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學(xué)會為自動化CAM系統(tǒng)配置動力，不但有利于業(yè)務(wù)發(fā)展，而且可以為將來儲備最優(yōu)秀的加工實(shí)踐知識。
圖1 自動特性識別系統(tǒng)可自動地識別零件模型上的每一個(gè)可加工的特點(diǎn)，包括這個(gè)模型上的孔徑、開放式空穴和凹槽
實(shí)踐證明，提供按鈕式CAM自動化操作系統(tǒng)可以告訴工程師如何編制他們的零件程序。這是另一種思維方式，在自動化CAM系統(tǒng)中，編程員向系統(tǒng)發(fā)出指令，如何對零件進(jìn)行加工。
那么這種方式是怎樣流行起來的呢？也許是在CAM軟件開發(fā)商試圖幫助用戶應(yīng)用新的自動化技術(shù)，并將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的加工參數(shù)預(yù)裝到這個(gè)系統(tǒng)中的時(shí)候開始的。我們都知道工程師對這件事有他們自己的想法，因此要使所有“標(biāo)準(zhǔn)”讓每一個(gè)人都滿意是不可能的。
預(yù)裝的默認(rèn)值只能作為例子指導(dǎo)用戶，但它們經(jīng)常被理解成為經(jīng)銷商的建議。換句話說，它已成為一個(gè)可以幫助編程人員了解應(yīng)該如何工作的系統(tǒng)了。
現(xiàn)在要列舉一些具體的實(shí)例來說明，如何創(chuàng)建一個(gè)自動化CAM系統(tǒng)，以便加速工作進(jìn)度，使工作更加容易。
圖2 只要點(diǎn)擊一下就可以識別零件模型上的所有孔。每個(gè)孔的特性也需要分析和保存，以達(dá)到自動化鉆孔的目的
按鈕式自動化系統(tǒng)
首先，所謂“按鈕化”操作意味著只需按動幾下按鈕，CAM用戶就可以開始進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)自動化加工操作。生成NC數(shù)控代碼所需的按鈕按動次數(shù)取決于公司決定在系統(tǒng)中安裝何種自動化系統(tǒng)。總之，仍然需要有一定數(shù)量的用戶行動來，指導(dǎo)CAM系統(tǒng)執(zhí)行所需的任務(wù)。一般來說，開始時(shí)，用戶只啟動執(zhí)行一個(gè)自動化任務(wù)或兩個(gè)簡單的任務(wù)，當(dāng)他們比較熟練時(shí)，再增加執(zhí)行更多的自動化任務(wù)。
每當(dāng)按動一次按鈕，系統(tǒng)就可以在幾秒鐘之內(nèi)執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)；如采用人工執(zhí)行該項(xiàng)任務(wù)，一般都需要幾分鐘的時(shí)間。但系統(tǒng)本身并不能給自己下達(dá)和確定任務(wù)。只有CAM軟件的所有者才能給系統(tǒng)發(fā)出一系列指令，指導(dǎo)其如何應(yīng)用。
自動化的基礎(chǔ)
自動化的基礎(chǔ)工作從數(shù)據(jù)庫開始，首先在數(shù)據(jù)庫內(nèi)儲存和組織加工車間的各種生產(chǎn)條件和公司如何加工其零件的有關(guān)信息。建立數(shù)據(jù)庫的目的是為了有效地復(fù)制所有刀具、原材料及車間內(nèi)現(xiàn)有CNC數(shù)控機(jī)床等有關(guān)的數(shù)據(jù)。而更重要的是，數(shù)據(jù)庫可以儲存經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的加工參數(shù)和加工工藝，這樣，在創(chuàng)建程序時(shí)，CAM系統(tǒng)能夠作出最好的選擇。
