奇瑞瑞鵠汽車模具有限公司 韓小寒 劉玉明 江玉華

目前，我國(guó)汽車模具的制造，無(wú)論是主機(jī)廠，還是第三方，對(duì)模具制造商的制造周期要求都很嚴(yán)，并且制造周期也很短。在保證模具制造質(zhì)量的前提下，如何提高模具制造的效率，縮短模具制造周期，是各模具制造商一直研究的課題之一。

一、高效的數(shù)控編程軟件

智能化批處理編程、自動(dòng)加工等有效措施，在很大程度上解決了上述問題。國(guó)內(nèi)模具制造龍頭企業(yè)，都有自己的數(shù)控編程、數(shù)控加工技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。這些企業(yè)將數(shù)控編程與數(shù)控機(jī)床加工效率與成本有效地結(jié)合起來(lái)，在保證生產(chǎn)計(jì)劃的前提下，通過(guò)提高編程的質(zhì)量，來(lái)提高數(shù)控加工效率和加工質(zhì)量。

本文結(jié)合瑞鵠模具在智能化覆蓋件編程方面的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累進(jìn)行探討和分享。

數(shù)控的加工效率和質(zhì)量，在很大程度上與數(shù)控程序的質(zhì)量和操作者的操作技能有直接關(guān)系。在短時(shí)間內(nèi)提高數(shù)控操作者的操作技能是件比較困難的事情，唯一的解決方式是提高程序的質(zhì)量。即利用PowerMILL軟件獨(dú)特的刀路編輯功能進(jìn)行細(xì)致的刀路編輯，盡可能地縮短程序走空刀時(shí)間，改變不利于數(shù)控加工的走刀方式，使程序加工時(shí)高效合理；同時(shí)有效地結(jié)合PowerMILL從新分布點(diǎn)功能，最大限度地減少數(shù)控機(jī)床的減速比，達(dá)到相對(duì)恒速切削的目的，從而綜合提高機(jī)床運(yùn)行效率和加工表面質(zhì)量。

假設(shè)一個(gè)工件有30個(gè)NC程序，若每個(gè)程序節(jié)約2min的數(shù)控加工時(shí)間，則一個(gè)工件則可節(jié)約1h的時(shí)間；若程序走刀方式和刀路安排合理，數(shù)控加工時(shí)，每個(gè)程序節(jié)約5min是很容易的事情；若將每個(gè)NC程序都細(xì)化，那么數(shù)控節(jié)約的加工時(shí)間積累起來(lái)，則是一個(gè)可觀的數(shù)字。在模具制造成本中，與數(shù)控機(jī)床加工成本相比較，數(shù)控編程的人工成本則占很少的份額。

在英國(guó)DELCAM公司的PowerMILL數(shù)控編程軟件中，許多功能都可以基于 “批處理”的思想編程，并且其獨(dú)特的后臺(tái)多線程處理方式，使數(shù)控編程的效率有很大的提高。這樣，程序員就可以把更多的時(shí)間用在編輯刀具路徑，提高數(shù)控程序質(zhì)量上。

圖1

如圖1所示，刀具路徑是從A區(qū)—＞B區(qū)—＞C區(qū)加工順序，若更改為從B區(qū)—＞C區(qū)—＞A區(qū)，數(shù)控加工時(shí)就會(huì)節(jié)約幾秒的時(shí)間。對(duì)于一個(gè)NC程序，像這樣的編輯后，數(shù)控加工節(jié)約的時(shí)間不僅僅是三五分鐘的事情，一個(gè)工件的所有NC程序積累下來(lái)所節(jié)約的時(shí)間，對(duì)于數(shù)控加工效率的影響是很大的。一般的情況下，都可以將數(shù)控效率提高5%以上。

但是，在實(shí)際數(shù)控編程過(guò)程中，沒有多少程序員能夠做到如此細(xì)致。一方面工作態(tài)度是最重要的，另一方面程序員把更多的時(shí)間用到了程序計(jì)算、程序參數(shù)檢查、程序排序、轉(zhuǎn)速進(jìn)給設(shè)置檢查、刀具信息檢查輸出、程序單輸出編寫、現(xiàn)場(chǎng)問題處理等方面，在保證生產(chǎn)計(jì)劃的前提下，沒有更多的時(shí)間來(lái)將刀具路徑進(jìn)行更細(xì)致的編輯處理。如何將程序員從煩瑣的、沒有技術(shù)含量的、對(duì)數(shù)控加工無(wú)意義的工作中解脫出來(lái)，是各模具制造企業(yè)面臨的亟待解決的問題。

PowerMILL在這方面考慮得比較全面。其多線程計(jì)算可以將計(jì)算時(shí)間比傳統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間縮短30%左右，其開放的二次開發(fā)接口又可以把如下的工作都放置到晚間或其他機(jī)器上自動(dòng)計(jì)算完成，程序員的后續(xù)工作就是編輯刀具路徑。PowerMILL 2010版本在支持64位系統(tǒng)運(yùn)算、多核CPU、后臺(tái)計(jì)算方面的更新，更適合汽車內(nèi)飾件、外覆蓋件模具大型模具的大數(shù)據(jù)量、高精度計(jì)算。僅就后臺(tái)運(yùn)算就可以把編程工程師等待程序計(jì)算的時(shí)間完全節(jié)約出來(lái)，以用于新的程序編制，8h編程等效傳統(tǒng)模式的13.5h，對(duì)提高生產(chǎn)率有著非常積極的意義。

