基于Edgecam的智能化車削編程技術(shù)研究

（安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，安慶 246003）

0 引言

傳統(tǒng)的CAM軟件大多采用對(duì)話式編程，要求編程人員手工設(shè)置加工環(huán)境、設(shè)置刀具、切削參數(shù)等操作，不同的零件需要重復(fù)設(shè)置，編程耗時(shí)耗力且容易出錯(cuò)。Edgecam軟件提供的智能編程功能，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)設(shè)置坐標(biāo)原點(diǎn)；自動(dòng)查找出所需加工的特征類型；為零件的每個(gè)加工特征逐個(gè)應(yīng)用加工策略；按工藝邏輯自動(dòng)生成刀具路徑。通過智能化編程可以有效減少生成刀具路徑時(shí)額外的輸入操作，不同零件無需重復(fù)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)“一鍵”編程，縮短編程時(shí)間，提高編程效率。

1 Edgecam智能化編程的介紹

Edgecam智能化編程可去除編程過程中的人工操作，改由軟件自動(dòng)生成。其編程流程如圖1所示。

圖1 智能化的編程流程

Edgecam支持從UG、Solidworks、Pro/E等主流CAD軟件中讀入零件模型。模型輸入后，利用Edgecam強(qiáng)大的特征查找工具，可按照工藝順序自動(dòng)查找出所需加工的特征類型，對(duì)于自動(dòng)查找出來的特征應(yīng)用加工策略。Edgecam策略管理器是一個(gè)非常易于使用的、類似于流程圖的工藝定制工具，把加工工藝參數(shù)融入其中。Edgecam自定義策略加工可為實(shí)體模型提供快速可靠的編程，從而提高生產(chǎn)效率。該方式可有效避免編程時(shí)的重復(fù)性工作，使編程工作達(dá)到一致性和自動(dòng)化。

2 具體應(yīng)用案例

圖2所示零件圖為項(xiàng)目研發(fā)過程中風(fēng)機(jī)設(shè)備上的一個(gè)關(guān)鍵部件，由于處在研發(fā)階段，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案的不同，試制不同規(guī)格的零件，以測(cè)試效果，同時(shí)需要隨時(shí)對(duì)零件尺寸進(jìn)行修改。從圖中可以看出，不同型號(hào)的試制零件的基本外形大致相同，均為球形，只是在外徑、長(zhǎng)度、孔徑和有無凸緣幾個(gè)方面有所不同。利用Edgecam的智能編程功能，可以在導(dǎo)入不同型號(hào)的零件模型后自動(dòng)生成刀具路徑和NC代碼，省去了傳統(tǒng)CAM編程軟件中重復(fù)輸入毛坯尺寸、刀具數(shù)據(jù)、加工工藝參數(shù)等繁瑣的工作。

圖2 四種規(guī)格球形零件圖

3 工藝分析

以圖2中(c)型零件的加工為例，零件外形為球形，中間有通孔且有公差要求，毛坯為圓鋼鋸床下料，材料為20CrMnTi，具體工藝如下：1）先加工零件右半部分：在數(shù)控車床上用U鉆鉆孔，車右端面，粗車右半邊半球外形，留0.5mm余量，粗鏜精鏜內(nèi)孔至公差。2）再加工零件左半部分：掉頭安裝，數(shù)控車床上安裝內(nèi)漲芯軸利用加工好的內(nèi)孔和右端面定位裝夾，車左端面保證零件總長(zhǎng)至公差，內(nèi)孔倒角。粗車左半邊半球外形，留0.5mm余量，精車外形球輪廓至公差。

4 智能編程流程

4.1 特征識(shí)別

針對(duì)零件右半部分的加工，Edgecam自動(dòng)識(shí)別需要加工的車削特征和孔特征。在自動(dòng)查找車削特征時(shí)，選擇只查找前端面特征，軟件就會(huì)自動(dòng)識(shí)別出右半部分需要加工的特征。如圖4所示，軟件自動(dòng)查找出四個(gè)特征：通孔、前端面、正向車削、正向鏜削，并且按照工藝先后順序排列。