圖3 在生成刀具加工路徑前，CAM系統(tǒng)可自動掩蓋零件模型的孔徑和其他開口處。在刀具加工路徑完成以后，該系統(tǒng)還能自動地取消這種掩蓋。掩蓋區(qū)的深度完全由用戶在每一步粗加工、半精加工和精加工過程中進(jìn)行控制
有些CAM系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)庫帶有預(yù)裝的數(shù)據(jù)。如果確實(shí)已經(jīng)預(yù)裝了這樣的數(shù)據(jù)，那么應(yīng)該看一看，這些數(shù)據(jù)是否接近加工車間的實(shí)際情況。利用這些數(shù)據(jù)可以很容易地編輯創(chuàng)建一個(gè)確切的配套程序。其他的一切數(shù)據(jù)都可以舍棄不用。刪除一切與加工車間無關(guān)的數(shù)據(jù)，然后就能了解如何加工零件了。否則，該系統(tǒng)會盲目地選用一種與車間工作條件不相匹配的刀具和切削加工策略。許多用戶不太愿意刪除這些數(shù)據(jù)，但實(shí)際上還是可以通過CD安裝光盤，重新安裝原先的數(shù)據(jù)的。
自動化CAM系統(tǒng)也可以儲存各種操作類型的加工參考標(biāo)準(zhǔn)。正是這點(diǎn)讓用戶通過自動化系統(tǒng)感受到了真正的價(jià)值。舉例來說，如果一個(gè)加工車間總是在其最高速度的機(jī)床上切削加工淬硬的材料，那么可以為這個(gè)特定的加工任務(wù)儲存一套專用的加工參數(shù)。或者可以分別安裝幾套不同的加工參數(shù)，以滿足不同客戶的要求。如果車間內(nèi)加工的是成組的零件，那么可以儲存與每一個(gè)系列零件相關(guān)的參考加工數(shù)據(jù)�？傊瑪�(shù)據(jù)庫可以擴(kuò)大，幾乎可儲存任何車間的組合數(shù)據(jù)和加工參數(shù)。
一旦將數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)之后，就可以讓大家共享，而且編程人員可立即使用這些數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)零件的文件被打開以后，首要的任務(wù)是告訴這個(gè)系統(tǒng)有關(guān)的工作，例如需要加工的材料，選擇哪些加工參數(shù)以及需要加工的零件類型。這一切將會給系統(tǒng)提供足夠的信息，以便在數(shù)據(jù)庫中搜索正確的數(shù)據(jù)，然后在進(jìn)行操作時(shí)，自動地輸入加工參數(shù)。
圖4 當(dāng)CAM系統(tǒng)自動地掩蓋開口處時(shí)，例如掩蓋像圖中所示的這些孔徑時(shí)，有一點(diǎn)是非常重要的，即新的表面應(yīng)該與加工表面的整體形狀相符合，不管其形狀多么復(fù)雜
在數(shù)據(jù)庫中安裝有關(guān)車間數(shù)據(jù)的簡單任務(wù)可以讓CAM系統(tǒng)：
（1）根據(jù)零件的材料和操作類型，自動地選擇正確的刀具。
（2）根據(jù)零件材料、刀具材料、切削深度和NC數(shù)控機(jī)床的情況，自動地計(jì)算合理的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。
（3）自動選擇用戶自定義的加工參數(shù)。
特色自動化系統(tǒng)
按鈕式自動化系統(tǒng)的另一個(gè)方面在于可加工特性的應(yīng)用。CAD/CAM系統(tǒng)中的實(shí)體模型是根據(jù)一系列互相聯(lián)系的特性制成的。在一個(gè)CAM系統(tǒng)中，描述模型的特性能力是可以進(jìn)一步擴(kuò)大的，其中包括加工信息，它將成為零件模型不可分割的一個(gè)部分。通過這種方法，模型更新的同時(shí)將會自動地更新加工數(shù)據(jù)。
