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创建一个自动化CAM系统

学会为自动化CAM系统配置动力，不但有利于业务发展，而且可以为将来储备最优秀的加工实践知识。

实践证明，提供按钮式CAM自动化操作系统可以告诉工程师如何编制他们的零件程序。这是另一种思维方式，在自动化CAM系统中，编程员向系统发出指令，如何对零件进行加工。

那么这种方式是怎样流行起来的呢？也许是在CAM软件开发商试图帮助用户应用新的自动化技术，并将工业标准的加工参数预装到这个系统中的时候开始的。我们都知道工程师对这件事有他们自己的想法，因此要使所有“标准”让每一个人都满意是不可能的。

预装的默认值只能作为例子指导用户，但它们经常被理解成为经销商的建议。换句话说，它已成为一个可以帮助编程人员了解应该如何工作的系统了。

现在要列举一些具体的实例来说明，如何创建一个自动化CAM系统，以便加速工作进度，使工作更加容易。

按钮式自动化系统

首先，所谓“按钮化”操作意味着只需按动几下按钮，CAM用户就可以开始进行一个或多个自动化加工操作。生成NC数控代码所需的按钮按动次数取决于公司决定在系统中安装何种自动化系统。总之，仍然需要有一定数量的用户行动来，指导CAM系统执行所需的任务。一般来说，开始时，用户只启动执行一个自动化任务或两个简单的任务，当他们比较熟练时，再增加执行更多的自动化任务。

每当按动一次按钮，系统就可以在几秒钟之内执行一项任务；如采用人工执行该项任务，一般都需要几分钟的时间。但系统本身并不能给自己下达和确定任务。只有CAM软件的所有者才能给系统发出一系列指令，指导其如何应用。

自动化的基础

自动化的基础工作从数据库开始，首先在数据库内储存和组织加工车间的各种生产条件和公司如何加工其零件的有关信息。建立数据库的目的是为了有效地复制所有刀具、原材料及车间内现有CNC数控机床等有关的数据。而更重要的是，数据库可以储存经过实践考验的加工参数和加工工艺，这样，在创建程序时，CAM系统能够作出最好的选择。

有些CAM系统所提供喷涂线的数据库带有预装的数据。如果确实已经预装了这样的数据，那么应该看一看，这些数据是否接近加工车间的实际情况。利用这些数据可以很容易地创建一个确切的配套程序。其他的一切数据都可以舍弃不用。删除一切与加工车间无关的数据，然后就能了解如何加工零件了。否则，该系统会盲目地选用一种与车间工作条件不相匹配的刀具和切削加工策略。许多用户不太愿意删除这些数据，但实际上还是可以通过CD安装光盘，重新安装原先的数据的。

自动化CAM系统也可以储存各种操作类型的加工参考标准。正是这点让用户通过自动化系统感受到了真正的价值。举例来说，如果一个加工车间总是在其最高速才能保证装备丈量数据的准确性度的机床上切削加工淬硬的材料，那么可以为这个特定的加工任务储存一套专用的加工参数。或者可以分别安装几套不同的加工参数，以满足不同客户的要求。如果车间内加工的是成组的零件，那么可以储存与每一个系列零件相关的参考加工数据。总之，数据库可以扩大，几乎可储存任何车间的组合数据和加工参数。

一旦将数据输入系统之后，就可以让大家共享，而且编程人员可立即使用这些数据。当一个零件的文件被打开以后，首要的任务是告诉这个系统有关的工作，例如需要加工的材料，选择哪些加工参数以及需要加工的零件类型。这一切将会给系统提供足够的信息，以便在数据库中搜索正确的数据，然后在进行操作时，自动地输入加工参数。

在数据库中安装有关车间数据的简单任务可以让CAM系统：

（1）根据零件的材料和操作类型，自动地选择正确的刀具。

（2）根据零件材料、刀具材料、切削深度和NC数控机床的情况，自动地计算合理的主轴转速和进给速度。

（3）自动选择用户自定义的加工参数。

特色自动化系统

按钮式自动化系统的另一个方面在于可加工特性的应用。CAD/CAM系统中的实体模型是根据一系列互相联系的特性制成的。在一个CAM系统中，描述模型的特性能力是可以进一步扩大的，其中包括加工信息，它将成为零件模型不可分割的一个部分。通过这种方法，模型更新的同时将会自动地更新加工数据。

大部分CAM系统都包含标准的铣削加工特性，例如空穴、孔径、切槽、凸台和凹槽等，再加上专门的车削加工特性和EDM线切割加工特性。当系统允许用户对空穴一类研究人员与来自公司健康事业部和高性能材料事业部的聚合物专家合作的标准特性作出定义并将其用户化以后，使其变成工业特有的特性时，例如流道和浇口，采用其本身的加工工艺，以适应这种特性的形状，这是它所具有的真正优点。然后，CAM系统可以自动地识别零件模型上的流道，并知道如何根据公司的要求加工这个零件。

自动识别特性是自动化系统的一个关键要素。其中对孔径的识别是最完美的一个例子（图1、2）。CAM系统能够完美地识别CAD模型中的孔径。在这种情况下，只要点击一下就能够识别实体模型中的每一个孔径。由于在CAM吊架吊杆是不是平直系统的特性中包含加工特性，因此每一个孔径的类型、尺寸、深度、倒角或沉孔都能够很容易地识别。每一个孔径的工作平面也包含在每一特性之中，在钻削加工中，这种特性对确定零件的方向是十分关键的。尺寸相同的孔径可以分组归纳在一起，以减少刀具的更换次数，所有的孔径可以联系在一起，首先进行定点钻削加工，对于直径较大而无法钻削的孔径，可采用铣削加工的方法。在采用全自动化系统以后，可通过特性识别，使每一个钻孔操作按照最佳的顺序执行，无需人工干预。

