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ICAM 自适应后处理器与仿真解决方案——后处理,优化和仿真,一步完成
来源: 作者:ICAM 供稿 浏览次数:0
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  传统的加工流程需要在CAM 系统,后处理器,G 代码仿真的流程中进行多次校验,修改,然后将程序送到数控机床进行加工。该加工流程比较费时,同时增加了人为错误机会,并且缺乏将加工从机床A 到机床B 的灵活性。本文展示了一个创新的加工流程:ICAM 自适应后处理与仿真解决方案。该加工方案允许工艺员全心身关注于基于零件工艺的刀路规划,而将基于机床特征的刀路优化由自适应后处理与仿真解决方案自动完成。

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背景介绍

  随着中国制造的逐步升级,目前的趋势是更多地使用多轴机床(5 轴,6 轴铣床;车铣复合等多任务机床等),这样可以避免零件在多个机床上进行装卸,生产零件效率更高!

  加工零件的数控机床有多种结构(不同的线性轴和旋转轴),并且使用不同的控制器。因此CAM 系统需要使用后处理器来将CAM 系统中定义的刀轨转换成数控机床能识别的G 代码来加工零件。

  在后处理器生成G 代码完毕后,在上机床运行前需要使用仿真来校验程序。这样做的目的是为了避免数控机床或零件造成损坏!

  在完成机床仿真后,加工代码中通常会存在一些问题,需要编程人员回到CAM 系统中去修改零件程序。

  这个从CAM 系统到数控机床的流程是顺序化的,需要重复多次。与此同时,所有的供应链要求零件加工尽可能的“准时制造”和“成本更低”。

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传统的加工流程

  从传统加工流程中我们发现了那些问题呢?

  1.冗余的重复流程

  数控编程人员首先需要在CAM 系统中定义刀路,下一步进行后处理,然后回到CAM 系统中进行多次修改。

  2.多次重复引入的人为错误

  3.缺乏灵活性

  基于当前CAD/CAM 系统的结构,数控编程人员需针对某一机床进行编程,导致CAM 系统中编写的程序只能给该机床使用。

  4.信息管理问题

  目前很多客户使用多个CAD/CAM系统,多个后处理器,多个仿真软件,多个优化软件。这导致了CAD/CAM系统升级时需要兼顾兼容问题。

  步骤1 – 创建刀轨的关键

  根据各种5 轴机床的配置(双转头, 转头转台或双转台), 旋转轴的行程(通常双转头的C 轴会有行程限制),数控编程将据此定义刀路。现在大部分CAM 系统允许程序员选择机床作为加工背景,但是此举将导致生成的刀路和机床相关。在定义刀路的过程中,编程人员需要根据机床的特征来多次尝试定义最佳的进退刀路径。

  步骤2- 将刀路转换成G 代码

  当刀路在CAM 系统中定义完毕后,数控编程人员将需要选择后处理器将刀路转换成数控机床能识别的数控代码。典型的后处理器将CAM 系统中定义的刀路转换成控制器能识别的G 代码格式。控制器将根据G 代码来控制机床运动。

  步骤3 – 仿真G 代码

  使用后处理器生成G 代码完毕后,为了来校验生成的程序,需要运行机床加工仿真。

  ●使用机床识别的语法格式。

  ●校验刀具是否快速进刀到毛坯。CAM 系统清楚毛坯和设计零件的初始位置,但是当用户创建多个操作后,CAM 系统只能猜测剩余的毛坯位置。因此进刀路径不是太长就是太短。

  ●校验程序是否超出机床加工能力

  · 机床各轴的速度

  · 机床各轴行程

  · 数控指令是否适用

  · …

  仿真的结果将会列出一列数控程序行,并告示出现的问题。这些程序需要返回到CAM 系统中修改刀路定义来避免仿真中发现的问题。

  从这点上,我们需要回到步骤1。但是不幸的是程序员不是很容易就能完成需要修改的程序。当修改完成后,数控编程人员需要继续进行步骤2,步骤3,然后回到步骤1,直到加工仿真的结果正确。

  现在数控编程人员对所编的程序十分自信,但是他目前尚不能确定所编程使用的速度,以及刀具寿命,加工时间等可以优化。

  另外一个必须的步骤通常是使用某个软件来优化仅给速度。该速度优化软件一般比较复杂,最后导致的结果是用户根本不使用它来优化,而是依赖加工经验或多次测试经验值。

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ICAM 自适应后处理与仿真 – 创新流程

  在深入调查传统加工流程中存在的各种问题,并经客户进行现场调研后,ICAM 技术公司开发出一个全新的解决方案:ICAM 自适应后处理与仿真。

  使用该方案数控编程人员只需在CAM 编程时关注刀路本身,不需要关心加工零件所使用的机床。ICAM 自适应后处理与仿真解决方案可以一个步骤中完成程序自动优化。

  该方案可显著的减少从CAM 系统中零件编程到数控机床运行的优化后的整个加工时间。同时给予ICAM 优化的加工速度可减少加工时间。

  在加工过程中人们浪费时间最多的地方是处理机床超程的问题。每个5 轴机床都定义了运动轴(X, Y, Z, C ,B 或A)。每个直线轴也定义了可能的行程,譬如某台机床的X 轴行程为-200mm 到+1200mm. 如果数控程序中某行指令超过了-200 + 1200 的行程,机床将会超程报警然后停止加工过程。在G 代码仿真中经常需要多次反复才能寻求避免超程的方法。

  现在很多公司购买机床都希望能尽可能利用机床行程(机床行程越大,价格越贵),也就是在较小的机床上尽可能加工大的零件。因此回到CAM 系统定义刀路来满足机床行程要求也越来越重要。根据航空制造公司的报告,他们大约花费20% 到35% 的时间来处理进退刀,及在不超程的情况下避免碰撞。这是目前航空制造公司所面临的一个典型的问题。

  创新的ICAM 自适应后处理与仿真解决方案允许数控编程人员专注于在CAM 系统中定义刀轨,不用担心直线轴和旋转轴,因此可以显著的减少数控编程人员的编程时间。

  在ICAM 自适应后处理与仿真运行时,它读入CAM 系统生成的刀位轨迹,使用前瞻功能来把握将要到来的运动。后处理器将计算各个轴的位置以及最佳移动方案。数控代码生成后将立即在虚拟机床中进行碰撞检测的仿真。这个机床加工仿真将返回一些重要的信息譬如超程,碰撞或刀具进刀状态。基于这些实时信息,后处理器根据刀位轨迹可智能避免碰撞,超程等问题,以及优化加工速度。

  ICAM 自适应后处理与仿真解决方案将后处理器,优化和仿真继承到一个的过程,这样可避免从CAM 系统到数控程序的大量冗余过程。同时也避免了零件从一个机床转换到另外一个机床时需要回CAM 系统修改的冗余过程。

  随着数控机床越来越复杂,越来越昂贵,零件毛坯也不便宜,数控编程人员不是总能正确的掌握机床的运动行程及加工限制,因此越来越多的人们在将程序进行仿真后才送入机床进行加工。

结论

  ICAM 自适应后处理与仿真是经过实践检验的创新的加工流程。在国外空客,波音,巴西航空及庞巴迪等在广泛使用,在国内越来越多的客户,譬如中航工业沈飞,中航工业航空制造研究所,浙江西子航空等客户也从ICAM自适应后处理与仿真解决方案获益良多。

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