高级仿真、新刀具路径技术有助于高度复杂机械的编程
CAD/CAM 软件开发人员继续改进仿真功能和刀具路径技术，以支持对高度复杂的设备（包括多轴和多任务机床）进行编程。
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随着制造商面临越来越困难的条件，CNC 程序员寻找最好的工具和技巧来有效地处理最复杂的编程任务。五轴和多轴加工以及多任务或多功能机器编程方面的重大进步正在帮助制造业务更快地设置工作并实现生产目标。
“复杂的机器为制造商提供了机会减少设置并提高表面质量，”Delcam 北美（加拿大温莎和英国伯明翰）总裁 Glenn McMinn 指出。 “诸如多刀塔车床、具有 B 轴铣削功能的车床、高速d 加工中心和五轴铣床的价格正在下降，并为越来越多的制造商提供提高生产率的服务。寻找一家能够支持这整个系列机器的 CAD/CAM 公司正成为一项要求。
“制造现在也越来越多地通过实体模型进行。公司需要能够让他们使用原始本地 CAD 数据直接从这些实体快速编程零件的解决方案。可靠的数据导入、特征识别和基于实体的加工正成为必需品。”
Delcam 以其广泛的 CAM 解决方案为基础，正在增加其 PowerMill 精密铣削包的功能，用于 3 和 5 -以航空航天为主的轴加工；中档生产车间及其用于多刀塔车削和五轴联动铣削的 FeatureCAM 软件包；以及用于瑞士车削的 Partmaker 包。 “我们的目标是成为 CAM 解决方案的单一来源，”Mc 说Minn 指出，CIMdata 将 Delcam 列为全球最大的 CAM 专家。
仿真和验证工具对于当今多轴和多任务机床的复杂加工任务至关重要。借助来自 CGTech Corp.（欧文，加利福尼亚州）的最新 Vericut NC 仿真、验证和优化软件，用户现在可以充分利用 64 位 Windows 操作系统，从而能够使用更大的计算机模型和仿真。
“运行 64 位 Windows 操作系统的快速、经济实惠的计算机的广泛可用性帮助我们的一些客户更好地利用 Vericut，”CGTech 产品经理 Bill Hasenjaeger 指出。 “64 位系统的主要优势是可以访问大量内存。由于其可扩展设计，Vericut 可立即利用额外的内存。一些 CAD/CAM 系统也受益于 64 位，但程度不及 Vericut。我们的数控机床模拟需要硬件来做七真正并发的计算机密集型任务：快速数字动画、准确的实体建模算法，以及快速、可靠地处理非常大的数据集。其他应用程序通常不需要一次处理所有这些，具有亚秒级响应。”
直接从 NC 代码进行模拟还可以为 Vericut 用户提供非常准确的模拟。 “我们的客户希望 CNC 机器模拟尽可能接近车间，直接从将在实际机器上运行的 NC 程序模拟大量流程和他们的不同机器，”Hasenjaeger 补充道。 “这需要我们拥有非常强大的控制仿真，适用于多种品牌和型号的控制，足够灵活以针对多种类型的 CNC 机器和加工操作进行配置。这些机器通常是独特的变体，或者有一些独特的工艺扭曲或客户希望模拟验证的公司“标准”要求。我们的许多客户客户依靠 Vericut 的仿真来立即开始切割，而不是猜测 NC 程序的有效性。”
飞机的复合加工是 CGTech 不断发展的业务，水刀仿真也是如此。切割操作。 “许多 CGTech 客户加工复合零件，通常模拟要求与传统金属切削类似，”Hasenjaeger 指出。 “但有时它们并非如此，例如使用水刀机进行复合材料修整，或使用 SMT 的 [Vasteras，瑞典] Tricept 等轻型并联运动机器 [PKM] 进行加工。趋势似乎是朝着专门用于加工复合结构的专用或专用机器和技术发展。我们也越来越多地被要求模拟装配机，最常见的是在航空航天应用中，将铝或复合蒙皮连接到底层结构。虽然这些机器通常不进行金属去除，我们被要求模拟添加材料，例如紧固件或铆钉。”
