转塔式数控冲床是多工位的,加工板材时通过改变加工轨迹和更换冲头来加工各种形状的孔。它主要应用于加工设备面板、电器元件安装板以及机柜上的各种大小不同、形状各异的孔加工。
比如我所现有的日本AMADA 公司的PEGA-345 数控冲床,可以在转盘上安装58 种冲头,变换冲头只需旋转转盘即可。由此可见,数控加工的主要工作量主要是编制加工代码的问题。
1 编程分析
1. 1 据国外统计,手工编程时,一个零件的编程时间与数控机床实际加工时间之比约为30∶1 ,而数控机床不能开动的原因中有20 %～30 %是由于加工程序一时编制不出的原因。例如我所某产品的导热板,有18 种之多,每个零件处理图纸、计算各种坐标数据、手工编程至少需要一天的时间,而实际的加工时间只需要3 min～5 min。
1. 2 数控铣床、加工中心等都有比较完善的CAD/CAM 系统作为平台,可以自动生成数控代码。但是对于像AMADA 之类的数控冲床,只有简单的数控编码程序支持,而且大都是建立在MS - DOS 系统基础上的,其代码主要靠技术人员手工一步步编写,甚至在编写前还要做一系列的坐标计算。不但编程效率低而且容易出错。
如我所1995 年随机床的软件为AMADA - 1E简单手工编程软件。
其运行模式如图1 所示。
由于处于一种人工绘制展开图、计算各项数据、手工输入状态,因而编程效率非常低;另外,文件管理系统有限,不便于贮存、管理、查询程序文件。
特别是我所军民品生产任务工作量大,品种繁多,如果不建立产品的程序文件数据库,将会出现大量不必要的重复劳动。
1. 3 这种局面的存在严重地制约了我所军民品生产任务的需要,为进一步提高加工效率,缩短加工周期、提高加工精度,使先进的设备能更好的服务于科研生产,经过对市场上的数控冲床编程软件充分地调研、分析、论证,我所于2002 年将AMADA - 1E编程系统升级为AMADA - 2D 编程系统。
其运行模式如图2 所示。
它有以下优点: （1） 可以通过绘制展开图,自动生成加工程序; （2） 由于避免了重复绘制零件展开图、人工计算各项加工数据、手工编写加工程序,编程效率大为提高; （3） 文件管理系统比较强大,便于贮存、管理、查询程序文件。特别适合我所军品生产任务工作量大、品种繁多的情况,避免了重复劳动。
2 辅助编程分析
2. 1 虽然AMADA - 2D 编程系统比起AMADA -1E 软件有了很大的进步,但其仍有许多缺陷,不能很好地满足实际生产的需要。
2. 1. 1 AMADA - 2D 编程系统为一单机版编程系统,在有多名技术人员的情况下,形成一个“串行”编程系统,仍在很大程度上限制编程效率。
2. 1. 2 对于AMADA - 2D 编程系统来说,编制程序的最主要的工作是如何很好地生成二维CAD 平面展开图。
根据测试,绘制2D 平面展开图的时间要占整个编程时间的3/ 4 之多。而对其CAM 后置处理,相对占用的时间要短的多。
AMADA - 2D 编程系统终究是一个编程软件,其所具有的CAD 绘图功能是极其有限,而且对于一般的工程技术人员来说是不熟悉的。
2. 2 为了解决AMADA - 2D 编程系统的不足,经过长期的编程实践,我发现AMADA - 2D 编程系统能够通过DXF（Drawing Exchange File） 格式同其它应用软件交换数据。
而AU TOCAD 作为一种CAD 软件平台,其具有用户界面友好,绘图功能强大和易于掌握的特点,深受广大工程技术人员的喜爱。
由于CAD 本身精度可以达到0. 000 1 mm ,高精度的CAD 图形从而保证了零件的高精度。我将AUTOCAD 与AMADA - 2D 编程系统的有机结合,搭建了如图3 所示的编程系统,大大地提高了编程效率及程序的准确性。
2. 2. 1 CAD 图形的并行系统
不但编程人员可以并行地绘制CAD 展开图,而且可以充分利用工艺及设计的CAD 图形,如图3 所示。由于展开图的生成来自于多渠道,多环节,形成了CAD 图形的“并行”系统,使得编程效率及正确性大为提高。
2. 2. 2 充分应用AU TOCAD 强大的绘图功能
利用AUTOCAD 强大的绘图功能,可以针对特殊小型零件人工排样,极大地节约材料及加工时间。虽然AMDAD - 2D 编程系统具有排版功能,但是对于特殊的零件,所具有的排样功能并不能满足实地的需求。如能与AUTOCAD 系统有机地结合,利用AUTOCAD 的一系列剪切、复制、对称、阵列的操作,就能很方便地实现AMDAD - 2D 无法实现的功能。
2. 2. 3 充分利用设计的CAD 图形文件
