CN112327754A - 一种汽车模具基于经验知识的一键式智能nc编程方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，属于数控加工中心智能编程方法领域；包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：步骤S1、建立刀具库与加工策略数据库；步骤S2、结合编程软件批处理和多线程处理技术，以及编程的需要，自动根据编程方案进行数控编程。本发明对行业数控编程与数控加工参数的整理与结合，把行业制造经验保存到数据库中，客户的数控程序编程员大部分编程工作仅需要调取数据库中的数据，即可以按照本公司的技术要求完成数控编程工作。
Description
技术领域
本发明属于数控加工中心智能编程方法领域，尤其涉及一种基于AutodeskPowerMILL软件深度开发的应用于3D型面自动编程的相关技术。
背景技术
随着当今制造业科技的发展，越来越先进的数控机床加工设备在业中得到广泛的发展和运用。要想让数控设备真正的发挥出它应有的价值能力，安全、保值、高效的产出，是需要资深的数控技术人员来完成的。而培养出一位资深的数控技术人员是需要时间、工作量及成本的积累的，还要靠自身的努力和技术沉淀，不仅要掌握设计的基本技术标准，三维软件建模技术，制造加工工艺技术、刀具技术、还要掌握数控机床基本结构及NC加工基本原理，更要能全面理解和掌握NC编程基本过程及关键技术及丰富的实际加工经验，并且熟练掌握CAD、CAM、软件。这样此方面资深数控技术人才十分欠缺。综上导致行业招工难、技术人员流动大、经验得不到积累与沉淀、高精尖的设备发挥不出效力，产出难等诸多现状。
发明内容
本发明目的在于提供一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，以解决上述背景中提到的技术问题。
为实现上述目的，本发明的一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法的具体技术方案如下：
一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
步骤S1、建立刀具库与加工策略数据库；
步骤S2、结合编程软件批处理和多线程处理技术，以及编程的需要，自动根据编程方案进行数控编程。
进一步，所述步骤S2中同时完成过切检查、碰撞检查、分层清角、自动按照规则选择合适刀具和自动技术残留毛坯编程处理。
进一步，所述步骤S1中建立刀具库包括步骤S1-1刀具库的准备；
所述步骤S1-1刀具库的准备具体包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
首先建立真实的刀具库，与实际加工所用的刀具参数一样的刀具库,是保证数控加工过程中安全性的前提,也是提高数控加工效率的一个着手点。建立刀具库可以通过宏实现，也可以把刀具保存为一个单独的项目，每次通过插入项目来调用，且刀具的刀尖、刀柄、刀具夹持都要定义，并且要与实际所用刀具外形参数一样；
刀具定义完成后，也可以定义刀具的切削参数，如同一把刀具，型面区域清除加工、型面仿型加工、单笔清角加工、多笔清角加工时，主轴的转速和进给是不一样的；
刀具参数定义时，对于其类型、操作定义，不一定适合我们实际加工需求，或定义的概念有所差异。我们只需要按照一定的原则定义即可。假设定义[类型-精加工][操作-普通]中的主轴转速、切削进给率，在PmaE中，若是区域清除程序，则对应选择[类型-精加工][操作-普通]项即可。
进一步，所述步骤S1中加工策略数据库包括步骤S1-2加工模板准备；
所述步骤S1-2加工模板准备包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
首先准备足够的模板是必要的事情，建立足够多的模板；在编程时可以避免重复的参数设置工作，也可以把经验参数固化到模板中。
进一步，所述步骤S2包括步骤S2-1创建加工方案,加工方案是由若干个模板组成的，每一个加工方案加工一个类型的制件，加工方案由八个加工步骤组成，且以下步骤顺次进行：清角、荒加工、清角、中加工、清角、精加工、清角和混合加工，上述每个加工步骤由若干个加工策略组成，向每个加工步骤中填加加工策略。
