轉(zhuǎn)塔式數(shù)控沖床以其快速、高精度的柔性沖切加工系統(tǒng)和數(shù)控編程仿真技術(shù)對產(chǎn)品的精確預(yù)測的優(yōu)點(diǎn),近年來應(yīng)用越來越廣泛。其特別適合于多品種、高精度、復(fù)雜零件中小批量生產(chǎn)。 轉(zhuǎn)塔式數(shù)控沖床是多工位的,加工板材時通過改變加工軌跡和更換沖頭來加工各種形狀的孔。它主要應(yīng)用于加工設(shè)備面板、電器元件安裝板以及機(jī)柜上的各種大小不同、形狀各異的孔加工。 比如我所現(xiàn)有的日本AMADA 公司的PEGA-345 數(shù)控沖床,可以在轉(zhuǎn)盤上安裝58 種沖頭,變換沖頭只需旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤即可。由此可見,數(shù)控加工的主要工作量主要是編制加工代碼的問題。 1 　編程分析 1. 1 　據(jù)國外統(tǒng)計,手工編程時,一個零件的編程時間與數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工時間之比約為30∶1 ,而數(shù)控機(jī)床不能開動的原因中有20 %～30 %是由于加工程序一時編制不出的原因。例如我所某產(chǎn)品的導(dǎo)熱板,有18 種之多,每個零件處理圖紙、計算各種坐標(biāo)數(shù)據(jù)、手工編程至少需要一天的時間,而實(shí)際的加工時間只需要3 min～5 min。 1. 2 　數(shù)控銑床、加工中心等都有比較完善的CAD/CAM 系統(tǒng)作為平臺,可以自動生成數(shù)控代碼。但是對于像AMADA 之類的數(shù)控沖床,只有簡單的數(shù)控編碼程序支持,而且大都是建立在MS - DOS 系統(tǒng)基礎(chǔ)上的,其代碼主要靠技術(shù)人員手工一步步編寫,甚至在編寫前還要做一系列的坐標(biāo)計算。不但編程效率低而且容易出錯。 如我所1995 年隨機(jī)床的軟件為AMADA - 1E簡單手工編程軟件。 其運(yùn)行模式如圖1 所示。 由于處于一種人工繪制展開圖、計算各項數(shù)據(jù)、手工輸入狀態(tài),因而編程效率非常低;另外,文件管理系統(tǒng)有限,不便于貯存、管理、查詢程序文件。 特別是我所軍民品生產(chǎn)任務(wù)工作量大,品種繁多,如果不建立產(chǎn)品的程序文件數(shù)據(jù)庫,將會出現(xiàn)大量不必要的重復(fù)勞動。 1. 3 　這種局面的存在嚴(yán)重地制約了我所軍民品生產(chǎn)任務(wù)的需要,為進(jìn)一步提高加工效率,縮短加工周期、提高加工精度,使先進(jìn)的設(shè)備能更好的服務(wù)于科研生產(chǎn),經(jīng)過對市場上的數(shù)控沖床編程軟件充分地調(diào)研、分析、論證,我所于2002 年將AMADA - 1E編程系統(tǒng)升級為AMADA - 2D 編程系統(tǒng)。 其運(yùn)行模式如圖2 所示。 它有以下優(yōu)點(diǎn): （1） 可以通過繪制展開圖,自動生成加工程序; （2） 由于避免了重復(fù)繪制零件展開圖、人工計算各項加工數(shù)據(jù)、手工編寫加工程序,編程效率大為提高; （3） 文件管理系統(tǒng)比較強(qiáng)大,便于貯存、管理、查詢程序文件。特別適合我所軍品生產(chǎn)任務(wù)工作量大、品種繁多的情況,避免了重復(fù)勞動。 2 　輔助編程分析 2. 1 　雖然AMADA - 2D 編程系統(tǒng)比起AMADA -1E 軟件有了很大的進(jìn)步,但其仍有許多缺陷,不能很好地滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。 2. 1. 1 　AMADA - 2D 編程系統(tǒng)為一單機(jī)版編程系統(tǒng),在有多名技術(shù)人員的情況下,形成一個“串行”編程系統(tǒng),仍在很大程度上限制編程效率。 2. 1. 2 　對于AMADA - 2D 編程系統(tǒng)來說,編制程序的最主要的工作是如何很好地生成二維CAD 平面展開圖。 根據(jù)測試,繪制2D 平面展開圖的時間要占整個編程時間的3/ 4 之多。