作者:贵州航天电器股份有限公司  李志虎


摘  要:本文通过描述数控加工现状、简介GibbsCAM软件的特点,结合GibbsCAM在MTM编程中的技巧,论述GibbsCAM软件在提高MTM数控加工效率,挖掘数控机床潜能方面的作用。

关键词: GibbsCAM  多任务 数控加工


1. 引言

随着产品设计结构的复杂化,产品的质量要求精密化,交付进度的及时化。要求数控技术也要朝着高速度、高精度、复合化、网络化等方向发展。机械加工领域的发展趋势就是让那些复杂的零件加工更加高效,这也促使多任务机床(MTM,也叫多轴机床或车铣复合加工中心)的应用越来越广泛。但数控加工普遍存在着准备时间长、程序调整时间长、加工效率不高、切削参数选择不合理,大多依靠技术人员和工人的经验,难以实际精确计算,数控机床进给量、切削速度等工艺参数均有安全系数过大的问题等共性问题。

生产高端系列产品的航天电器,零件质量可靠性更是依赖于高精密车铣复合的多轴多任务加工模式的设备。并且涉及到多种金属材料,提高机床利用率及零件加工生产进度,让所有精密设备实现计算机编程,减少停机编程时间,没有软件就没有硬件!换言之,没有软件就无法发挥机床的效应。


2. GibbsCAM简介

Gibbs公司,是全球先进CAD/CAM技术方面的领导者,能在保持易学易用和生产率的同时,提高产品质量。"Powerfully Simple,Simply Powerful"是Gibbs公司的经营宗旨和目标。GibbsCAM软件产品线支持2轴到5轴铣削,车削,车铣复合,联动铣削等多任务加工和线切割。同时提供完整的制造建模功能,包括2D,2.5D,3D线框,曲面和实体建模。GibbsCAM软件2009版的数据转换功能可以访问广泛的国内和行业标准的CAD数据格式,其支持范围扩展到Parasolid v19.1,SolidWorks 2008,ACIS v18.0,Autodesk Inventor 2009,CATIA v5 r18,Granite 5.0,Pro/ENGINEER Wildfire v4.01和UGS/NX5等等。如今更是和许多全球居于领导地位的数控机床商、加工刀具制造商合作进行捆绑销售,包括:GE Fanuc,Infimatic,Siemens,Doosan Infracore,Haas,Index,MAG Fadal,Mazak,Mitsubishi,Mori Seiki和Tornos等等 。

基于上述一系列优势,我司在调研了众多CAM软件后,于2009年优选购置了GibbsCAM用于双主轴双刀塔的多任务加工机床的程序编制。


3. 多任务加工中GibbsCAM软件编程技巧

GibbsCAM的多任务车铣复合加工(MTM)模块可以为任何类型的多任务车铣复合加工机床建立机床仿真。GibbsCAM的机床仿真可以定制仿真客户精确地机床结构如机床基本的基础,进给装置,零件卡盘、刀塔和副主轴以及所有特殊设备。还可以看到刀具加工的精确时间和NC代码等,使用软件的绘图能力,能在机床上对刀具进行定义、装卡和驱动操作,满足多任务加工对普通刀具、动力刀具和成形刀具等各种刀具的需求。

3.1 加工基准位置的确定               

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图1 加工基准位置的设置


MTM加工中,根据实际需求选择机床模型后,首先需确定各个轴的加工原点与机床零点之间的位置。如上图1所示,其中上方的Z表示预设的毛坯尺寸(±表示的是相对于编程原点的位置关系),下方的Z表示的是机床零点距离夹头的距离以及编程原点距离夹头(或卡盘)端面的距离。如果设置不当,将有撞机的危险。所以必须严格计算好各值,确定加工基准位置符合实际加工需求。


3.2 刀具编号的确定

编程时,安排刀具时需注意刀具在刀塔上的位置及其偏置号。例如,生成的程序刀具的形式为T0101,则前面的01表示的是刀具在刀塔上的位置编号,后面的01表示该刀具对应的偏置号,也即刀具补偿时对应刀具的编号。此外,刀具在哪个刀塔上,则是通过TG1、TG2或TG3等来选择。图2中的刀具编号设置则表示加工中使用的是1号刀塔的01号刀具,刀具补偿也为01。 只有正确的设置了各刀具的位置及其在设备中的对应的偏置位置。才能在试加工中快速正确的对各刀具的偏置量进行有效的设置,缩短机床的调试时间。

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图2 刀具编号的设置


特别需要注意:切削方向的选择,若果未能正确的选择切削方向,生成的路径将是从反方向进行。GibbsCAM自带的仿真系统可以模拟出程序加工的轨迹。多任务加工系统的程序编制完成后,都必须对所编的工序进行模拟仿真。以便及时发现各刀具的位置及其加工路径是否符合实际机床加工需求。


3.3 相似结构的复制加工

对于圆周上相同的轮廓(如圆周均布孔、腔体等),可采用下图3所示旋转铣削的复制功能进行。选择旋转铣削时对应的是均布的轮廓。如N个轮廓在圆周均布,复制的次数为N-1,角度C为360/N。图4表示的为4个圆周均布的铣削加工。若当前轮廓不是加工位置,也即零件的待加工轮廓相对于与已选取轮廓存在一定的角度要求,则图4中应取消旋转铣削的选项,改为选取位置,此时,后面的角度为激活状态,输入需要旋转的角度值,再进行相应的复制。生成的程序即可满足实际需求。大大减少手工编程时找基准点、偏置X值等繁琐的计算过程。

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图3 均布轮廓加工的设置


3.4 同步处理 

同步处理是MTM(多主轴多刀塔的多任务加工数控机床)加工的关键。GibbsCAM多任务车铣复合加工(MTM)同步管理器对每个刀塔进行单独操作,按照时间表一个接一个地显示每个刀塔的路径或流程。操作可以从一个刀塔转移到另一个刀塔进行,或者在每个流程内转移。在程序中添加一致的同步代码,显示同步操作以及那些需要其他刀塔完成后再继续进行的操作。如图4所示,带箭头的蓝色线显示的是同步操作运行情况,黄色显示时选择性操作。通过优化重叠操作,实现机床的全方位缩短生产周期。

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图4 同步处理


3.5 适用工具

要实时应用菜单文件提供的功能,特别是附加功能。譬如多轴车床的“同步车削”和“MTM增加G-代码”;模拟TMS中的“输入VNC”;“转换刀具路径”以及“报告书”等功能。对于已经编制的加工路径和程序,需要对其进行优化,出具加工准备报告等,某些功能可能在操作工序中无法找到,这时应用这些附加功能,就可以巧妙的解决问题。


4. 效果总结

2年来的软件编程的现场实践证明,GibbsCAM可有效的提高多轴多刀塔的多任务加工机床的生产效率,提高机床利用率及零件生产进度, 软件的同步处理实现了工序的优化,在加工条件允许的前提下,机床的两个(或3个)刀架同时处于工作状态,有效的缩短了加工时间,达到高效加工。总言之,GIbbsCAM在多任务机床中的应用,挖掘了多任务数控加工设备的潜能,机床的性能得到更大的发挥。