底面都存在毛坯余量，因此從加工順序上來看，應該先將側(cè)壁粗加工到底面毛坯余量的高度，然后再粗加工底面。Tebis在這里可以將底面毛坯余量值作為一個變量設(shè)置在側(cè)壁的加工程序中，而且變量值可以根據(jù)毛坯的實際情況設(shè)為常數(shù)或者讓編程員根據(jù)掃描結(jié)果手動輸入，給客戶依據(jù)企業(yè)內(nèi)部具體工藝流程靈活設(shè)置編程模版的可能性。

 

自動生成的刀塊安裝面和限位面粗加工刀路
 

借助全機床仿真提高制造安全性
 

采用無人加工可以幫助企業(yè)大大降低人工成本，但目前大部分無人值守的單件加工僅局限在半精和精加工環(huán)節(jié)。原因有以下幾點: 首先，大形面的精加工抬刀少，工件雖然是三維曲面，但相對平緩。其次，精加工本身步距值小，一個大形面的精加工程序運行下來往往超過十個小時。在加工中出現(xiàn)撞機危險的常常是在機床頭抬刀移刀的時候，機床在運行G00指令快速定位，容易發(fā)生機床頭撞擊夾具或工件。為了降低撞機的風險，通用的做法是降低進給，增加抬刀到安全平面的次數(shù)，這樣保守的做法是以犧牲機床加工效率和依賴機床操作人員快速反應為基礎(chǔ)的。因此，如何生成安全的程序，在編程過程中就考慮到各種碰撞的可能并采取相應措施，是解決這類問題的關(guān)鍵。

 

Tebis全機床的加工仿真環(huán)境
 

Tebis支持全機床的加工仿真，在軟件中一比一的建立真實加工環(huán)境，所有出現(xiàn)在加工區(qū)域的元素，比如夾具、激光測刀儀等都被建立在虛擬環(huán)境中。值得指出的是，Tebis的全機床仿真是編程過程中的仿真，而不是簡單的編程過后的檢查。編程員從裝夾規(guī)劃、定軸加工角度到機床各軸的初始設(shè)置(比如帶W軸的龍門銑床)，均可利用虛擬機床模型來進行，機床宏可以提前設(shè)置到機床模型中，真正作到完全仿真真實的加工環(huán)境。對于大型工件，可在規(guī)劃裝夾時考慮機床加工極限位置，充分利用工作空間。

 

檢測工件和刀具的碰撞
 

對于2.5D的碰撞元素的指定，通常有兩種方法。如果企業(yè)采取對整個鑄造毛坯進行掃描，可以利用掃描數(shù)據(jù)進行碰撞檢查。這種方法的好處是毛坯模型完全反映真實情況，對于不同毛坯厚度的區(qū)域無須單獨指定。但如果工件尺寸較大，相應的計算時間會比較長。此外，用戶還可以不通過掃描毛坯來進行碰撞檢查，對于大部分加工區(qū)域，設(shè)置標準毛坯厚度，對于毛坯實際較厚的區(qū)域，還可以由用戶單獨指定。在不使用掃描毛坯的情況下，需要用戶指定可能發(fā)生碰撞的曲面，比如工件上高聳起的區(qū)域或陡峭側(cè)壁，相比使用毛坯模型，這種方法的優(yōu)點是靈活且計算速度快，缺點是半自動化且存在一定風險。企業(yè)應結(jié)合現(xiàn)有流程和工件特點選取合適的方法。

 

為導柱平臺指定碰撞檢測元素（紅色）

結(jié)論
 

采用自動化編程技術(shù)已經(jīng)是目前制造企業(yè)實現(xiàn)穩(wěn)定快速發(fā)展的唯一方法。實施自動化的程度需要由企業(yè)根據(jù)自身的情況來決定，同時也受到CAM技術(shù)發(fā)展的制約，想要依靠計算機針對不同零件完全自動生成合理高效的刀路依靠現(xiàn)有技術(shù)是無法實現(xiàn)的，盡管如此，制造企業(yè)通過運用現(xiàn)有的自動編程技術(shù)大副提高制造效率、降低人工成本的潛力是巨大的。建立自動化編程流程的核心是制造過程的標準化，需要將所有相關(guān)因素都考慮進來，比如刀庫、設(shè)備、模版管理等等。2.5D的加工存在抬刀移刀多、加工元素不規(guī)則、碰撞元素多等特點，為自動化編程增加了難度。Tebis將刀具庫、特征模版、加工模版和虛擬機床技術(shù)緊密結(jié)合，在實現(xiàn)最高自動化編程的同時確保程序的安全性，幫助企業(yè)充分利用生產(chǎn)資源，節(jié)約人力成本。