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ESPRIT迈向更智能、更简单及更快速的方式
作者:DP Technology
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CAD/CAM软件展厅
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在力度与简单之间寻求平衡

事实证明能实现更高生产力的方法是“少即是多”

CAM软件行业竞争激烈,纷纷加强技术性,以加快机床技术的发展,然而该行业似乎忽略了用户体验的重要性。尽管刀具路径的选择在不断扩大,这有利于软件的销售,但售后的用户体验并不乐观,因为他们需要耗费时间分析数十项功能,同时还得保持机床的生产率。

精心设计的CAM软件需提高而不是降低CNC程序员的效率。保持生产力的长期增长需要使用三管齐下的方法来开发CAM软件。首先,需依托数十年积累实践经验,采用现代化加工方法作为CAM系统智能化加工的坚实基础。其次,简化用户与软件的交互方式,采用“少即是多”的原理获取可靠的结果。最后,利用现代化计算机的原始处理能力,在更短时间内计算刀具路径。

ESPRIT 2017通过创建更智能、更简单以及使用更便捷的CAM软件为用户带来最前沿的体验。

更智能的刀具路径

开发智能化及优化的刀具路径,可自动化处理日常工作。

由于长期对行业的专注,ESPRIT自1985年以来一直处于行业领先地位。ESPRIT的工程师们多年来一直对智能化加工进行研究,并将其植入软件中,简化CNC编程,无需通过CNC程序员进行控制。ESPRIT 2017强大的新算法能提供更佳的刀具路径,而且更可靠,加工量更少。

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图1. 系统可识别高于界限角度的陡面,并使用Z级刀具路径对其进行自动加工,同时始终在陡面保持顺铣

应用先进的逻辑进行陡面/非陡面铣削

若想在复杂的表面上获得理想的光洁度,通常需要采用表面处理的方法并根据每种表面的特性选择最佳的策略。ESPRIT可提供九种不同的精加工和半精加工循环。

对于许多零件型号而言,Z级刀具路径是陡面或垂直表面的首选,而偏置刀具路径通常用于非陡面或平坦区域。

Global Finishing是ESPRIT 2017的一项新策略,它将Z级精加工和整平精加工的技术单独结合到陡面/非陡面铣削综合解决方案中。

Global Finishing快速、可靠、易于使用。用户只需输入界限角度和其他几个关键参数,如步进和公差,系统就会使用界限角度对零件模型进行内部分析,以识别陡面或非陡面。

系统会先计算整个零件的Z级刀具路径,当刀具路径经过的区域高于斜坡阈值时,它将会被保留下来,因为这些陡面区域对于表面质量而言至关重要。刀具路径经过的区域若低于斜坡阈值,则会替换为偏置刀具路径。

这一先进方法会优先考虑刀具路径的连续性,并尽可能多地保留Z级切削不间断操作。

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图2. 低于阈值角度的非陡面区域会被识别出来,并采用偏置刀具路径进行自动加工

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图3. 当刀具在陡面和非陡面之间转换时,会优先考虑刀具路径的连续性

对于中等复杂的零件而言,Global Finishing可以最大限度地节省时间并优化刀具路径。对于高度复杂的部件,传统的ESPRIT精加工策略可以提供精确的控制并生成优异的表面光洁度。

Global Finishing的初始版本旨在优化加工,现正处于开发中,以扩大非陡面加工中刀具路径的范围,并为用户提供更多优化或增强表面质量的选项。

降低对面铣操作功能的依赖

ESPRIT中大多数加工操作都依靠某一特征来确定在何处以及如何计算刀具路径。但是,对于面铣操作而言,目标部件上的顶面形状并非总是和待切割毛坯的表面形状相同。用户通常会耗费时间创建其他形状来体现毛坯的边界。

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图4. 在面铣加工时,如果不知道周围的毛坯可能会导致刀具路径不完整或低效,在需要创建其他形状时也会浪费时间