二、可實(shí)現(xiàn)的功能

在編制刀具路徑之前，您只需要準(zhǔn)備四項(xiàng)工作，即輸入所需要的刀具庫(kù)；定義加工坐標(biāo)系；定義加工邊界；若需要，定義參考線。

通過(guò)簡(jiǎn)單的加工方案、加工策略的選擇，參數(shù)設(shè)置之后，即可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）自動(dòng)產(chǎn)生并計(jì)算刀具路徑。

（2）自動(dòng)過(guò)切檢查。

（3）自動(dòng)遵循刀具選擇原則進(jìn)行刀具選擇。

（4）刀具路徑碰撞檢查過(guò)程中自動(dòng)選擇刀具。

（5）根據(jù)刀具參數(shù)自動(dòng)裝載刀具路徑的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給。

（6）若需要，可同時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生對(duì)稱件刀路。

（7）對(duì)單筆清角的刀具路徑自動(dòng)產(chǎn)生分層清角刀具路徑。

（8）自動(dòng)產(chǎn)生輪廓刀具路徑。

（9）自動(dòng)注釋刀具路徑的相關(guān)信息。

（10）自動(dòng)產(chǎn)生后處理程序。

（11）自動(dòng)對(duì)多個(gè)項(xiàng)目處理。

（12）計(jì)算完成后自動(dòng)關(guān)機(jī)。

（13）可自動(dòng)對(duì) “平行精加工策略”的刀具路徑生成補(bǔ)刀刀具路徑。

（14）為了釋放內(nèi)存，提高運(yùn)算速度，在計(jì)算過(guò)程中可自動(dòng)重新啟動(dòng)項(xiàng)目計(jì)算。

圖2 自動(dòng)批處理后產(chǎn)生的刀具路徑列表

（15）可對(duì)部件忽略加工設(shè)置 (壓邊凹筋填平前后編程加工)。

（16）對(duì)部件不等余量設(shè)置加工 (不等料厚模具編程加工)。

（17）自動(dòng)產(chǎn)生隨形殘留模型作為初始毛坯。

（18）可連續(xù)處理多個(gè)項(xiàng)目。

（19）對(duì)不同的工件生成不同的加工方案。

（20）記錄加工方案的相關(guān)信息。

自動(dòng)批處理后產(chǎn)生的刀具路徑列表如圖2所示：

一般CAM軟件的批處理計(jì)算，僅可以產(chǎn)生A、B、C、D、E刀具路徑，但在PowerMILL中，還可以自動(dòng)衍生出您所需要的刀具路徑。如圖2所示的第E個(gè)刀具路徑P.Q16，這是一個(gè)筆式清角刀具路徑，由其自動(dòng)衍生出來(lái)的還有如下刀具路徑：

P.Q16_3COL：按照您選擇的第三種方式，使用原刀具路徑的刀具進(jìn)行碰撞檢查的刀具路徑。

P.Q16_3COL_1：使用原刀具路徑的刀具不發(fā)生碰撞的刀具路徑部分。

P.Q16_3COL_2：使用原刀具路徑的刀具發(fā)生碰撞的刀具路徑部分。

P.Q16_3COL_2_1：自動(dòng)替換下一把較長(zhǎng)刀具不發(fā)生碰撞的刀具路徑部分。

P.Q16_3COL_2_2：以上計(jì)算后剩余的刀具路徑部分，自動(dòng)替換為滿足不發(fā)生碰撞的更長(zhǎng)的刀具。

P.Q16_3COL_1_LEV：由刀具路徑P.Q16_3COL_1為基礎(chǔ)，自動(dòng)產(chǎn)生的分層清角刀具路徑。

P.Q16_3COL_2_1_LEV：由刀具路徑P.Q16_3COL_2_1為基礎(chǔ)，自動(dòng)產(chǎn)生的分層清角刀具路徑。

P.Q16_3COL_2_2_LEV：由刀具路徑P.Q16_3COL_2_2為基礎(chǔ)，自動(dòng)產(chǎn)生的分層清角刀具路徑。

現(xiàn)在絕大部分企業(yè)編制清角刀路時(shí)，不能根據(jù)加工過(guò)的殘留余量來(lái)自動(dòng)分層清角。在PowerMILL中可自動(dòng)判斷至當(dāng)前刀具路徑加工后的殘留，進(jìn)行分層工藝清角。如圖3所示的自動(dòng)分層清角刀路，在A區(qū)域清角2層，在B區(qū)域清角3層，在C、D區(qū)域則清角層數(shù)最多。這樣就避免了多走刀，或者因加工時(shí)刀具切削量不均勻?qū)е录庸ば实?、刀具?bào)廢等現(xiàn)象的發(fā)生。這種方式清角比傳統(tǒng)的清角方式效率提高30%左右。

圖3 自動(dòng)分層清角刀路

對(duì)于程序員來(lái)講，用傳統(tǒng)的編程方式是要花費(fèi)很多的時(shí)間才能夠?qū)崿F(xiàn)以上結(jié)果，而有的是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。但在PowerMIL中，通過(guò)批處理和多線程的計(jì)算方式，可輕松自動(dòng)完成以上的工作。程序員后續(xù)的工作就是進(jìn)行刀具路徑的細(xì)化處理，從而提高數(shù)控的加工效率和加工質(zhì)量。

三、結(jié)束語(yǔ)

改變傳統(tǒng)的編程思想和方式，不僅是程序員的事情，也是管理者所要做的工作。管理者只有了解細(xì)節(jié)的問題，才能夠找到問題的根本原因，從而縮短模具的制造周期和生產(chǎn)成本。這樣做除可給企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤(rùn)外，還可以為企業(yè)的發(fā)展增加技術(shù)積累。