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带有毛坯管理功能的刀具路径可加快CAM编程
作者:DP Technology
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使用加工中毛坯模型优化编程时间

将数字世界与现实中材料切削同步。

先进的CAM系统有一项重要技术,即“毛坯管理”功能。由于切削加工适用于毛坯,所以每次切削时毛坯的形状都会发生变化。如果CAM系统无法管理毛坯不断发生的这些变化,那么,为毛坯创建的刀具路径便不复存在。为了真正优化刀具路径的计算,CAM系统必须与毛坯切削的实际加工实现数字化同步。

模拟刀具路径是CNC程序员创建安全且无冲突的刀具路径的另一个重要步骤。但是,随着操作次数的增加,程序员有必要随时立即查看加工中的毛坯状态,以避免浪费时间观察整个模拟加工。对于需要长时间模拟的复杂3D表面加工尤为如此。

为了优化刀具路径和速度模拟,ESPRIT CAM在操作加工中可利用先进的毛坯自动化引擎来计算和更新毛坯模型。其“毛坯管理”功能可在毛坯加工中形状发生变化时调整动态刀具路径,还可以从加工编程中的任意一点开始模拟,因为系统能对数字工件的状态进行持续管理。

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图1. 每增加一次操作,后台就会生成毛坯模型,操作列表中也会显示毛坯的计算状态。

ESPRIT毛坯自动化引擎

将数字世界与真实世界同步。

ESPRIT的毛坯自动化引擎在创建或修改操作时会自动为每次操作生成毛坯模型。该引擎已完全集成到ESPRIT中,对用户而言相对透明化,在计算所有毛坯条件可行的情况下,它在第二个CPU(有核)后台中运行。

毛坯自动化引擎拥有双重优势。

1.将刀具路径的计算优化至待切削的毛坯。
2.可从加工中的任意步骤开始启动模拟,从而优化了模拟时间。

由于毛坯模型始终可用且实时更新,因此无需从头开始或通过用户以前手动保存的模拟状态来模拟所有操作,它可以随时使用以前的操作毛坯进行模拟。

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图2. 可通过以前操作产生的毛坯即刻模拟任意操作

毛坯自动化是该应用的一个选项。软件用户可以完全控制引擎是启用还是禁用。

加快加工中毛坯模型的计算

为了将文件大小所产生的影响降至最低,ESPRIT不会将毛坯模型存储在文档中。反之,一旦重新打开文档,所有的毛坯模型都将在后台重新计算。

常被忽视的一个问题是许多文件在开启时会重新开始计算毛坯。然而,数字毛坯模型在不断的操作中变得越来越复杂,直到最后即便是添加简单的操作也会导致计算时间过长。

ESPRIT 2017对毛坯自动化引擎隐藏的代码进行了重构,这大大缩短了计算时间。新的重构利用现代计算机的原始处理能力,即使是在复杂的部件上也能大大缩短加工中毛坯的计算时间。

槽铣:速度提高25倍

型腔加工:速度提高3倍

3轴模具粗加工:速度提高12倍

这一重构大大提升了计算速度,通常可将计算时间从几分钟缩短至几秒钟。

毛坯管理功能可优化刀具路径

ESPRIT可利用毛坯自动化引擎持续计算刀具路径和仿真的毛坯状况。

为了尽可能地模仿现实世界的加工,CAM系统可通过精确的数据体现原始毛坯。初始毛坯模型还可以复制任意数量的现实毛坯类型,如铸件、购买的铁块或铁棒、挤压件,车铣型材或其他可通过CAD系统体现的任意实体模型。

为了自动估算标准毛坯的尺寸,该系统可以将块状或棒型毛坯的尺寸自动设置为CAD模型的外部限制型,以确保毛坯足以加工零件模型。

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图3. 棒料毛坯模型大于CAD模型,可在所有加工完成后产出最终零件

加工的目的是通过切削尽可能有效地将毛坯切削为CAD模型中的形状。

当CAM系统能精确识别初始毛坯时,则会考量毛坯的高度和形状,以计算刀具的最佳起刀高度,以及每次切削时进刀和出刀的最佳距离,以实现更安全及更可靠的粗加工。

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图4.当精确识别毛坯的边界时,刀具可以对其进行安全加工

识别毛坯的状态有助于计算并改进刀具路径,如“自下而上”的刀具路径可以更快地进行粗加工,它使用向上而非向下的增量步骤,不仅能更快地切削毛坯,还能在零件表面形成更少的碎屑,便于后续更好的加工。