在通过面铣操作加工特定形状时,也会忽略加工中毛坯的形状会发生变化这一事实。由于面铣往往是将原材料加工为最终形状的第一步,所以在了解目标形状之前应了解毛坯的形状。

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图5. 若面铣的刀具路径无法识别毛坯会在加工中发生变化,那么它将无法优化切割路径的
角度和长度,因为毛坯在面铣中的形状会发生变化

ESPRIT 2017已对面铣的周期进行了重新设计,以减少其对形状特征的限制,同时更多地通过毛坯模型的实际形状来计算并优化刀具路径。通过目前已有的识别毛坯状况的最新技术,CAM系统可在内部计算面铣操作的优化刀具路径。

识别加工中的毛坯状态拥有几大好处。

- CAM系统可从含有零件模型的毛坯形状中提取精确的边界信息。

在实体模型上单独选定的表面,无论其形状或倾斜度如何,均可用于设置加工操作中的工作平面和最终深度(加上毛坯余量)。

- CAM系统可使用加工中毛坯的相关刀具信息准确地计算理想的刀具路径,这比手动编程更快。
- 自动计算安全起刀位置,以避免冲突
- 沿着边缘优化切削路径,以进行清洁加工
- 最佳的进刀和出刀距离,节省周期时间
- 每次增加切削深度时均拥有最佳的切割角度

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图6.毛坯模型和刀具信息可使ESPRIT在用户干预最小的情况下在内部计算并优化刀具路径

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图7. 连续计算毛坯的面铣刀具路径,可在加工中毛坯的表面形状发生变化时调整最佳切割角度

CNC程序员可通过ESPRIT 2017中的智能化面铣来选择实体的加工面及刀具,并让系统处理其他工作。所有熟悉的手动控制都保持不变。

自动补偿Swarf铣削加工中的异形零件

异形零件是航空航天供应商中常面临的挑战。当CAM系统无法补偿待加工的实体模型的不规则形状时,CNC程序员需创建其他形状或曲面以生成可行的刀具路径。

先进的CAM系统可以分析实体模型,从而对异形零件进行补偿加工,并支持平滑可靠的5轴Swarf 铣削加工,无需增加其他形状。

ESPRIT 2017中的5轴swarf 铣削加工将零件模型和刀具上的触点计算更紧密地结合起来,使刀具路径能对更广泛的零件形状做出更好的响应。

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图8. 在刀具与毛坯的面壁接触时,通过自动计算刀具路径可以对毛坯的面壁间隙进行连续加工

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图9. 沿着毛坯面壁的刀具定位保持平滑,无论其顶部或底部的轮廓是否不规则或不连续

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图10. 刀具路径的延伸部分遵循零件的曲率,能可靠且完全地加工具有倾斜前缘的肋状材料

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图11. 准确计算刀具与零件之间的接触点,即使刀具的直径与材料的弯角不匹配,也能防止在加工时刀具触不到毛坯的面壁。

Swarf 刀具路径在操作中使用高级算法,避免手动创建其他形状,可节省编程时间并提高刀具路径的可靠性。

为线切割加工提供更多策略

生产复杂的型材需采用线切割,它能生成超精细的形状和优异的表面处理,这是其他方式几乎无法实现的。然而,难以加工的形状并不意味着它难以编程。

作为线切割领域CAM的领导者,ESPRIT一直致力于为线切割加工带来更多创新,这源于其对传统思维的挑战,也始于其在传统工艺中应用的非传统方式。例如,ESPRIT长期以来支持在铣削操作中采用开放轮廓和变形刀具路径。若这种技术也适用于切割会怎样?它将让EDM程序员更轻松地切削更多型腔。

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图12. 无论轮廓的形状是闭合还是开放,它都能有效地通过无核型腔加工路径熔出小开口

