Tebis 助力制造企業(yè)實(shí)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(shí)降低加工成本的方法。很多企業(yè)首先想到的是引進(jìn)先進(jìn)的自動化設(shè)備，比如帶有自動換刀的大行程的數(shù)控機(jī)床。隨著機(jī)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(jī)床，通過提高機(jī)床稼動時(shí)間來降低生產(chǎn)費(fèi)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(yīng)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(diǎn)、線為編程作準(zhǔn)備。加工中，還存在大量的由機(jī)床操作工人操作控制器實(shí)現(xiàn)孔加工。這樣的加工方法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的同時(shí)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(yīng)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(yīng)該被充分利用。這里就設(shè)計(jì)到特征技術(shù)，既將設(shè)計(jì)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(yīng)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?yàn)榻璐丝梢詢?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(jìn)行優(yōu)化，另一方面可以大大降低的機(jī)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(jī)床上運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)化的制定和相應(yīng)的在實(shí)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(yīng)結(jié)合企業(yè)自身情況和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行制定。而且，整個刀具庫、特征庫、編程模板的維護(hù)是一個動態(tài)的過程，想達(dá)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(yīng)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(yīng)用就是大型沖壓模具刀塊安裝平面和限位面的加工。當(dāng)前常見的處理方法是手動對其分別進(jìn)行編程，這里實(shí)現(xiàn)自動化編程的難點(diǎn)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(shí)限位面甚至?xí)由斐霭惭b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(jìn)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(dāng)前界面的情況下快速對特征進(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)際加工中得到應(yīng)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(yīng)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(shí)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(jī)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(diǎn): 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(yùn)行下來往往超過十個小時(shí)。在加工中出現(xiàn)撞機(jī)危險(xiǎn)的常常是在機(jī)床頭抬刀移刀的時(shí)候，機(jī)床在運(yùn)行G00指令快速定位，容易發(fā)生機(jī)床頭撞擊夾具或工件。為了降低撞機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，通用的做法是降低進(jìn)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(jī)床加工效率和依賴機(jī)床操作人員快速反應(yīng)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(yīng)措施，是解決這類問題的關(guān)鍵。

 

Tebis全機(jī)床的加工仿真環(huán)境
 

Tebis支持全機(jī)床的加工仿真，在軟件中一比一的建立真實(shí)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(jī)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(jī)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(jī)床模型來進(jìn)行，機(jī)床宏可以提前設(shè)置到機(jī)床模型中，真正作到完全仿真真實(shí)的加工環(huán)境。對于大型工件，可在規(guī)劃裝夾時(shí)考慮機(jī)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(jìn)行掃描，可以利用掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行碰撞檢查。這種方法的好處是毛坯模型完全反映真實(shí)情況，對于不同毛坯厚度的區(qū)域無須單獨(dú)指定。但如果工件尺寸較大，相應(yīng)的計(jì)算時(shí)間會比較長。此外，用戶還可以不通過掃描毛坯來進(jìn)行碰撞檢查，對于大部分加工區(qū)域，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)毛坯厚度，對于毛坯實(shí)際較厚的區(qū)域，還可以由用戶單獨(dú)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(diǎn)是靈活且計(jì)算速度快，缺點(diǎn)是半自動化且存在一定風(fēng)險(xiǎn)。企業(yè)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有流程和工件特點(diǎn)選取合適的方法。

 

為導(dǎo)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定快速發(fā)展的唯一方法。實(shí)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(shí)也受到CAM技術(shù)發(fā)展的制約，想要依靠計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)的，盡管如此，制造企業(yè)通過運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)化，需要將所有相關(guān)因素都考慮進(jìn)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(diǎn)，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(jī)床技術(shù)緊密結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)最高自動化編程的同時(shí)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。