一键式智能编程方法开发平台——车间级别数值化智能制造CAM系统主要包含5个维度3个层次运行：
5个维度分别为：机床库、刀具库、特征库、工艺库、制造流程库；
3个层次分别为：基础数据层、编程应用层、加工执行层。
下面分别按不同维度将对应的3个层次分别展开说明。
维度一：机床库
基础数据层：虚拟机床技术仿真机床所有的运动。
编程应用层：根据输入条件自动柔性选择相应的机床库中的设备自动进行仿真机床碰撞检测，刀具碰撞检查。
加工执行层：保证数控程序高效、智能、安全、保质的执行。
维度二：刀具库
基础数据层：针对不同设备和材料自动匹配相应切削参数。
编程应用层：智能平台流水化作业，自动识别加工区域根据不同的设备和材料自动从参数库匹配相应的参数，无需人工参与。
加工执行层：保证数控程序高效、智能、安全、保质的执行。
维度三：特征库
基础数据层：定义各种不同类型的加工特征。
编程应用层：智能应用匹配基础数据层简历的专业化的行业标准，能自动匹配加工工艺。
加工执行层：保证数控程序高效、智能、安全、保质的执行。
维度四：工艺库
基础数据层：集成各种不同加工工艺过程。
编程应用层：可以依据客户需求的定制化服务，并能智能的选择刀具。
加工执行层：保证数控程序高效、智能、安全、保质的执行。
维度五：制造流程库
基础数据层：同类零型零件快速完成加工程序。
编程应用层：协调化发展、刀具优化技术、干涉自动避让技术，智能修正转速及进给。
加工执行层：保证数控程序高效、智能、安全、保质的执行。
本发明的一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法具有以下优点：任何人通过简单的培训，就可以通过此项技术：一键式智能编程方法编制出安全、高效、标准、保证智能化的数控程序；
本专利方法对行业数控编程与数控加工参数的整理与结合，把行业制造经验保存到数据库中，客户的数控程序编程员大部分编程工作仅需要调取数据库中的数据，即可以按照本公司的技术要求完成数控编程工作。
一键式智能编程方法对模具制造过程中的各种技术信息进行数据库管理，使模具制造经验得到积累与沉淀，无论技术人员的水平高低，还是工作经验有多大的差异，都可以编制出符合本公司技术要求的程序。并且企业不会因技术人员的流失而导致模具制造经验的丢失。
本方法建立刀具库与加工策略数据库后，结合编程软件批处理和多线程处理技术，以及编程的需要，自动根据编程方案进行数控编程，同时完成过切检查、碰撞检查、分层清角、自动按照规则选择适合刀具，自动技术残留毛坯等等编程处理。
附图说明
图1为本发明的一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法的流程图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明一键智能编程是根据模具编程的特点，建立刀具库与加工策略数据库后，结合编程软件批处理和多线程处理技术，以及编程的需要，自动根据编程方案进行数控编程，同时完成过切检查、碰撞检查、分层清角、自动按照规则选择适合刀具，自动技术残留毛坯等等编程处理。
流程描述：
1、整个数控生产流程的先决条件在于PmaE数据库的建立，有经验的编程骨干，在PmaE平台上运用相应的功能建立所需要的数控库。
2、编程数据根据项目计划任务，结合各个机床任务饱和程度将制件模具匹配相应的机床(可以结合MES系统)。
3、编程主管将上述对应的信息下发至编程骨干，然后编程骨干应用PmeE依据制件从数据库选取相应的方案。
4、选取后，PmaE自动从数据库中获取对应的编程数据及相应的加工参数，上传主机自动运算并处理刀具路径等。
5、运算后，自动下载至普通程序员的电脑，进行简单机械化标准的整理后下发生产。
6、程序员在整理过程中，或数控操作者在应用过程中发现问题时，第一时间反馈编程骨干，进行判断，数控优化等工作，将数控上传给数据库管理员对PmeE数控进行更新维护，纳入循环使用。
实施例1：一键智能编程实施应用过程
1、建立加工模板
1.1、首先在PowerMILL中建立未计算的刀具路径，也可以使用现有的项目中的刀具路径。刀具路径相关参数(进给和转速、开始点和结束点、切入切出和连接、如平行精加工策略中走刀角度细节参数等)必须全部设置好。
1.2、启动PmaE，选择加工方案选项卡，点击[保存激活刀路为模板]命令，将激活的刀路保存为模板。