在航空航天领域，更多的复合材料意味着更多的钛零件加工，因为内部结构需要钛，Hasenjaeger 补充道。 “所使用的钛也在发生变化，从传统的 6AL/4V 等级到更强的等级，例如 6AL/6V 2Sn 等。这些新的更坚固的材料可用于设计更轻的结构，但它们也往往更复杂，材料更难加工，”他指出。 “这促使 Vericut 的 OptiPath 进给率优化软件的使用增加。当切削过程中刀具接触发生变化时，更坚韧的材料需要更严格地控制进给率。复合材料相关需求的激增也促使 CGTech 开始模拟自动纤维铺放机的复合材料铺层，甚至进入 NC 程序路径生成和纤维铺放的后处理。”
在最新的 Vericut 6.2 软件包中e, CGTech 添加了更多的 NC 程序检查工具，除了程序已经提供的控制仿真之外，还有一个用户可配置的语法检查器。 “我们发现，语法检查不仅与检查对特定品牌或型号的 CNC 控制逻辑有效的内容有关，还与检查符合特定公司标准和偏好的内容有关，”Hasenjaeger 说。
在在过去的版本中，Vericut 添加了从模拟中自动生成过程文档的功能，包括过程中工件的图片和信息。 “现在可以为图片添加尺寸，从而在工艺文档中创建图形设置计划，”Hasenjaeger 说。其他新功能包括 Vericut 的攻丝操作模拟、读取机器的攻丝循环命令，以及应用参数化攻丝工具在 Vericut 的模拟切割零件中创建螺纹孔特征。 “这也是允许对常见的攻丝问题进行多项错误检查，例如主轴方向错误、丝锥进给速度错误、钻孔缺失或尺寸过小以及运动不当。”
还添加了一种新的水刀切割工具，提供精确的水刀切割模拟。 “水刀工具具有定义最小和最大切割长度的参数，”Hasenjaeger 说，“并且模拟会检查错误，例如射流切割工件的多个部分，在不应该切割夹具时切割，以及切割距离太近或离喷嘴太远。还有特殊的“偏转器”夹具组件，可让水刀在不切穿的情况下通过它们。”
如今，需要更先进的模拟和 NC 编程工具来收回制造商对复杂机器的投资。 “一个重要的趋势是用户正在投资于更高产的机器以西门子自动化与驱动事业部（德国纽伦堡）的一个部门 Siemens PLM Software（德克萨斯州普莱诺）的副总裁 Eric Sterling 说： “这些机床包括高速铣床、模具多轴机床以及多功能车铣复合机床。对于车铣复合，我们看到了新的机床加工工艺，例如同一加工策略中的铣削和车削功能。”好处包括更快的材料去除，他说，添加这些新的加工策略需要新的 NC 编程技术。
“另一个关键趋势是以行业为中心的工艺变化，”Sterling 说。 “例如，在航空航天领域，我们看到制造叶盘的趋势需要先进的多轴结合机内探测和自适应加工技术来加工焊接组件。我们还专注于增加对编程自动化的关注，以实现快速er 编程和一致的、经过验证的方法。一个很好的例子是基于特征的加工，它变得越来越普遍和有效。最后，高级加工仿真或“控制器驱动的仿真”是一个重要趋势。它使用机床控制器的技术更全面地验证了加工过程。”
在未来的开发中，Siemens PLM Software 计划在其 PLM 和 NX 5 CAM 加工环境与其机器控制产品之间建立更紧密的联系，其中 PLM 解决方案中的数字制造工具与工厂车间的控制自动化相结合（请参阅 2007 年 10 月期《制造工程》中的封面故事“进入虚拟世界”）。 “我们将继续提供领先的制造技术，”Sterling 说，“新的发展将使 CAM 软件和机床控制器之间的集成更加紧密，这将使我们的客户能够o 更好地使用他们的机器和控制器以获得更高的性能和更高的质量。我们还专注于从基于 PLM 的制造环境到车间和生产系统的更广泛连接。 Gibbs and Associates（Moorpark，Moorpark，加利福尼亚州）。 “我总是建议潜在的 CAD/CAM 买家首先关注产品可以用他们的人员、零件和机器做什么，”Gibbs 说。 “解决了这些问题后，CAD/CAM 内部发生的事情对用户来说就很少或根本不重要了。