4.2 策略定制

Edgecam軟件內(nèi)置了部分制定好的策略文件，可以直接調(diào)用，但是一個(gè)策略只能加工一種特征。針對(duì)本案例，希望利用一個(gè)策略加工四種不同的特征，因此就需要自定義一個(gè)策略文件，針對(duì)自動(dòng)識(shí)別出的四種特征均可調(diào)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程的功能。具體的右半部分加工自定義策略流程如圖3所示，圖中標(biāo)出了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的定義

圖3 車削策略流程

在Global（全局變量）中自定義一個(gè)全局變量，名稱“featuretype”，屬性類型為字符串。在數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)“特征判斷”中，設(shè)定以下判斷條件：

“Feature.Turn.Location”為edgecam中系統(tǒng)定義的特征變量名，屬性類型為“enumeration”，用以區(qū)分不同的特征?！疤卣髋袛唷惫?jié)點(diǎn)就是根據(jù)四種不同特征的“Feature.Turn.Location”變量類型，給“featuretype”進(jìn)行賦值。例如：當(dāng)特征為前端面車削時(shí)，F(xiàn)eature.Turn.Location=TLOC_FACE，那么featuretype ="Face"。Featuretype的值用來決定后面流程圖的走向。通過“鉆孔？”“端面？”“外圓？”“鏜孔？”四個(gè)判斷節(jié)點(diǎn)，來判斷當(dāng)前是哪個(gè)特征，該調(diào)用哪種子策略進(jìn)行加工。

例如在判斷節(jié)點(diǎn)“鉆孔？”中，判斷Global.featuretype ="Drill"是否為真，如果為真，表明該特征為通孔特征，這時(shí)執(zhí)行“鉆孔”子策略。如果不為真，則繼續(xù)往下判斷是否為其他特征類型。子策略鉆孔定義流程圖如圖4所示。

由于零件的孔徑各不相同，在實(shí)際加工中，需要Edgecam能夠根據(jù)孔徑的大小智能選擇對(duì)應(yīng)直徑的鉆頭。在刀具庫中已經(jīng)建立了20mm、25mm、30mm、35mm等規(guī)格的U鉆，通過數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)“根據(jù)孔徑選擇鉆頭” 進(jìn)行智能調(diào)用。

圖4 鉆孔子策略流程

在Global（全局變量）中自定義一個(gè)全局變量，名稱“tooldrill”，屬性類型為字符串。通過判斷孔特征參數(shù) “Feature.Hole2.Diameter”孔徑的大小，給“tooldrill”賦值，值為對(duì)應(yīng)的刀具名稱。設(shè)定以下判斷條件。

即當(dāng)自動(dòng)查找出的特征孔直徑在20.5～25.5mm之間時(shí)，自動(dòng)調(diào)用刀具庫中名稱為“20.0 mm U-Drill”的這把U鉆。從而實(shí)現(xiàn)智能選擇刀具。在進(jìn)程節(jié)點(diǎn)“鉆孔”中，預(yù)設(shè)好詳細(xì)的鉆孔指令，包括edgecam軟件中鉆孔命令的各個(gè)工藝參數(shù)，這樣在策略中可以自動(dòng)調(diào)用。

以此類推，分別定制車端面，車外圓，鏜孔子策略。子策略中依據(jù)零件的加工工藝設(shè)定編程參數(shù)，例如刀具、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、背吃刀量等。無論零件怎么變化，調(diào)用這些子策略，就可以直接套用工藝經(jīng)驗(yàn)，無需再重復(fù)設(shè)置參數(shù)。通過自動(dòng)特征識(shí)別后，應(yīng)用定制的策略自動(dòng)加工零件右半部分的數(shù)控程序編制時(shí)間只需10秒。

圖5 特征識(shí)別結(jié)果及自動(dòng)生成刀路

5 結(jié)束語

Edgecam智能化編程技術(shù)改變了傳統(tǒng)的CAM軟件的交互式編程方式，策略加工可為實(shí)體模型提供快速可靠的編程，從而提高生產(chǎn)效率。根據(jù)實(shí)際的加工情況定制加工策略，實(shí)現(xiàn)編程過程自動(dòng)化，從而適應(yīng)制造業(yè)的智能發(fā)展的需求。