2、创建加工方案
2.1、加工方案是由若干个模板组成的，每一个加工方案加工一个类型的制件，加工方案由八个加工步骤组成，且以下步骤顺次进行：
清角、荒加工、清角、中加工、清角、精加工、清角和混合加工；
每个加工步骤由若干个加工策略(即刀路模板)组成，向每个加工步骤中填加加工策略。
2.2、策略填加完成后，即可以通过[保存为加工方案]命令，按照提示输入相关信息后，保存为加工方案。
3、自动计算前准备
以上是准备加工方案工作，重新空启动PowerMILL，在PowerMILL中调入编程用刀具库，调入加工数模，定义好加工边界和必要的参考线。
4、启动PmaE，选择加工方案或填加策略模板返回目录
选择加工方案，或者逐一的对每个加工步骤填加策略模板。
5、设置[加工参数]选项卡中的参数
5.1、刀具路径的名称：自动产生刀具路径时，刀具路径的名称为[刀路名称前缀+模板中记录的名称]
5.2、选择项目：有三种选项：当前项目、选择项目和选择模型
5.3、设置加工的最终余量；是否启用轴径向余量设置。若启用，则出现轴径向余量设置对话框；是否启用不等余量设置。若启用，则出现，[层和组合]不等余量对话框。不等余量是通过[层]区分设置的。
最终计算刀具路径的余量为：层[压料筋]曲面的余量为(-0.8)+(-1)＝-1.8，层[压料筋]以外的曲面余量为-0.8。
5.4、处理列表：可用的处理项目，允许连续处理多个项目。
6、子选项卡[初始设置]
6.1、初始毛坯：设置数模初始毛坯的状态
6.1.1、使用PowerMILL中已经设置完成的毛坯；
6.1.2、计算刀路前自动产生毛坯扩展50mm的方毛坯；
6.1.3、在计算刀具路径前，首先自动产生[毛坯余量]的刀具路径。后续的刀具路径都依此为初始毛坯参考。如作为区域清除、分层清角刀路等参考残留模型。
6.2、自动设置加工坐标系：
根据选项自动设置加工坐标系。
6.3、计算刀路的坐标系：
选择计算刀路的坐标系。
6.4、清角刀路的边界：
选择清角刀路的边界，即[加工方案]选项卡中[0清角][2清角][4清角][6清角]加工策略所使用的边界。
6.5、自动重新启动PowerMILL项目：
计算过程中，若遇到仿形策略或多笔清角策略计算完成后，自动重新启动PowerMILL项目。目的的释放计算机内存，提高运算速度。尤其适合性能较差、计算数据量大的项目。
7、子选项卡[对称件]
若需要产生对称件刀路，则在此选项卡中设置。
7.1、对称件刀路的命名规则：
产生对称件刀路的命名规则，即按照正件的刀路名称和命名规则建立对称件刀路的名称。
7.2、对称件镜向加工方式：
是指数控加工对称件时，是通过机床的镜向指令加工对称件，还是编程时直接编制出对称件刀路，数控加工直接使用。
7.3、产生对称件选项：
自动计算时选项。
7.4、提示信息：若必要，可设置[运算选项]卡中[单笔刀路分层清角]参数！
8、子选项卡[运算选项]
8.1、单笔刀路分层清角：
是指对笔式清角刀路，或者多笔清角策略中刀路[最大路径]设置为[1]的清角刀路分层清角。这是一种去大量的工艺清角策略。PmaE可以根据加工过的刀路，自动识别出各部位的余量，然后根据分层清角参数设置中的参数逐层的进行清角。其特点是小切削量，切削量均匀，快进给加工。对机床、刀具损伤小，效率比传统清角提高30％以上。
8.2、分层清角参数设置：
分层清角参数设置命令，自动分层清角时，将根据[分层清角参数设置]中的参数产生分层清角的刀具路径。
8.2.1、分层清角时层深选择
分层清角刀路根据基础刀路的刀具直径、刀尖R值，在[分层清角参数设置]中寻找相对应的加工层深。如图，刀具直径50mm，刀尖半径R25mm，分层清角对应的轴向层深为1mm。
8.2.2、[估计残高]：是指要分层清角刀路之前，清角部位毛坯残留的最大高度。此数值可以设置很高，仅影响计算刀路的速度。若设置过低，则有可能计算出来的分层清角刀路的每个区域的第一刀加工余量过大，导致刀具损坏。
8.2.3、分层清角对象：
8.2.3.1、原始的不过切不碰撞刀路：
若基础路径即不过切，也不碰撞，则对其分层清角。
8.2.3.2、不碰撞的刀路：
若碰撞检查后，派生出来的刀具路径不碰撞，则对其进行分层清角。
8.2.3.3、碰撞的刀路：
若碰撞检查后，派生出来的刀具路径发生碰撞，则对其进行分层清角。
8.2.4、分层清角参数选择：