“CAD/CAM 市场正在慢慢响应客户对支持高生产率 CNC 的需求机器，”他补充道。 “这类 CNC 包括多任务机床 [多轴、多刀、铣车和瑞士机床]，托盘更换铣床和五轴同步铣削。所有这些机器都可以以更少的设置和更少的人工干预生产零件，因此更少的人为错误和更少的劳动力成本。”
上个月，Gibbs and Associates 与 CAD/CAM 软件开发商 Cimatron Ltd 合并.（Givat Shmuel，以色列），收购了 Gibbs 的资产，现在将作为新的 Cimatron 子公司运营该公司（请参阅第 32 页的 NewsDesk Software 故事）。
“另一个趋势是持续专业化为更有针对性的用户提供特定的 CAD/CAM 产品，例如模具、工具和模具与生产零件车间之间的区别，”Gibbs 说。 “这两组制造商之间存在显着差异，专业的 CAD/CAM 解决方案比万能产品更能提供服务。”
虽然 GibbsCAM 继续专注于生产加工，但范围从入门级到高生产率生产制造，Gibbs 指出该公司在下一代 GibbsCAM 中增加了新的三轴 HSM 和五轴铣削功能。 “三轴功能是维护升级，五轴功能是新选项，”吉布斯说。 “我们有新的模拟工具来验证机器的设置。我们对车床进行了新的改进，包括用于自夹槽刀片的车削粗加工功能，这些功能根据 Iscar 的建议建模以补偿偏斜。为我们的客户提供持续价值非常重要。”
CAM 开发人员需要不断更新以跟上行业步伐。 “CAM 业务的趋势通常是由最新的 CAD 数据格式、机床、控件、切削工具、操作系统和计算机硬件驱动的，”DP Technology Corp.（加利福尼亚州卡马里奥）副总裁 Chuck Mathews 表示. “所有这些都需要 CAM 供应商不断更新软件以跟上步伐。客户的直接要求用于零件编程的更具体的生产力增强功能，例如模拟和后处理，也影响了 CAM 供应商。”
Mathews 指出，CAM 开发人员受到了新 Windows Vista 操作系统变化的影响，也受到越来越多对更复杂的后处理的需求，以跟上全国安装的多任务车铣复合机数量的增长。 “我们与 Citizen、Mazak、Mori Seiki 和 Sodick 等领先机床制造商的广泛合作，以及与许多客户的密切关系，帮助我们推动了产品创新，”他补充道。 “例如，我们正在为由 Mori Seiki 和 Kennametal 联合开发的新型‘旋压刀具’切削工艺引入编程。”
借助旋压刀具编程功能，DP Technology 的 Esprit CAM 用户可以使用在执行传统车削时旋转铣刀宁操作。 “这种新的切削技术非常适合用于铣车和 B 轴机床，并有望缩短循环时间、延长刀具寿命并改善表面光洁度。”
基于特征的加工头列表Mastercam 软件开发商 CNC Software Inc.（康涅狄格州托兰）总裁 Mark Summers 引用的主要趋势，他还认为嵌入式产品和 HSM 开发是 CAM 供应商的关键。 “基于特征的加工是软件包自动化加工过程的一种方式，”萨默斯说。 “自动化加工是当今 CAD/CAM 市场的一个重要趋势。越来越多的人开始从事“非传统”机械师和 CAM 用户的原型制作。基于特征的加工是人们无需大量 CAM 培训即可加工实体零件的一种方式。
“现在越来越多的商店认识到高速切削是加工的一个重要且重要的元素，即使在传统机器上也是如此，”苏mmers 补充道。 “HSM 可以简化流程并提供更快的上市时间。可以更有效地切割更硬的材料，并且由于 HSM 工具控制消除了任何不适当的运动，例如角度移动，商店甚至可以在传统机器上看到更长的工具和机器寿命。 HSM 刀具路径还可以产生极其精细的精加工，显着减少或消除二次工作。”
他补充说，Mastercam 中可用的 3-D HSM 刀具路径已经过改进，并且还应用于所有铣削环境包括二维铣削。 “高速机器比以往任何时候都更实惠，越来越多的人正在利用流程的效率以及多种好处，包括更长的工具和机器寿命。”
