FeatureCAM在車銑復合機床上同步加工的應用案例

摘要：本文通過一個典型零件在車銑復合機床上的編程過程，簡要介紹了英國Delcam公司FeatureCAM軟件在產品加工領域的智能化“特征”識別技術（AFR）的應用，車銑復合同步操作編程的便捷性，以及通過該軟件比較完美地解決制造部門工藝知識庫的標準化思路。
關鍵詞：Delcam、FeatureCAM、特征、自動“特征”識別（AFR）技術、交互式“特征識別”（IFR）技術、車銑復合、Turn/MILL、同步技術、雙工位車削、刀塔、機床仿真技術、工藝知識庫

長期以來，大多數產品加工領域大多數都采用過的是手工編程方式，或者基于機床自帶的比較簡單的交互式編程模塊進行半自動化編程。對于簡單的程序還可以應對，但稍微復雜的程序，尤其是帶有曲面的零件，這種手工式編程方式已經很難勝任這種復雜的工作。手工式編程對于技術人員的知識要求非常高，不僅僅要精通機床的操作，還要精通機床的NC格式代碼語言，更重要的是還必須具備豐富的切削工藝知識。

在當今這個信息化時代，互聯網技術真正實現了“天涯若比鄰”的愿景，帶來了人們對新事物需求的急速加快。產品的更新換代已經步入了“快車道”，過去一個產品可以一成不變地加工半年甚至一兩年的時代已經逐漸遠去。小批量換代生產已經逐步取代大批量生產的時代，這要求我們的工藝技術人員必須快速適應這種潮流，也對企業的管理者提出了新的挑戰：如何在快速提高編程效率的同時兼顧到企業工藝知識的標準化積累，解放操作人員，實現自動化生產。

今天我們就來看看世界著名的CAD/CAM軟件公司——英國Delcam公司——給我們帶來的這款專注于產品加工編程方面的軟件FeatureCAM在解決上述難題方面的重大突破。

Delcam FeatureCAM是基于特征、基于知識、使用自動特征識別技術AFR和交互式特征識別技術IFR的全功能智能CAM系統。獨特的基于特征、基于知識的加工功能組合使得用戶可以在很短時間，接受少量培訓的情況下，自由創建穩定、可靠的刀具路徑。強大的自動特征識別功能，加速了從設計到加工的全過程，使用該軟件可以使零件加工編程更方便、更簡單，可極大地縮短加工編程時間，加工管理也更加有效。

傳統的CAM編程軟件工作流程如下：

CAD模型---設定毛坯---創建粗加工刀具---設定粗加工區域---選擇粗加工策略---定義粗加工參數---計算粗加工路徑---創建半精加工刀具---設定半精加工區域---選擇半精加工策略---定義半精加工參數---計算半精加工路徑---創建精加工刀具---設定精加工區域---選擇精加工策略---計算精加工路徑---仿真---輸出NC代碼。

從以上可以看出，傳統CAM編程軟件花費了大量的時間在進行重復性的工作！

再來看FeatureCAM的工作流程：

CAD模型---設定毛坯---軟件自動識別CAD待加工特征---仿真（仿真結束NC代碼已經自動產生）
通過以上對比可以看出：

FeatureCAM省略了中間繁復的重復性“勞動”，節約了大量的時間。原因在于FeatureCAM具有強大的材料庫、刀具數據庫、工藝知識庫、客制化的NC后處理庫和機床庫。不僅僅非常容易學習，更重要的意義在于可以固化企業的工藝知識累計，可以實現真正意義上的加工標準化。真正解放了工藝技術及編程人員，讓技術人員可以把更多的精力投入到技術研究與革新這一更加重要的領域上。

下面通過一個車銑復合的典型零件可以更直觀地領略FeatureCAM的特點。

如圖1所示這個零件需要車削端面、車削外圓、車削外圓槽、銑削4個平面、鉆鏜加工端面孔、鉆4個位于外徑上的孔。

編程步驟如下：

一、使用“自動特征識別（AFR）”進行編程：

1、導入CAD模型，選擇Turn/Mill加工模塊并“接受”（見下圖2）：

2、根據向導提示，設置加工坐標（見圖3）：

本例中我們默認當前系統坐標為加工坐標，選擇“否”，點擊“下一步”。如果想更改坐標，完全可以根據向導提示快速自定義用戶坐標系。

3、根據向導提示，設置毛坯材料大小（見圖4）：

本例中我們更改毛坯料尺寸，擴展數值按照圖4所示，為保證卡盤裝夾，設置Z負方向擴展200mm。

4、根據向導提示，啟動自動特征識別功能（見圖5）：

選擇“選取特征 設置1 的特征”設置，啟動自動特征識別（AFR）功能，可以看到系統自動識別出大量特征，包含“槽、側邊、車削、孔、面、鏜孔”等特征（見圖中藍色粗線）：