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图5.自下而上的粗加工从最大的可切割深度开始切削,然后增加每刀向上的高度

由于ESPRIT可管理任意加工阶段的实际毛坯情况,因此该系统能可靠地计算刀具路径,不会在已切削区域浪费工作量。

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图6. 后续操作仅在毛坯和CAD模型之间的区域计算刀具路径

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图7. ESPRIT Facing可计算每刀切割路径的最佳角度,并根据毛坯表面形状的变化调整切割角度

毛坯管理功能可简化编程

由于CAM系统具有毛坯管理功能,因此能精确地识别加工中的毛坯,从而更准确地定位刀具。这一管理功能相对于手动编程而言,可以使系统更快速更准确地计算出最佳刀具位置。

通过带毛坯管理功能的刀具路径计算可以获悉刀具完美的起刀高度及落刀位置,以便进行清洁加工,并计算刀具在每次切削时进刀和出刀的最佳距离。

为了使编程更快更可靠,ESPRIT为程序员提供了在系统内部计算处理某些参数的选项,以用于棱角加工,如面铣、粗糙的型腔加工和轮廓铣削。

- 自动计算安全的起刀高度,避免冲突
- 最佳的刀具边缘加工,以达到清洁加工的目的
- 最佳的进刀和出刀距离,以节省周期时间

在切削深度增加时拥有最佳切割角度,降低缩刀几率

所有这些计算都可以通过系统内部对毛坯模型和刀具轮廓的精确测量进行处理。

由于拥有毛坯自动化功能,界面中显示的选项更少,因此仅提供关键参数就能加快决策加工。

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图8.系统始终根据毛坯的形状和方向计算刀具的安全起刀高度——即使是在工件旋转时也是如此

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图9. 该系统已对进刀和退刀进行优化,并能安全避开毛坯,同时将周期缩至最小

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图10. 沿边缘切割的最佳定位确保了清洁加工

为其他设置节省毛坯

虽然毛坯自动化引擎不会将计算的毛坯模型与文档一起保存,但操作的任意毛坯模型都可以保存到单独的文件中。

ESPRIT支持两种文件导出格式:STL或SIM。SIM是ESPRIT模拟的原始格式。STL文件可通过三角测量显示模拟毛坯。

当毛坯以SIM格式保存时,会与ESPRIT当前的模拟保持相同的质量和切割颜色。但是,SIM文件只能在ESPRIT中使用。如果您想在ESPRIT以外的其他地方使用毛坯模型,请将其另存为STL格式。

毛坯的STL模型可在多个系统中使用。例如,以STL格式保存的毛坯模型可作为其他加工方法的基础,如线切割,或用于其他机器的工作设置。

结论

当我们将虚拟和现实世界同步时,毛坯管理功能为切削加工中CAM系统的应用带来了巨大优势。CNC程序员在将毛坯切削成所需的零件形状时也拥有了更多选择。带毛坯管理功能的CAM系统让程序员更专注于最佳效果,同时系统会持续监控毛坯的加工情况,避免冲突以及“走空刀”的情况产生。带毛坯管理功能的刀具路径可加速编程加工,同时还能最有效地利用人力和机械时间。

关于ESPRIT

作为DP Technology的旗舰产品——ESPRIT,被誉为提供给CNC程序员有史以来功能最强大的CAM系统。ESPRIT是世界上唯一一款能够在同一操作界面进行车削、铣削、线切割以及车铣复合编程加工的CAM系统。高性能的ESPRIT系统能够为任意一种CNC机床提供强大的编程能力,与我们合作的机床企业有:德马吉森精机(DMG MORI),日本山崎马扎克(MAZAK),瑞士阿奇夏米尔(GF Agie Charmilles), 西铁城(CITIZEN),韩国斗山(DOOSAN),EMCO,中村留(NAKAMURA-TOME),大隈(OKUMA)等。

关于DP Technology

DP Technology的全球总部位于美国加州的卡马里奥市,是业界领先的CAM技术解决方案开发商和供应商,其旗舰产品ESPRIT可以为任意一种CNC机床提供强大的编程能力。公司不仅拥有一批长期专业从事软件研发、二次开发、软件应用的专业人才队伍,还坚持每年投入近20%的年收入用于产品的持续研发中,以增强其技术优势。这一长期的战略决策成就了ESPRIT强大的技术创新优势,并奠定了ESPRIT自上市以来在工业领域的领航地位!www.espritcam.com/cn
文章内容仅供参考 (投稿) (2017-3-3)
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