以我所某产品的导热板为例:用以前的手工编程的模式,编写一个加工程序的时间约为一天,而且容易出错,如采用AMADA - 2D 编程系统,由编程人员按加工定位图,重新生成CAD 图形,绘制图形的时间约为1 h～2 h ,而生成程序的时间约为30min ,效率不高,且很难保证加工的准确性。如果能将设计的CAD 图形与AMADA - 2D 编程系统充分地结合,借助设计的CAD 图形,只需1 h ,就可以完成程序的编制,达到事半功倍的效果。
2. 2. 4 利用AUTOCAD 绘制盒体类零件的展开图
盒体类零件的数控编程,最重要的工作是如何快速、准确地生成二维的平面展开图。传统的工艺流程如图4 所示。
在上述的环节中,一方面,由于在开目CAPP 中很难严格地按比例绘制零件图形及展开图,工艺人员一般所提供的仅仅是零件的展开示意图,而用于数控编程的CAD 展开图则必须是严格的、按比例绘制的CAD 图形。另一方面,由于开目CAPP 与AUTOCAD 不能实现真正意义上的数据共享及图形交换,不仅存在着工艺人员及数控编程人员的大量的、不必要的重复劳动,而且各环节并没有很好的相互检查的过程,使得出错的几率也成倍地增加。
充分地利用我所现有的办公自动化,使设计、工艺以及数控编程人员能够真正地实现数据共享。不但对编程效率会有一个很大的提高,而且各个环节的相互检查,也能够使设计、工艺以及编程人员的错误能够及时地发现和纠正,如图5 所示。
总之,只有将AMADA - 2D 编程系统与AUTOCAD 充分有效地结合,利用AUTOCAD 先进强大的CAD 平台,发挥AMADA - 2D 编程系统先进合理的CAM 功能,才能够快速、准确的编制数控加工程序,先进的设备才能更好地发挥作用,更好地服务于科研生产。
3 编程实例
3. 1 某产品导热板的程序编制
通过局域网,调用设计的CAD 图形,提取有用的实体信息,与AMADA - 2D 编程系统通过DXF文件进行数据交换,快速准确地完成了数控程序的编制。
这种编程办法的实现,不仅是提高了加工效率,而且大大的降低了各个环节出错的概率。提高了效率,保证了加工精度及准确性。我所各种产品的导热板,不但生产任务多、而且周期要求紧。应用这种编程方法,不但保证了生产周期、而且保证了导热板的一次交验合格。两年来、完成我所各种产品导热板的数控程序的设计数百种之多。
3. 2 小型零件的合理排样
虽然,AMADA - 2D 编程系统具有排样功能,但是对于一些外形特殊,如果还用AMADA - 2D 编程系统的排样功能,就远远不能满足生产实地的需要。
单纯地利用AMADA - 2D 编程系统的排样功能,在（500 mm ×240 mm） 板料上只能加工12 件零件,如图6 所示。
首先利用AUTOCAD 的一系列剪切、复制、对称、旋转等命令的操作,将两个零件合理套裁。再利用AMADA - 2D 编程系统生成加工程序,进行排样,在（500 mm ×240 mm） 板料上就能加工18 件零件,如图7 所示。
合理套裁后,不仅仅是提高了材料的利用率,而且降低了单件的加工时间,提高了模具使用寿命及加工效率。
其实、小型零件的合理排样,应根据零件特点具体分析。有时将零件在AUTOCAD 中旋转一定角度,再应用AMADA - 2D 生成程序,更为合理。如图8 所示。
3. 3 盒体类零件的AU TOCAD 辅助展开
通过我所现有的局域网,调用设计的CAD 三视图如图9 所示,在AUTOCAD 中,选取一个视图为展开图的基准面如图10 所示,通过一系列剪切、复制、对称、旋转等命令的操作,工艺人员不但很容易绘制出零件的CAD 展开图,而且在这个过程中,工艺人员对设计的图形有一个比较详细的检查过程,使得设计的疏忽可以在第一时间发现并予以纠正。编程人员在应用工艺的零件展开图编程以前,再次对零件图纸以及零件展开图校对,使得设计、工艺的错误及早地发现、保证了零件的合格性及生产周期。应用这种办法生成的此零件的数控程序,经数控冲床实际加工,零件一次交验合格。
本文主要针对AMDAD - 2D 编程系统的研究,指出只有将AMDAD - 2D 编程系统与AU TOCAD充分有效地结合, 利用AU TOCAD 先进强大的CAD 平台,发挥AMADA - 2D 编程系统先进合理的CAM 功能,才能够快速、准确地编制出数控加工程序,更好地服务于科研生产。
但是对于有些以坐标数据格式给出的零件,有时采用AMADA - 1E 手工编程软件却比较方便,有时甚至应用WINDOWS 的写字板程序更为方便,因为单纯地对文本文件的编辑,写字板操作起来更为方便与快捷。编程人员应具体情况、具体对待,合理的利用软件资源。