大部分CAM系統(tǒng)都包含標(biāo)準(zhǔn)的銑削加工特性，例如空穴、孔徑、切槽、凸臺和凹槽等，再加上專門的車削加工特性和EDM線切割加工特性。當(dāng)系統(tǒng)允許用戶對空穴一類的標(biāo)準(zhǔn)特性作出定義并將其用戶化以后，使其變成工業(yè)特有的特性時(shí)，例如流道和澆口，采用其本身的加工工藝，以適應(yīng)這種特性的形狀，這是它所具有的真正優(yōu)點(diǎn)。然后，CAM系統(tǒng)可以自動地識別零件模型上的流道，并知道如何根據(jù)公司的要求加工這個(gè)零件。
圖5 高速粗加工走刀路徑從螺旋運(yùn)動開始，可以在最大的可加工計(jì)算范圍內(nèi)運(yùn)動
自動識別特性是自動化系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵要素。其中對孔徑的識別是最完美的一個(gè)例子（圖1、2）。CAM系統(tǒng)能夠完美地識別CAD模型中的孔徑。在這種情況下，只要點(diǎn)擊一下就能夠識別實(shí)體模型中的每一個(gè)孔徑。由于在CAM系統(tǒng)的特性中包含加工特性，因此每一個(gè)孔徑的類型、尺寸、深度、倒角或沉孔都能夠很容易地識別。每一個(gè)孔徑的工作平面也包含在每一特性之中，在鉆削加工中，這種特性對確定零件的方向是十分關(guān)鍵的。尺寸相同的孔徑可以分組歸納在一起，以減少刀具的更換次數(shù)，所有的孔徑可以聯(lián)系在一起，首先進(jìn)行定點(diǎn)鉆削加工，對于直徑較大而無法鉆削的孔徑，可采用銑削加工的方法。在采用全自動化系統(tǒng)以后，可通過特性識別，使每一個(gè)鉆孔操作按照最佳的順序執(zhí)行，無需人工干預(yù)。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)自動化系統(tǒng)的特色，應(yīng)允許該系統(tǒng)：
�。�1）能夠自動地識別和鉆削加工（或銑削加工）各種孔徑。
�。�2）能夠自動地識別和加工標(biāo)準(zhǔn)的和專用的特性工件。
自動覆蓋開口處
雖然自動化并不是與所有的數(shù)據(jù)和特性有關(guān)。許多CAM系統(tǒng)將復(fù)雜的自動化功能融合到軟件之中，用以分析零件的幾何形狀。對于模具制造商而言，這一點(diǎn)是特別重要的，因?yàn)槟＞呤怯蓮?fù)雜表面的混合體和必須采用不同技術(shù)加工的標(biāo)準(zhǔn)零件組成的。再加上根據(jù)原來的幾何形狀，一般采用各種不同的粗加工、二次粗加工和精加工等一系列步驟來完成整個(gè)表面的加工。
為了幫助編程人員擺脫這些約束，自動化CAM系統(tǒng)能夠以智能化方式掩蓋零件模型上的開口處，這樣刀具就能自動地在零件上加工，好像這些開口根本不存在一樣（圖3、4）。這樣可以防止在銑削加工表面的同時(shí)，刀具意外切入開口處，發(fā)生危險(xiǎn)。該系統(tǒng)可以在計(jì)算刀具路徑前分析模型，并自動地生成覆蓋層。當(dāng)加工操作結(jié)束時(shí)，該覆蓋層就會自動消除，或儲存起來作為以后其他加工操作時(shí)使用。這有利于編程人員擺脫無聊的手工作業(yè)，不需要為以后在工藝過程中加工的覆蓋區(qū)創(chuàng)建無用的表面。自動覆蓋任何表面上的孔徑，包括帶有一定角度的傾斜孔；自動覆蓋復(fù)雜形面上的開口處。
圖6 盡管采用高速刀具路徑切削加工看起來需要花費(fèi)較長的時(shí)間，但實(shí)際上它要比傳統(tǒng)的刀具加工路徑快得多，因?yàn)楹愣ǖ那邢髫?fù)荷可以使刀具增加跨距和切削深度
高速粗加工自動化
CAM系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算方法并根據(jù)刀具的恒定負(fù)荷，計(jì)算刀具路徑的形狀，凡是車間能夠節(jié)約大量加工時(shí)間的地方，都可以采用CAM系統(tǒng)進(jìn)行粗加工作業(yè)。專業(yè)化粗加工操作甚至?xí)拐麄�(gè)切削過程產(chǎn)生一個(gè)切屑負(fù)荷，因此需要考慮到兩個(gè)因素：（1）每一個(gè)增量級深度的零件幾何形狀；（2）在處于刀具路徑中的任何特定位置時(shí)，刀具與材料之間的接觸量。