开放的型腔便于其更快地沿着轮廓切割小开口。当线太大无法适配小开口时,只需先在G40模式下对轮廓进行粗加工,一直向前保持其开口原封不动。然后在轮廓开口处进行型腔加工,只需熔融少量剩余材料。

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图13. 将轮廓铣削和开放型腔加工结合起来,能有效地切削异形轮廓

有时会在型腔内对大孔或凹槽进行预加工,并尽可能地切削材料,同时释放材料内的应力。还有时候,模型内有一个铸造型腔,无论其内部轮廓形状是怎样的,型腔加工路径需识别并适配内腔的形状,以避免出现走空刀。

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图14. 无核型腔加工可为预钻孔提供常数偏移选项,或在内腔和外轮廓形状之间提供平滑的过渡选项

ESPRIT线切割一直依赖都与该领域的合作伙伴、客户和专家保持着长期合作,这样可以持续了解行业的需求并提供创新的解决方案。

互动更简单

省力的同时还能获得更快及更可靠的结果。

CAM系统简化所面临的挑战是让用户在控制加工过程中节省时间和精力,让擅长执行日常任务的计算机系统来完成附加值更小的耗时任务,这样可以获得快速而可靠的结果。

自动计算铣削操作中的最佳刀具位置

在精确识别毛坯模型后,ESPRIT 2017可以识别毛坯模型相关的铣刀的确切位置,从而自动地计算粗加工操作中的最佳刀具位置。

为了使编程更快更可靠,用户还可以使用ESPRIT在内部为面铣、粗略的型腔加工和轮廓操作计算某些参数。在启用自动化功能后,用户的界面会更简单,仅显示关键参数,以加快决策进程。

由于可以精确识别加工中的毛坯状况,系统可以获取完美的起刀高度,知晓如何沿着开口边缘定位落刀处,以实现清洁加工,还可以在切削深度增加时计算进刀和出刀的最佳距离。

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图15. 系统对刀具定位进行了优化,以减少切削时间,并在深度增加时安全避开毛坯

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图16. 沿着开口边缘定位落刀处,可实现清洁加工

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图17. 计算轮廓的刀具路径,对任意级别的毛坯进行粗加工

ESPRIT自动化功能可排除粗加工中的不定因素,同时无需对该过程进行控制。

切削元件时自动调整特征路径

CAM系统中的特征识别功能必须保留原始CAD模型的设计需求。然而,由设计工程师创建的功能通常需要编辑,从而使加工操作具有更多功能。

ESPRIT中的特征识别功能快速而简单,对其进行编辑也是如此。

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图18. 直接编辑特征就可以轻松地选择要切削的各个元件

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图19. 即时更新特征还可以缩小间隙。更新刀具路径后可以切削孔

ESPRIT 2017中编辑特征的方式非常简单,可以更轻松地绕过您不想加工的形状。

集成最新一代3D CAD模型

让设计的路径平滑地进入NC代码的第一步是将3D CAD模型智能地集成到CAM系统中。ESPRIT的架构旨在为最新一代CAD模型之间提供自然路径,包括完全基于云的CAD和ESPRIT。

随着CAD行业的发展,ESPRIT也在不断地更新迭代。

-Onshape Full-Cloud CAD是针对灵活的设计团队推出的新一代CAD,它内置了协作功能,同时能在完全基于云的环境下通过任意设备访问相同的CAD系统和数据。ESPRIT提供免费的Onshape Connect加载项,可将基于云的Onshape文档直接导入到ESPRIT中。

-3D PDF是“无画设计”方向的一大步骤,可生成交互式、紧凑型及便于共享的3D文档。3D PDF文件支持用户将PDF中的BREP(边界表示)数据导入到ESPRIT中。

