解析Edgecam的创新思维——多轴加工篇

    随着多轴数控机床的广泛应用，越来越多的企业发现，多轴编程工作已经成为了影响加工效率的一个瓶颈。这里我们力图为大家提供一个简单而可靠的解决方案——EdgeCAM产品在多轴加工方面的创新之处以及化繁为简的两个特点。

    首先我们先来了解一下产生这个瓶颈问题的根源。多轴加工准确地说应该是多坐标联动加工。当前大多数控加工设备最多可以实现五坐标联动，这类设备的种类很多，结构类型和控制系统都各不相同，在三坐标铣切加工和普通的两坐标车削加工中，作为加工程序的NC代码的主体是众多的坐标点，控制系统通过坐标点来控制刀尖参考点的运动，从而加工出需要的零件形状。在编程的过程中，我们只需要通过对零件模型进行计算，在零件上得到点位数据即可。而在多轴加工中，不仅需要计算出点位坐标数据，更需要得到坐标点上的矢量方向数据，这个矢量方向在加工中通常用来表达刀具的刀轴方向，这就对人们的计算能力提出了挑战。目前这项工作最经济的解决方案是通过计算机和CAM软件来完成，众多的CAM软件都具有这方面的能力。但是，这些软件在使用和学习上难度比较大，编程过程中需要考虑的因素比较多，能使用CAM软件编程的人员成为了多坐标加工的一个瓶颈因素。

    其次，即使利用CAM软件，从目标零件上获得了点位数据和矢量方向数据之后，并不代表这些数据可以直接用来进行实际加工。因为随着机床结构和控制系统的不同，这些数据如何能准确地解释为机床的运动，是多坐标联动加工需要着重解决的问题。这里我们首先来看看不同的机床结构对加工程序的影响。我们以五坐标联动的铣切设备为例，从结构类型上看，分为双转台、双摆头、单摆头/单转台三大类，每大类中，由于机床运动部件的运动方式的不同而有所不同。例如，就拿直线轴Z轴为例，对于立式设备来说，人们编程时习惯以Z轴向上为正方向，但是有些设备是通过主轴头固定而工作台向下移动，产生的刀具相对向上移动实现的Z轴正方向移动，又有些设备是工作台固定而主轴头向上移动，产生的刀具向上移动。在刀具参考坐标系和零件参考坐标系的相对关系中，不同的机床结构对三坐标加工中心没有什么影响，但是对于多轴联动的设备来说，就不同了，这些相对运动关系的不同对加工程序有着不同的要求。其次，由于机床控制系统的不同，刀具补偿的方式和程序的格式也都有不同的要求。因此，仅仅利用CAM软件计算出点位数据和矢量方向并不能真正地满足最终的加工需要。这些点位数据和矢量方向数据就是编程人员常常提到的前置文件。我们还需要在后期，利用另外的工具将这些前置文件转换成适合机床使用的加工程序，这个工具就是人们常说的后处理。

    后处理的制作需要由专业人员利用各种软件工具来完成，虽然大多数的CAM软件都能够提供这类工具模块，但是这项工作很难由工程技术人员来完成，它对人员的综合能力要求很高，不仅要了解CAM软件平台的使用，还需要使用一些程序开发语言和工具，以至于有一些软件公司抓住这个商机，专门研发这类工具软件来满足市场的需要，这才是多坐标加工瓶颈的根源所在。

    现在我们来看一下EdgeCAM是如何解决这些问题的。首先我们来了解一下生成刀位坐标点和刀轴矢量数据的过程，也就是刀具路径的生成过程。不同的CAM系统在计算刀具路径的过程中，都是通过参数设置对话框来进行交互，由使用者输入相关参数和对象，然后计算机进行计算处理。EdgeCAM也不例外，但是EdgeCAM有两个独特之处：其一，EdgeCAM并没有像其他软件那样提供了众多定型的加工策略，而是在一个“五轴加工”的框架下，集成了所有的加工策略和所有的刀轴控制方式，这些加工策略和刀轴控制方式可以任意组合，增加了使用的灵活性。另外，还有一些速度控制、检查项设置、引导设置、粗加工选项等功能，满足对刀具路径进行调整优化的需要。下图为“五轴加工”中参数设置对话框中的两个页面：

    其二，EdgeCAM为了使用者能够更方便快捷地生成刀具路径，定制了四个常用的加工方法，也就是加工策略和刀轴控制方式典型的组合方式，它们分别是：四轴旋转铣、五轴侧刃铣、五轴平行精加工、五轴外形铣，这些加工方法简化了参数设置页面，并提供了参数说明图解，使用者只需要点击参数栏目，即可看到这些参数的注释图片和动画，可以很直观地理解各个参数的含义和要点。当然，如果生成的刀具路径不理想，还可以在“五轴加工”提供的详细参数进行微调。

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