解析EdgeCAM的创新思维——特征加工篇

    作为新一代的数控智能编程系统，实体加工的标准之作――EdgeCAM不仅在模型的兼容性方面开辟了一种崭新的模式，而且通过紧密结合三维实体造型工具的普及应用，在实体加工领域中，引领特征加工的发展方向。

一、何谓特征加工

    在三维CAD环境下，我们已经习惯了所谓的特征造型。利用拉伸、旋转、扫略等方法获得实体模型，而且可以通过“布尔运算”完成针对实体模型的加减运算。在CAD环境下，通过特征造型的方式，不仅获得了三维模型，更有意义的是通过对特征的赋值过程，在三维模型中，可设置与三维模型相关的全部几何参数。

    一般情况下，在CAM环境中的编程操作主要有两部分内容组成，一方面根据加工工艺内容的要求，选择CAM软件提供的加工方法生成刀具路径，通过对加工方法中的参数设置获得合理的刀具路径形状和样式；另一方面，选择加工对象和输入零件模型相关的几何参数，保证生成的刀具路径符合零件几何形状的要求。特征加工可以直接利用CAD造型过程中设置的模型特征参数；不仅减少了加工对象和参数的输入，而且可以以模型特征为纽带，将CAD/CAM系统连接起来，实现数据的动态关联。这种以实体模型的几何特征为加工对象，以特征参数为加工依据的编程方式，即为特征加工，也常称为实体加工。

    实体加工并不是简单的以实体模型为加工对象，而是要能识别出实体模型的特征及其参数。然后以特征为依据，贯穿于整个加工过程。包括特征识别、加工方法的选择、加工过程中特征参数的输入、特征的修改与刀具路径的更新等等内容，甚至可以有更多的自动加工选项。

图一 EdgeCAM自动识别出来的多种2D/3D型腔特征和外形特征。

二、特征加工的应用

在EdgeCAM中，特征加工一般分为如下几个步骤：

    1、识别特征；

    2、针对特征选择加工方法；

    3、设置加工参数；

    4、动态关联。

    在EdgeCAM中，有自动识别特征的功能。无论是铣切特征还是车削特征，都可以自动识别。识别出来的特征按类型自动分组，相同的特征可以同时选中并一次加工。识别出来的特征包括特征的几何参数、颜色以及层等信息（特征参数可以修改编辑）。

    针对选出来的实体模型特征，选择加工方法，以获得合理的刀具路径。在这个过程中，有两部分参数需要输入。一个是控制刀具路径样式的参数，例如期望的刀具路径是逆铣还是顺铣、刀具路径的步距角度等等；另一个是与模型相关的几何参数，例如型腔深度、形状位置等等。在参数输入的过程中，与模型相关的几何参数在默认的情况下，来源于实体模型的特征参数，并可以自动加载。因此在编程过程中，只需要关注控制刀具路径样式的参数即可。不仅减少了编程中的数据输入，而且生成的刀具路径可以根据特征的更改，自动更新。这为实现智能编程提供了一个解决的思路。

三、您现在能看到的最快捷的特征加工

    前面我们对特征加工进行了一些阐述，在针对特征作加工的过程中，可以实现更多的自动化。下面我们来看看如何快捷地完成一个特征加工过程。

    首先，我们先来了解一下EdgeCAM提供的一个定制自动化加工策略的工具——“策略管理器”。然后，通过应用加工策略的过程，更加深入地了解特征加工的优势。

    策略管理器是一个用来定制加工策略的工具，通过策略管理器定制的加工策略类似于一个加工方法，可以直接应用在查找出来的实体模型的特征上，一个完整的加工策略可以使加工过程完全自动化。加工策略的定制过程就是把典型的特征加工过程复制出来，作为一个流程的节点。在策略管理器中，将这些节点连接起来，组成一个完整的加工流程，并保存下来，在需要的时候，可以直接应用。

    首先，我们来了解一下在策略管理工具中，定制的加工策略的格式。

图二      图三

    加工策略实质上是一个流程图，这个流程图在开始节点（Star节点）和终止节点(End节点)之间、由一些判断节点、数据节点和组节点构成。还可以将多个节点定义成一个组节点，通过组节点，可以将一些已经订制好的策略或流程嵌套在主流程或其他策略下。嵌套的次数不受限制。分页

    每个节点的内容，可以通过将EdgeCAM环境下制定的加工过程复制出来，其内容可以是一个完整的工序内容，也可以是其中的一个步骤。例如，这里将钻孔的步骤输出为一个节点的内容。

图四

    输出后，粘贴在策略管理器中，构成一个进程。这些进程可以拖拽到流程图中，成为一个数据节点。例如这里将前面的钻孔过程复制到策略管理器中后，命名为“钻孔”进程。

图五

    在这里我们可以看到，进程中使用的与孔相关的几何参数值，如加工深度、基准平面等都是等采用了特征参数。如果特征参数被修改，这里的值也相应地发生变化。进给速度、主轴转数等，使用的是固定值（也可以自定义成参数，使用专家系统提供数值）。

    该进程被拖拽到流程图中，就是在图四中我们看到的“钻孔”数据节点。如果被加工的对象中有孔特征，并且需要进行钻孔操作，那么钻孔的加工过程，就将按照进程中设定的参数来完成。

    图二是一个已经订制好的关于孔加工的一个完整策略。应用策略的过程非常简单，只要针对需要加工的特征、应用策略即可。见下图示：

    从图二可以看到，制定的加工策略中，有对特征进行判断的功能，因此这里可以选中所有的特征来应用这个加工策略。对于非孔类特征（例如这里的型腔和外形特征），不适合处理，直接转到终止节点（End）结束流程；如果是孔特征，则按照图二流程中设定的过程进行处理。流程运行结束即可得到刀具路径。

    一个策略的应用不受零件类型和形状的限制，只要有此类特征需要加工的零件，都可以应用已经定制好的加工策略。在这里我们看到的是孔加工中的一个样例，实际上，我们还可以针对型腔、外形、曲面等多类特征，定义完整的加工策略。这样，传统的编程过程将被简化为应用加工策略的过程，加工的工艺参数可以在流程中设定，模型的几何参数取决于特征参数。这样就可以彻底地实现编程过程的自动化。

四、特征加工的未来

    针对特征加工可以实现很多的自动加工选项，甚至是自动编程，但是实现这些功能有一个前提，就是模型数据的完整性。只有在保证数据完整的前提下，通过对实体模型特征的自动识别，才能实现真正的特征加工。在EdgeCAM中，我们已经感受到了一些趋势和方向。本文提到的特征加工是实现智能编程的一种手段，是当前智能编程的一个发展方向。EdgeCAM还将在此方向上进一步探索和发展，敬请关注。

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