-STEP AP 242是融合了STEP 203和STEP 214的新的STEP标准。ESPRIT中的STEP支持公司产品生命周期所有阶段的集成。

从无缝CAD到CAM的路径为CNC程序员提供了完整而准确的零件数据,从而简化NC代码的路径。

用户引导式线切割技术输入

ESPRIT EDM Expert System线切割专家系统是一款通用型数据读取器,用户可以通过它来访问制造商推荐的切割数据。该专家系统是ESPRIT Wire EDM的集成组件。用户只需点击一下即可访问该专家系统,选择线并输入工件数据以显示最佳切割策略,然后单击即可将制造商推荐的值加载到其操作中。

EDM切削数据存储在易于使用及更新的外部XML文件中。不过,该专家系统并不需要退出ESPRIT直接使用XML代码,而是让CNC程序员直接在ESPRIT工作环境中编辑数据库。

在ESPRIT提供的数据库的基础上,线切割用户可以修改数据,同时在创建自定义数据库时对其进行更精细的调整。

在Expert System数据读取器中,用户可以轻松地将新项目添加到列表中,为工件数据添加新字段,并创建自定义切割策略,还可以将更改后的数据库保存到新文件中,也可以替换当前数据库。

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图20. ESPRIT EDM Expert System可以轻松访问并定制制造商推荐的电火花线切割数据

这种在熟悉环境中编辑数据的简化方法可以使EDM程序员在工作时快速测试并微调切削策略,无需学习XML编码。

更快的编程

加快加工过程。

现代计算机中对原始处理能力的改进大大缩短了进程中毛坯模型所需的计算时间,从而加快了编程效率。

加快对进程中毛坯模型的计算

利用数字表示毛坯模型的CAM系统让用户尽可能地接近现实生活。ESPRIT在利用内部材料自动化引擎功能计算刀具路径时还能计算材料的状态。这些动态毛坯模型将与机器切割材料相同的方式进行更新。

由于粗加工的所有阶段都能知晓实际毛坯的条件,因此ESPRIT可以计算可靠的刀具路径,不会在材料已被去除的区域上浪费操作。

然而,越来越多的操作开始用于毛坯,加工中的毛坯模型也变得越来越复杂,即便添加简单的操作也可能导致长的计算时间。

ESPRIT 2017还在内部对毛坯自动化引擎进行了重构,这大大减少了计算时间。现在,可在面铣、型腔加工和轮廓加工时选择毛坯自动化选项,其操作仅以秒为单位计算,不再是分钟。

- 型腔加工:加快25倍
- 轮廓加工:加快3倍
-3轴模具粗加工:加快12倍

三轴模具粗加工也采用了相同的重构方式,即使是在复杂的零件上也能大大减少加工中毛坯的计算时间。

不断提高ProfitMilling™的性能

ESPRIT开发的ProfitMilling™技术是一种高速粗加工策略,它在显著提高切削进给量的同时能更深入地切削。ProfitMilling™技术可在计算刀具路径时管理切屑负载和侧切力,同时将接合角度和材料去除率保持在特定范围内。

ESPRIT 2017还重新审视了ProfitMilling™技术,以提高封闭腔的性能和可靠性。其主要改进是以更大的初始切削力来更快的开启型腔开口,同时更紧密地控制初始路径以减少机器减速。

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图21. 更大的初始切削力可以更快地打开封闭腔,然后更好地进行排屑并打开冷却液通路

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图22. 测试显示,初始切削力可以产生最快的循环时间

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图23. 初始通道的宽度已被优化,可以更快地实现已编程的进给速率,同时机器减速更少

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图24. 测试表明,通过半径为0.5 - 1.0 x的切削宽度可实现最快的循环时间

结论
ESPRIT一直通过设计更简单及更快速的刀具路径的软件,以长期提高生产力来保持其在CAM行业的领导者地位。更智能化的刀具路径建立在其拥有的数十年的加工技术、设计创意、行业合作伙伴关系和现场测试的基础上。将常规或耗时的任务从用户转换到计算机中可以实现更简单的交互。通过更好更充分地利用现代化的计算能力来解决加工问题的数学过程可以实现更快的编程。ESPRIT拥有一切让您加工化繁为简的功能。

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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