减少加工时间至关重要SurfCAM Velocity 软件开发商 Surfware Inc.（加利福尼亚州西湖村）副总裁 Stephen Crane 指出，对于今天的制造商而言。 “多年来，CAD/CAM 行业ry 主要专注于减少编程时间，”Crane 说。 “今天，我们已经到了所有产品都具有相似的 Windows 界面和易用性，编程过程可以随意自动化，实体模型特征的无缝导入和加工成为常态的地步。未来的主要趋势将集中在减少加工时间上，因为一小时的加工时间比一小时的编程时间更有价值。然而，传统编程方法缩短循环时间的固有问题会导致刀具寿命缩短和其他限制。”
自推出其正在申请专利的 TrueMill 刀具路径引擎以来，Surfware 一直致力于实现这一目标，指出起重机。 “通过精确且可预测地管理刀具上的负载，TrueMill 将大多数制造商现有 CNC 设备的铣削产量提高了 30-70%，”他说。 “另一个好处是刀具振动极低和热量积聚导致刀具寿命延长两到四倍——尤其是在较硬的材料上。”
虽然最初在生产行业的主要棱柱零件的 SurfCAM Velocity 软件包中使用 TrueMill，但过去Crane 说，2008 年和 2008 年，Surfware 一直致力于为 TrueMill 的航空航天同步五轴刀具路径添加更多功能。 “对于模具制造行业，TrueMill 可以优化粗加工到预精加工的模具型芯和型腔，”他说。 “我们已经确定了最佳技术，这些技术将促进我们的三轴操作以产生出色的表面光洁度，同时减少工具破损。”
转向用于设施规划的 3-D 工具已帮助制造商以数字方式设计和实施新的工具Delmia Corp.（密歇根州奥本山）的市场开发经理 Marc Rakowski 指出，车间布局是 Dassault Systèmes SA（巴黎）的一个品牌。 “制造工程师正在继续从传统的 2-D 方法转向 3-D 设施规划，”Rakowski 说。 “虽然 3D 长期以来一直被认为是一种更有效的产品设计方法，但在制造规划中的采用却进展缓慢。我们已经看到利用 3D 数字制造工具解决生产过程中的关键领域以改进运营并在物理调试之前识别缺陷方面的巨大增长和成功，并且我们看到了在规划阶段甚至更早使用相同工具的趋势。 ”
在 Delmia 汽车客户 MAN Nutzfahrzeuge AG（慕尼黑），该公司已部署 Delmia Process Engineer 帮助设计波兰克拉科夫附近的新卡车工厂。 “MAN Nutzfahrzeuge 首先在 Process Engineer 中制定新工厂的初步计划草案，使用不同的装配线完成各个站的生产线平衡，例如框架结构、喷漆系统、车轮、驾驶室和电机装配是的，”他说。 “该公司使用该软件来配置替代制造设计、系统布局、材料处理、使用能力测试和供应概念。生产线平衡和循环周期置于上下文中，然后可视化和优化。通过建筑和工作单元布局的 3-D 可视化，该公司最大限度地降低了成本和潜在的生产问题。”
12 月，达索和 Delmia 与罗克韦尔自动化（密尔沃基）签署了合作伙伴关系，将 Delmia 的 3 -D 数字制造解决方案与罗克韦尔的自动化和控制产品，类似于 2007 年 1 月西门子收购 UGS 时设想的产品。
通过虚拟调试，Delmia Automation 为用户提供数字制造工具，使制造工程师能够调试在集成工具、机器人、夹具、安全装置、电气、液压和d 车间的气动装置，Rakowski 指出。 “通过在工厂车间实施之前识别控制逻辑错误，它显着缩短了产品发布时间，”他补充道。 “在构建任何东西之前几个月针对虚拟工厂测试实际控制 [PLC 和 HMI] 的能力不仅减少了开发时间，而且还降低了生产启动所涉及的风险和成本。”
这文章首次发表于 2008 年 2 月版的《制造工程》杂志。