而對其CAM 后置處理,相對占用的時間要短的多。 AMADA - 2D 編程系統(tǒng)終究是一個編程軟件,其所具有的CAD 繪圖功能是極其有限,而且對于一般的工程技術(shù)人員來說是不熟悉的。 2. 2 　為了解決AMADA - 2D 編程系統(tǒng)的不足,經(jīng)過長期的編程實(shí)踐,我發(fā)現(xiàn)AMADA - 2D 編程系統(tǒng)能夠通過DXF（Drawing Exchange File） 格式同其它應(yīng)用軟件交換數(shù)據(jù)。 而AU TOCAD 作為一種CAD 軟件平臺,其具有用戶界面友好,繪圖功能強(qiáng)大和易于掌握的特點(diǎn),深受廣大工程技術(shù)人員的喜愛。 由于CAD 本身精度可以達(dá)到0. 000 1 mm ,高精度的CAD 圖形從而保證了零件的高精度。我將AUTOCAD 與AMADA - 2D 編程系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,搭建了如圖3 所示的編程系統(tǒng),大大地提高了編程效率及程序的準(zhǔn)確性。 2. 2. 1 　CAD 圖形的并行系統(tǒng) 不但編程人員可以并行地繪制CAD 展開圖,而且可以充分利用工藝及設(shè)計的CAD 圖形,如圖3 所示。由于展開圖的生成來自于多渠道,多環(huán)節(jié),形成了CAD 圖形的“并行”系統(tǒng),使得編程效率及正確性大為提高。 2. 2. 2 　充分應(yīng)用AU TOCAD 強(qiáng)大的繪圖功能 利用AUTOCAD 強(qiáng)大的繪圖功能,可以針對特殊小型零件人工排樣,極大地節(jié)約材料及加工時間。雖然AMDAD - 2D 編程系統(tǒng)具有排版功能,但是對于特殊的零件,所具有的排樣功能并不能滿足實(shí)地的需求。如能與AUTOCAD 系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合,利用AUTOCAD 的一系列剪切、復(fù)制、對稱、陣列的操作,就能很方便地實(shí)現(xiàn)AMDAD - 2D 無法實(shí)現(xiàn)的功能。 2. 2. 3 　充分利用設(shè)計的CAD 圖形文件 以我所某產(chǎn)品的導(dǎo)熱板為例:用以前的手工編程的模式,編寫一個加工程序的時間約為一天,而且容易出錯,如采用AMADA - 2D 編程系統(tǒng),由編程人員按加工定位圖,重新生成CAD 圖形,繪制圖形的時間約為1 h～2 h ,而生成程序的時間約為30min ,效率不高,且很難保證加工的準(zhǔn)確性。如果能將設(shè)計的CAD 圖形與AMADA - 2D 編程系統(tǒng)充分地結(jié)合,借助設(shè)計的CAD 圖形,只需1 h ,就可以完成程序的編制,達(dá)到事半功倍的效果。 2. 2. 4 　利用AUTOCAD 繪制盒體類零件的展開圖 盒體類零件的數(shù)控編程,最重要的工作是如何快速、準(zhǔn)確地生成二維的平面展開圖。傳統(tǒng)的工藝流程如圖4 所示。 在上述的環(huán)節(jié)中,一方面,由于在開目CAPP 中很難嚴(yán)格地按比例繪制零件圖形及展開圖,工藝人員一般所提供的僅僅是零件的展開示意圖,而用于數(shù)控編程的CAD 展開圖則必須是嚴(yán)格的、按比例繪制的CAD 圖形。另一方面,由于開目CAPP 與AUTOCAD 不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)共享及圖形交換,不僅存在著工藝人員及數(shù)控編程人員的大量的、不必要的重復(fù)勞動,而且各環(huán)節(jié)并沒有很好的相互檢查的過程,使得出錯的幾率也成倍地增加。 充分地利用我所現(xiàn)有的辦公自動化,使設(shè)計、工藝以及數(shù)控編程人員能夠真正地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。不但對編程效率會有一個很大的提高,而且各個環(huán)節(jié)的相互檢查,也能夠使設(shè)計、工藝以及編程人員的錯誤能夠及時地發(fā)現(xiàn)和糾正,如圖5 所示。 