图1 自动特性识别系统可自动地识别零件模型上的每一个可加工的特点，包括这个模型上的孔径、开放式空穴和凹槽

图2 只要点击一下就可以识别零件模型上的所有孔。每个孔的特性也需要分析和保存，以达到自动化钻孔的目的

为了进一步增强自动化系统的特色，应允许该系统：

（1）能够自动地识别和钻削加工（或铣削加工）各种孔径。

（2）能够自动地识别和加工标准的和专用的特性工件。

自动覆盖开口处

虽然自动化并不是与所有的数据和特性有关。许多CAM系统将复杂的自动化功能融合到软件之中，用以分析零件的几何形状。对于景德镇模具制造商而言，这一点是特别重要的，因为模具是由复杂表面的混合体和必须采用不同技术加工的标准零件组成的。再加上根据原来的几何形状，一般采用各种不同的粗加工、二次粗加工和精加工等一系列步骤来完成整个表面的加工。

为了帮助编程人员摆脱这些约束，自动化CAM系统能够以智能化方式掩盖零件模型上的开口处，这样刀具就能自动地在零件上加工，好像这些开口根本不存在一样（图3、4）。这样可以防止在铣削加工表面的同时，刀具意外切入开口处，发生危险。该系统可以在计算刀具路径前分析模型，并自动地生成覆盖层。当加工操作结束时，该覆盖层就会自动消除，或储存起来作为以后其他加工操作时使用。这有利于编程人员摆脱无聊的手工作业，不需要为以后在工艺过程中加工的覆盖区创建无用的表面。自动覆盖任何表面上的孔径，包括带有一定角度的倾斜孔；自动覆盖复杂形面上的开口处。

图3 在生成刀具加工路径前，CAM系统可自动掩盖零件模型的孔径和其他开口处。在刀具加工路径完成以后，该系统还能自动地取消这种掩盖。掩盖区的深度完全由用户在每一步粗加工、半精加工和精加工过程中进行控制

图4 当CAM系统自动地掩盖开口处时，例如掩盖像图中所示的这些孔径时，有一点是非常重要的，即新的表面应该与加工表面的整体形状相符合，不管其形状多么复杂

高速粗加工自动化

CAM系统采用先进的计算方法并根据刀具的恒定负荷，计算刀具路径的形状，凡是车间能够节约大量加工时间的地方，都可以采用CAM系统进行粗加工作业。专业化粗加工操作甚至会使整个切削过程产生一个切屑负荷，因此需要考虑到两个因素：（1）每一个增量级深度的零件几何形状；（2）在处于刀具路径中的任何特定位置时，刀具与材料之间的接触量。

图5 高速粗加工走刀路径从螺旋运动开始，可以在最大的可加工计算范围内运动

每当刀具与材料全面接触时，系统就会自动地调节刀具路径的形状和进给速率。由于刀具上的压力相当低，因此在极高的进给速度、主轴转速和切削深度条件下，刀具仍能平滑、流畅地工作运行（图5）。其特点为：

（1）采用适应性粗加工走刀可以使其与零件的形状相吻合，产生较为理想的表面质量。

（2）在恒定的切屑负荷条件下，可提高零件粗加工的速度。

（3）防止在刀具上产生过量的压力，以免造成刀具被咬住的情况。

（4）采用形态式和螺旋式刀具路径。

轴刀具路径自动转换

为满足硬态铣削加工应用领域的需要，许多公司都采用较短的刀具进行加工，以提高刀具的刚性（图6）。但问题是，在采用标准的3轴铣削加工时，这些刀具无法达到型腔的深处。CAM公司决心解决这个问题，允特殊钢材许用户采用3轴铣削策略，尽可能地切削更多的刀具路径。在3轴路径上，当软件感知到刀具或刀夹碰撞时，会自动地使该刀具路径分离，将其转换到5轴刀具路径，尽量减少刀具的倾斜，以节约定位时间。其特点为：

（1）使用较短和采用刚性更好的刀具。

（2）在同一操作过程中的3轴与5轴之间进行智能化转换。

图6 尽管采用高速刀具路径切削加工看起来需要花费较长的时间，但实际上它要比传统的刀具加工路径快得多，因为恒定的切削负荷可以使刀具增加跨距和切削深度

加工知识的储备

随着经验丰富的模具制造工人离开这个领域，而进入这个行业的新工人又很少，因此吸引有技术和有知识的工人是非常重要的，对业务的发展起着关键的作用。

公司需要花费很多的资金，才能培养出一个优秀的模具制造工人。这些费用包括上机操作、计算机硬件、软件和工装夹具技术等，再加上工资、福利、公用设施、保险和其他费用等。知识总蕴藏在工人的头脑中，而不是在公司内，因此当雇员因退休或找到另一工作而离开时，他带走了花在他身上的多年心血和费用，包括他所学到的知识。

为了保留最优秀的模具制造知识，公司必须找到一种能够吸引人才和储备知识的方法，使其他的模具制造工人和培训人员能够利用这些知识。自动化CAM系统可以让公司将经过多年优化的生产工艺数据存入到计算机内，并允许公司其他人员接近和存取这些信息，让他们共享和利用这些知识。

采用CAM系统储存知识，让计算机重复执行任务，鼓励技术优秀的工作人员花费更多的时间改造和提高工艺水平。复杂的CAM自动化系统可以使模具制造公司利用这种策略优势，更好地配置其人才资源，提高整体业务的竞争能力。(end)