每當(dāng)?shù)毒吲c材料全面接觸時(shí)，系統(tǒng)就會自動地調(diào)節(jié)刀具路徑的形狀和進(jìn)給速率。由于刀具上的壓力相當(dāng)?shù)�，因此在極高的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和切削深度條件下，刀具仍能平滑、流暢地工作運(yùn)行（圖5）。其特點(diǎn)為：
�。�1）采用適應(yīng)性粗加工走刀可以使其與零件的形狀相吻合，產(chǎn)生較為理想的表面質(zhì)量。
（2）在恒定的切屑負(fù)荷條件下，可提高零件粗加工的速度。
（3）防止在刀具上產(chǎn)生過量的壓力，以免造成刀具被咬住的情況。
�。�4）采用形態(tài)式和螺旋式刀具路徑。
軸刀具路徑自動轉(zhuǎn)換
為滿足硬態(tài)銑削加工應(yīng)用領(lǐng)域的需要，許多公司都采用較短的刀具進(jìn)行加工，以提高刀具的剛性（圖6）。但問題是，在采用標(biāo)準(zhǔn)的3軸銑削加工時(shí)，這些刀具無法達(dá)到型腔的深處。CAM公司決心解決這個(gè)問題，允許用戶采用3軸銑削策略，盡可能地切削更多的刀具路徑。在3軸路徑上，當(dāng)軟件感知到刀具或刀夾碰撞時(shí)，會自動地使該刀具路徑分離，將其轉(zhuǎn)換到5軸刀具路徑，盡量減少刀具的傾斜，以節(jié)約定位時(shí)間。其特點(diǎn)為：
�。�1）使用較短和采用剛性更好的刀具。
（2）在同一操作過程中的3軸與5軸之間進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)換。
加工知識的儲備
隨著經(jīng)驗(yàn)豐富的模具制造工人離開這個(gè)領(lǐng)域，而進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的新工人又很少，因此吸引有技術(shù)和有知識的工人是非常重要的，對業(yè)務(wù)的發(fā)展起著關(guān)鍵的作用。
公司需要花費(fèi)很多的資金，才能培養(yǎng)出一個(gè)優(yōu)秀的模具制造工人。這些費(fèi)用包括上機(jī)操作、計(jì)算機(jī)硬件、軟件和工裝夾具技術(shù)等，再加上工資、福利、公用設(shè)施、保險(xiǎn)和其他費(fèi)用等。知識總蘊(yùn)藏在工人的頭腦中，而不是在公司內(nèi)，因此當(dāng)雇員因退休或找到另一工作而離開時(shí)，他帶走了花在他身上的多年心血和費(fèi)用，包括他所學(xué)到的知識。
為了保留最優(yōu)秀的模具制造知識，公司必須找到一種能夠吸引人才和儲備知識的方法，使其他的模具制造工人和培訓(xùn)人員能夠利用這些知識。自動化CAM系統(tǒng)可以讓公司將經(jīng)過多年優(yōu)化的生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)存入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，并允許公司其他人員接近和存取這些信息，讓他們共享和利用這些知識。
采用CAM系統(tǒng)儲存知識，讓計(jì)算機(jī)重復(fù)執(zhí)行任務(wù)，鼓勵技術(shù)優(yōu)秀的工作人員花費(fèi)更多的時(shí)間改造和提高工藝水平。復(fù)雜的CAM自動化系統(tǒng)可以使模具制造公司利用這種策略優(yōu)勢，更好地配置其人才資源，提高整體業(yè)務(wù)的競爭能力。
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