總之,只有將AMADA - 2D 編程系統(tǒng)與AUTOCAD 充分有效地結(jié)合,利用AUTOCAD 先進(jìn)強(qiáng)大的CAD 平臺,發(fā)揮AMADA - 2D 編程系統(tǒng)先進(jìn)合理的CAM 功能,才能夠快速、準(zhǔn)確的編制數(shù)控加工程序,先進(jìn)的設(shè)備才能更好地發(fā)揮作用,更好地服務(wù)于科研生產(chǎn)。 3 　編程實(shí)例 3. 1 　某產(chǎn)品導(dǎo)熱板的程序編制 通過局域網(wǎng),調(diào)用設(shè)計的CAD 圖形,提取有用的實(shí)體信息,與AMADA - 2D 編程系統(tǒng)通過DXF文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,快速準(zhǔn)確地完成了數(shù)控程序的編制。 這種編程辦法的實(shí)現(xiàn),不僅是提高了加工效率,而且大大的降低了各個環(huán)節(jié)出錯的概率。提高了效率,保證了加工精度及準(zhǔn)確性。我所各種產(chǎn)品的導(dǎo)熱板,不但生產(chǎn)任務(wù)多、而且周期要求緊。應(yīng)用這種編程方法,不但保證了生產(chǎn)周期、而且保證了導(dǎo)熱板的一次交驗合格。兩年來、完成我所各種產(chǎn)品導(dǎo)熱板的數(shù)控程序的設(shè)計數(shù)百種之多。 3. 2 　小型零件的合理排樣 雖然,AMADA - 2D 編程系統(tǒng)具有排樣功能,但是對于一些外形特殊,如果還用AMADA - 2D 編程系統(tǒng)的排樣功能,就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)實(shí)地的需要。 單純地利用AMADA - 2D 編程系統(tǒng)的排樣功能,在（500 mm ×240 mm） 板料上只能加工12 件零件,如圖6 所示。 首先利用AUTOCAD 的一系列剪切、復(fù)制、對稱、旋轉(zhuǎn)等命令的操作,將兩個零件合理套裁。再利用AMADA - 2D 編程系統(tǒng)生成加工程序,進(jìn)行排樣,在（500 mm ×240 mm） 板料上就能加工18 件零件,如圖7 所示。 合理套裁后,不僅僅是提高了材料的利用率,而且降低了單件的加工時間,提高了模具使用壽命及加工效率。 其實(shí)、小型零件的合理排樣,應(yīng)根據(jù)零件特點(diǎn)具體分析。有時將零件在AUTOCAD 中旋轉(zhuǎn)一定角度,再應(yīng)用AMADA - 2D 生成程序,更為合理。如圖8 所示。 3. 3 　盒體類零件的AU TOCAD 輔助展開 通過我所現(xiàn)有的局域網(wǎng),調(diào)用設(shè)計的CAD 三視圖如圖9 所示,在AUTOCAD 中,選取一個視圖為展開圖的基準(zhǔn)面如圖10 所示,通過一系列剪切、復(fù)制、對稱、旋轉(zhuǎn)等命令的操作,工藝人員不但很容易繪制出零件的CAD 展開圖,而且在這個過程中,工藝人員對設(shè)計的圖形有一個比較詳細(xì)的檢查過程,使得設(shè)計的疏忽可以在第一時間發(fā)現(xiàn)并予以糾正。編程人員在應(yīng)用工藝的零件展開圖編程以前,再次對零件圖紙以及零件展開圖校對,使得設(shè)計、工藝的錯誤及早地發(fā)現(xiàn)、保證了零件的合格性及生產(chǎn)周期。應(yīng)用這種辦法生成的此零件的數(shù)控程序,經(jīng)數(shù)控沖床實(shí)際加工,零件一次交驗合格。 本文主要針對AMDAD - 2D 編程系統(tǒng)的研究,指出只有將AMDAD - 2D 編程系統(tǒng)與AU TOCAD充分有效地結(jié)合, 利用AU TOCAD 先進(jìn)強(qiáng)大的CAD 平臺,發(fā)揮AMADA - 2D 編程系統(tǒng)先進(jìn)合理的CAM 功能,才能夠快速、準(zhǔn)確地編制出數(shù)控加工程序,更好地服務(wù)于科研生產(chǎn)。 但是對于有些以坐標(biāo)數(shù)據(jù)格式給出的零件,有時采用AMADA - 1E 手工編程軟件卻比較方便,有時甚至應(yīng)用WINDOWS 的寫字板程序更為方便,因為單純地對文本文件的編輯,寫字板操作起來更為方便與快捷。編程人員應(yīng)具體情況、具體對待,合理的利用軟件資源。