0 引言用CNC机床进行零件加工,在机械行业已是非常普遍。各制造厂家也从原来以为有了高档 的数控机床就可以加工任何复杂工件的错误认识中转变过来,好的硬件设备,还需要有相匹配的数 控编程软件来支持。繁琐的操作和对使用者过多的依赖,让大多数的数控编程员感到头疼。参数化 驱动和基于知识的工程早已被引入CAD软件中,也取得了相当的成果,对于知识的再利用,起到 了相当大的作用。那么,作为产品生命周期中,更实际的CAM(计算机辅助制造)部分,能不能也借鉴此类方式,提高生产效率呢?1 数控编程的现状当前数控编程的具体流程大致如下:(1 )在软件的CAD部分做出三维造型,编程员通过对造型的分析,了解数控加工(包括数控铣、数控车、线切割)所需完成的内容。( 2 )根据编程员多年积累的经验制订出工艺流程。( 3)在软件的CAM部分,定义所要使用的刀具,选取合适的加工命令,决定走刀路径、加工余量。( 4 )所有参数定义完毕后,可以计算加工轨迹,得到走刀轨迹的图形。到此为止,数控编程的前置部分完成。( 5 )选择合适的后置处理器,通过后置处理,即可得到通常数控机床所用的G代码。借助于DNC软件 ,送至机床实施加工。不难看出当前数控编程对编程员的要求还较高,而且编程过程中每个环节都 与实际加工相联系,任何参数、选项的失误,都有可能造成机床不能正常运行或者得不到合格的零 件。而且大部分的CAM系统都与CAD系统相结合,这使得编程者在使用的过程中,不得不去熟 悉、学习CAD命令的使用,否则无法顺利完成编程工作。增加了学习掌握与使用CAM系统的难 度。通常一个编程员需要经过一定时间的入门培训,学习数控加工的工艺知识,再经1～3年的实 践才能成为称职的编程者。这对CAM的应用普及造成了极大的困难,也不利于当前制造技术的发 展。而且CAD/CAM一体化的软件通常以CAD部分为发展重点,对于CAM技术的前进具有 局限性。2 基于知识的加工分析以上编程的过程,可见数控编程对于CAM系统本身的利用还不完全。简而言之,处处都需人为干预,这既增加了编程者的劳动强度,又带来较多的不稳定性。在此前提下,KBM(KnowledgeBasedMa chining)———基于知识的加工技术,被应用于新一代的CAM软件上。这里所指的知识, 就是使CNC设备进行有效的加工,所必需的机床、刀具、加工参数、夹具等方面的相关信息。基 于知识,就是使计算机辅助制造技术充分集成了知识,充分模拟专家解决问题的思路,使复杂的编 程过程变得简单,把编程者从繁重的重复劳动中解脱出来。“基于知识加工的一个主要思想是把工 件特征同加工步骤联系在一起。特征是指在零件上生成的各种几何形状,如孔、腔、槽和凸台。同 这些特征的加工过程相关的知识可以保存在数据库里,这包括加工零件特征需要的工序以及每个工 序对应的加工参数。在系统识别到所需加工的零件特征与知识库中的相一致后,即可调取合适的加 工工艺和参数,大大简化了人为定义的过程。3 典型应用美国DPTechnology公司的新一代CAM软件———ESPRIT,就是知识工程运用的杰出代表。作为纯粹的CAM软件,除了提供一些必要的造型工具外,ESP RIT所有功能都围绕数控编程展开。首先,ESPRIT拥有强大的数据接口,可读取IGES 、DXF、DWG、STEP、Parasolid等多种通用图形格式文件,还可直接读取UG 、Pro/E、CATIA等主流CAD软件的数据源文件。其次,系统可根据读取的数模,将零 件特征进行识别、分类。图1所示的盘类零件,如用普通CAM软件编程,免不了要对各个形状、 位置的小型腔进行选取、归类,而在本系统中,只需点取一个按钮,即可由系统识别出所有小型腔 的尺寸、位置,即图中左边所示。系统以特征树的形式管理图形,为下一步编程做好准备。图1 特征自动识别 使用KBM功能,即可在知识库中调取相适应的加工流程,包括加工工序、刀具 选取、参数设置等。图2所示即是调用KBM功能后的结果,在每个特征下,都有相匹配的加工程 序罗列出来,方便编程员管理。到此为止,程序的生成不需要过多的人工输入,甚至于不需要编程 者拥有工艺知识,因为这其中的一切都借助知识库来完成。同理,可以非常简单的生成附带B旋转 轴的车铣中心的加工程序,见图3。图4所示为一上下异型零件,采用ESPRIT的四轴线切割 功能,同样可以非常容易的编制程序,图5所示为模拟四轴线切割加工。程序编制完成后,我们可 以借助于ESPRIT强大的模拟功能,预知加工的结果,还可比较加工前后零件的余量值,方便 结果的验证。图2 自动生成轨迹图3 带B旋转轴的车铣中心编程图4 上下异型零件图5 模 拟加工过程4 总结基于知识的加工是当前CAM软件的发展方向,只有集成所有相关的信息,才 能真正发挥出CAM系统的自动化功能,降低对操作者的综合性要求,使CNC编程员的工作更有 效、一致,生成的数控指令安全、高效ESPRIT——数控编程的智能化体现@邱剑杰$上海申模计算机系统集成有限公司!上海200030数控编程;;特征;;基于知识的加工通过对当前数控机床编程现状的分析,找出常规编程手段的缺陷所在。引入基于知识加工的新技术。利用DP公司的新一代CAM软件———ESPRIT ,可以对零件自动进行特征提取、识别 ,计算出可靠、实用的数控加工程序。同时可以大大减少编程者的劳动强度 ,降低出错率。<1> 刘雄伟.数控加工理论与编程技术
.北京:机械工业出版社,1994.
<2> 杨洪旗.新一代CAM即将兴起.CAD CAM与制造业信息化,2000,(11):3～6.
<3> 郭新贵,李从心.高速切削技术的研究与应用.模具技术,2001,(5):61 ～65.こ绦颉Ｍ笨梢源蟠蠹跎俦喑陶叩睦投慷?,降低出错率。<1> 刘雄伟.数控加工理论与编程技术.北京:机械工业出版社,1994.
<2> 杨洪旗.新一代CAM即将兴起.CAD CAM与制造业信息化,2000,(11):3～6.
<3> 郭新贵,李从心.高速切削技术的研究与应用.模具技术,2001,(5):61～65.
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