5、點擊“完成”按鈕（見圖6）

此時所有的設置已經全部結束。從圖6“零件查看”管理器可以看到，在“設置1”里面有“面、孔、車削、鏜孔、槽、側邊”等被自動識別出的特征。每一個特征里面已經自動包含了加工該特征需要的所有信息，包括粗精加工策略、刀具、切削參數以及其他眾多輔助參數等。在此處雙擊任意一個特征，還可以打開特征屬性進行非標性質的更改。

因此，FeatureCAM在保證自動化、智能化的同時還同樣保留了可被用戶個性化修改的傳統軟件的特色。可以根據需求非常方便地進行操作。

6、仿真軌跡：

打開仿真工具欄中的實體仿真按鈕（見圖7）進行仿真驗證軌跡是否正確。（FeatureCAM包含：線框仿真、2D仿真、實體仿真、快速切削、機床仿真等多樣化仿真方式，便于使用者通過不同方式進行檢視程序。）仿真結果如圖8所示

7、檢視NC代碼（見圖9）：

現在直接點擊右側邊欄下方的“NC代碼”按鈕，就立刻可看到我們想要的NC代碼已經被正確輸出了。

二、使用“交互式特征識別（IFR）”對4個孔進行編程：

1、選擇交互式識別特征功能（見圖10）：

工具欄點擊“新的特征向導”按鈕，選擇“Turn/Mill”并點擊“下一步”按鈕。

2、設定特征類別（見圖11）：

如圖11所示，選擇勾選“孔”以及“使用FeatureRECOGNTION提取”，并點擊“下一步”。

3、定義孔特征的軸向（見 圖12、13）：

如圖12、13所示，勾選“繞分度軸”及“自動”，FeatureCAM將會根據孔的特性自動設定每個孔的軸向，而無需進行單獨的設定，這可以大大減輕定義軸向方向的工作量，顯著提高編程效率。

4、自動識別特征孔（見圖14）：

如圖13所示，FeatureCAM自動識別出所有符合要求的孔特征。選擇“選取全部”按鈕，并點擊“完成”按鈕，結束特征識別。

5、機床仿真所有工序（見圖15）：

在“仿真”工具欄點擊“機床仿真”按鈕，進行機床仿真，可以看到所有的操作正確無誤，仿真結束后NC代碼也被自動輸出。

三、對“車削工序”進行同步設置：

1、打開“車削”特征的屬性對話框：

右擊“設置1”中的“車削1”特征，在彈出的右鍵菜單中選擇“屬性”，進入該特征的屬性對話框。

2、在“車削”特征的屬性對話框設置“同步”（見圖16）：

（如圖16所示）在“策略”下，分別更改粗、精加工路徑中默認的“單轉塔”為“雙工位車削”，點擊“確定，關閉“屬性”對話框”。

3、機床仿真全部工序（見圖17）：

（如圖17所示）在機床仿真或實體仿真狀態下，可以明顯看出在進行粗、精車削時，上下刀塔同步進行車削，節約了加工時間，顯著提高了機床的效率。

總結：

從以上簡要步驟可以看出，利用FeatureCAM智能化的特征識別（AFR）結合交互式識別（IFR）技術，可以對復雜零件進行快速生成多多工位加工程序，有效解決多工位加工的問題。

在銑削方面FeatureCAM還能夠生成完全符合高速加工理念的加工程序，能夠對拐角進行修圓的處理，能夠實現粗加工的“賽車道”、“自動擺線”路徑。在降低機床、刀具負載的同時，大大提高的設備的利用率。

除了車削、銑削以外，FeatureCAM還有強大的線切割模塊、多工位銑削模塊、“立碑式”加工模塊、4軸、5軸模塊。這些模塊可以解決工廠設備多樣化編程的需求。

2008年德國工模具制造商Werkzeugbau Laichingen GmbH(以下簡稱德國WL公司) 開始使用基于特征的編程系統FeatureCAM軟件。德國WL公司成立于1891年，是一家業內著名的老牌公司。

為了充分發揮設備的產能，CAD/CAM主管Armin Schmid先生需要更強大的CAM編程軟件。新的編程軟件必須能夠基于三維CAD模型特征進行直接編程，還要兼具該公司已有的2D編程系統的靈活性。Helmut Nüssle先生是WL公司的一名FeatureCAM使用人員，他對使用該軟件帶來的編程效率提升贊不絕口。

FeatureCAM軟件具有以下幾個獨到之處：大型數模的處理能力，能夠快速準確讀入多達400M的模型；基于特征的識別技術提升了編程的效率；系統具有強大的刀具和材料知識庫，刀具和切削參數能一一對應。這些獨到之處深深地打動了德國WL公司，使他們最終選擇了FeatureCAM 軟件。