8.2.4.1、轴向留量：
分层清角刀路的轴方向余量。是基于基础路径之上的轴方向余量。
8.2.4.2、删除小于路径段：
产生的分层清角路径会有很多很短的路径段，特别是在走刀的最上层。一般情况下，若删除小的路径段，也不会影响刀具的安全，勾选此项可以减少不必要的走刀。
8.2.4.3、最后层保持切削方向：
分层清角刀路的最后几层保持走刀方向与基础路径方向一致，是避免加工过程中过切的控制方法之一。因分层清角刀路的进给很快，所以基础路径通常为顺铣路径，产生的分层清角路径的最后几层走刀方向也为顺铣。
8.2.5、分层清角刀路注释信息：
在刀具路径中注释此分层清角路径是在哪些刀具路径加工完成后加工的。
特别注意：数控加工时，必须把分层清角之前的刀具路径(参考的加工路径)都加工完成之后，才可以走分层清角刀路。否则会因工件残留余量大，导致刀具折断发生。
8.3、刀具路径注释信息：
注释刀具路径的一些相关信息，根据勾选的内容自动注释刀具路径的一些相关信息。
8.4、自动处理多笔清角刀路：
PowerMILL本身计算的多笔清角路径是相对于残留毛坯定义顺铣刀还是逆铣，我们实际加工时(特别是计算陡峭位置处)期望的是相对于工件定义顺铣还是逆铣。勾选此项能够得到更多的所期望的刀具路径走刀方向。
9、子选项卡[自动检查]
9.1、碰撞检查:
可以按照选择的规则对刀具路径做碰撞检查。
9.1.1、单笔清角替换刀具时：
对单笔清角的刀具路径(笔式清角和多笔清角设置刀路最大条数为1的清角刀路)做碰撞检查。
9.1.2、多笔清角替换刀具时：
对多笔清角刀路做碰撞检查。
9.1.3、对仿形刀路(清角刀路以外的)做碰撞检查；
做刀路碰撞检查时，可以对刀具路径分割、替换刀具等操作，其遵循以下原则。
9.1.3.1、仅分割一次刀路，替换刀具至不碰撞或完成：
若原始的刀具路径发生碰撞，则仅分割一次刀具路径，然后派生出来的发生碰撞的刀具路径逐一选择刀具继续检查碰撞，直到刀具路径不碰撞，或者使用最后一把刀具检查完毕为止。
9.1.3.2、不分割刀路，替换刀具至不碰撞或完成：
若原始的刀具路径发生碰撞，则不进行对其分割。逐一的替换刀具检查刀具路径，直到刀具路径不发生碰撞，或者使用最后一把刀具检查完毕为止。
9.1.3.3、多次分割刀路，碰撞刀路替换刀具至不碰撞或完成：
若原始的刀具路径发生碰撞，则分割刀具路径。以后对派生出来的碰撞的刀具路径逐一替换刀具做碰撞检查，并且每次都分割刀具路径，直到刀具路径不发生碰撞，或者使用最后一把刀具检查完毕为止。
9.1.3.4、1+3方式，分割一次+多次分割：
两种方式碰撞检查都做。
9.1.3.5、2+3方式，不分割+多次分割：
两种方式碰撞检查都做。
9.1.4、碰撞参数设置：
设置碰撞检查刀具路径时的原则。
9.1.4.1、勾选后对刀具直径、刀柄间隙、夹持间隙和调整极限进行编辑。
9.1.4.2、刀具路径做碰撞检查时，将根据使用刀具的直径设置碰撞检查的刀柄间隙、夹持间隙，以及允许调整刀具长度时，刀具长度调整极限值。
9.1.4.3、刀具路径做碰撞检查时，是否允许调整刀具长度。
9.1.4.4、即使允许调整刀具的长度，但有的刀具(如莫氏柄刀具、侧固式刀具、热卡式刀具)长度是不能够调整的。此列表中的列出的刀具为如莫氏柄刀具、侧固式刀具、热卡式刀具等长度不可调整的刀具。使用右键菜单可对其进行编辑。
9.1.4.5、刀具分类
同样为直径30mm的球头铣刀，有的是做中加工用刀具，有的是做精加工用刀具，还有可能专门清角时使用。所以在刀具分类列表中将其分类，作为碰撞检查时选择刀具的原则。
使用右键菜单可对其进行编辑。
9.2、对刀具路径做碰撞检查
9.3、对刀具路径做过切检查
10、子选项卡[后处理]
10.1、后处理操作：勾选后允许进行相应的后处理操作。
10.2、自动关机：按照选项关闭计算机。
11、子选项卡[刀具选择]
11.1、自动选择刀具原则：
碰撞检查替换刀具，或自动选择加工刀具时，选择刀具的原则。
11.2、自动装载刀具的切削转速与进给：
当定义刀具时，设置了刀具的[切削数据]，则根据对应关系自动装载刀具的切削转速与进给。
11.3、自动寻找创建刀具：
若PowerMILL刀具结构树中无调入模板使用的刀具，则自动在PowerMILL刀具结构树中寻找相匹配的刀具。若没有相匹配的刀具则自动创建同类型的刀具，作为刀具路径使用的刀具。
12、子选项卡[忽略部件]
[忽略部件]允许设置被忽略层中的所有部件。
如：计算[0清角]步骤时，忽略层[压料筋]中所有的部件进行计算刀具路径。
常用于带有凹筋的型面计算。首先将凹筋用曲面填补上，放入到一指定的层中。计算仿形刀路时，填补的面参与计算，便于数控加工和保证模面质量；计算清角刀路或加工凹筋局部时，忽略填补的面，从而达到数模要求。
13、设置[荒加工]选项卡中的参数
通过选择[边界]—>[荒加工方式]—>[选项]步骤选择相对应的参数。
特别注意：同一个边界可以定义多种策略，同一种策略可应用到多个边界中。
即在头天晚间，把所能够想到的、所有可能的刀路都计算出来，然后第二天白天根据需要选择哪些刀路可用，哪些刀路不可用删除掉。这样就避免了一种走刀策略不理想，再重新计算刀路而浪费时间。
对[平行精加工策略]自动产生垂直走刀角度方向上的刀具路径。
14、设置[中加工]选项卡中的参数
同13。
15、设置[精加工]选项卡中的参数
同13。
16、设置[混合加工]选项卡中的参数
混合加工策略中即可以包括清角策略、也可以包括仿形策略。
其他同13。
17、设置[轮廓加工]选项卡中的参数
轮廓加工根据产生轮廓的[轮廓参考线]、参考线的[线状态]、以及加工参考线的[加工侧]来产生轮廓刀具路径。
17.1、产生刀具路径时，刀具与参考线的间隙值：
特别注意：
产生刀具路径轮廓的实际余量＝轮廓最终余量+[轮廓加工参数设置…]中的[轮廓余量]
17.2、PmaE自动计算同时产生轮廓刀具路径。
17.3、根据设置的参数产生轮廓刀具路径。
17.4、设置产生轮廓刀具路径时的相关参数。
17.4.1、轮廓[加工组]根据列表中的刀具、轮廓余量、铣削方式作为部分条件产生轮廓。
17.4.2、产生2D平面轮廓参数：
17.4.3、产生3D沿形轮廓参数：
17.4.4、产生轮廓其他选项：
18、参数设置完成后，应用即可。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (5)
1.一种汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，其特征在于，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
步骤S1、建立刀具库与加工策略数据库；
步骤S2、结合编程软件批处理和多线程处理技术，以及编程的需要，自动根据编程方案进行数控编程。
2.根据权利要求1所述的汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，其特征在于，所述步骤S2中同时完成过切检查、碰撞检查、分层清角、自动按照规则选择合适刀具和自动技术残留毛坯编程处理。
3.根据权利要求1所述的汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，其特征在于，所述步骤S1中，建立刀具库包括步骤S1-1刀具库的准备；
所述步骤S1-1刀具库的准备具体包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
首先建立真实的刀具库，且刀具的刀尖、刀柄、刀具夹持都要定义，并且要与实际所用刀具外形参数一样；
然后定义刀具的切削参数。
4.根据权利要求1所述的汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，其特征在于，所述步骤S1中，加工策略数据库包括步骤S1-2加工模板准备；
所述步骤S1-2加工模板准备包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
首先准备足够的模板；
然后把经验参数固化到模板中。
5.根据权利要求1所述的汽车模具基于经验知识的一键式智能NC编程方法，其特征在于，所述步骤S2包括步骤S2-1创建加工方案,加工方案是由若干个模板组成的，每一个加工方案加工一个类型的制件，加工方案由八个加工步骤组成，且以下步骤顺次进行：清角、荒加工、清角、中加工、清角、精加工、清角和混合加工，上述每个加工步骤由若干个加工策略组成，向每个加工步骤中填加加工策略。
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