李鐵鋼

（沈陽工程學院 機械學院，沈陽 110136）

0 引言

隨著電子工業(yè)產(chǎn)品向多功能、小型化和重量輕的發(fā)展，制造產(chǎn)品的模具日益精密化，模具的復雜高精形狀需要用電火花成形機床來加工。電火花機床所用的電極是高精度模具制造的關鍵，一般單個電極的尺寸小，加工時間短，模具制造所用電極的品種數(shù)量多，需要利用CAM軟件編制數(shù)控加工程序，編程操作枯燥繁瑣，容易出錯，導致電極報廢，迫切需要研制電極加工自動化編程系統(tǒng)，提高編程效率和保證產(chǎn)品質量。

本文研究的電極加工精度為0.001，為消除毛刺對加工放電性能的影響，對成品需要進行光學表面質量檢測。廣州大學的張斐等利用宏和VB等二次開發(fā)工具，研究了基于POWERMILL的模具電極自動編程[1~3]，UG下也有利用OPEN C++等開發(fā)的進玉通用電極加工外掛系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)對高精電極加工不適用，且系統(tǒng)只能使用其CAD模型數(shù)據(jù)，對其他CAM軟件的電極數(shù)據(jù)轉換將帶來誤差。

Edgecam是由英國Vero公司開發(fā)的智能數(shù)控編程系統(tǒng)，主要應用于數(shù)控銑、數(shù)控車、數(shù)控線切割以及車銑復合加工等領域[4]，客戶數(shù)量居于獨立的CAM軟件前列，可讀取所有CAM軟件的CAD數(shù)據(jù)，具有完善的客戶二次開發(fā)工具，可定制復雜功能，適合開發(fā)自動化的編程系統(tǒng)。

本文開發(fā)了基于Edgecam基于模具電極數(shù)控加工自動化編程系統(tǒng)，研究了特征識別、數(shù)據(jù)庫連接、界面定制和特征編程等關鍵技術。

1 關鍵技術及實現(xiàn)方法

1.1 系統(tǒng)設計及功能實現(xiàn)

電極材料為紫銅，設計數(shù)據(jù)為其它CAM數(shù)據(jù)文件，將電極按結構特征分類如圖1所示。

圖1 電極結構特征分類

結合加工工藝特點，歸納出制造特征，構造加工模板，系統(tǒng)功能設計如圖2所示。

1.2 特征識別

電極的輸入模型為實體文件，通用工藝是：頂面粗加工→基座粗加工→基座精加工→基座去毛刺→開槽電→極柱半精加工→頂面精加工→倒角和倒圓精加工→電極柱精加工→去毛刺。特征識別是智能加工的基礎，直壁平頂電極的特征識別流程如圖3所示。

圖2 系統(tǒng)功能設計

圖3 特征識別流程

1.3 數(shù)據(jù)庫連接

為提高效率，電極加工采用自動換刀方法，刀具的數(shù)據(jù)包括刀具類型、直徑、底角半徑、轉速、進給和下刀速度。加工的切削深度和余量等工藝參數(shù)需要根據(jù)特征情況自動選用。采用Edgecam自帶的SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，采用ADO.NET組件訪問數(shù)據(jù)庫，查詢和修改數(shù)據(jù)。

1.4 界面設計

Edgecam具有豐富的用戶界面開發(fā)定制功能，可以利用MASK定制、PCI（Programming Command Interface）、PDI（Programming Development Interface）二次開發(fā)語言和C++、J++、VB.NET等語言編程設計界面。本系統(tǒng)采用PCI設計的界面如圖4所示。

1.5 基于特征的數(shù)控編程

基于特征編程首先創(chuàng)建加工工序，建立編程坐標系，選擇Z=0平面平行于電極基面，原點在零件實體的上頂面中心，X軸平行于基面最長的輪廓邊，Z軸垂直于基面。而后按元特征加工，所有電極都需要進行基座開粗，且刀具使用Φ8和Φ6兩種規(guī)格，首先頂面Φ8刀具面銑加工，毛坯側面Φ8刀具輪廓銑加工，電極柱面最大外輪廓Φ8刀具輪廓銑加工，而后向內輪廓過切0.002去毛刺加工。

針對不同的電極特征需要對特征加工方法進行組合，以開槽為例說明程序編制。所有類電極都有槽，槽為電極與電機的部分，槽分X向槽和Y向槽，將槽的中心線與X軸平行的槽定義為X向槽，與Y軸平行的槽定義為Y向槽。槽的加工規(guī)則如下：1) X向槽先于Y向槽加工；2) 每類槽加工完成后再加工另一類；3) 每類槽盡量選擇規(guī)格相同的刀具加工；4) 槽加工分槽中心線的鍵槽銑和沿槽兩邊分別輪廓銑兩種方式；5) 槽加工的深度方向步進加工，步進值通常為0.1毫米；6) 多槽排序加工時，由坐標軸的負向向正向漸進加工；7) 當每類槽寬有小于0.5的槽，而最大的槽寬大于5倍最小槽寬時，加工最大槽寬時應該更換直徑大的刀具以提高質量和效率[5]。

編制程序時，首先使層101唯一可見，初始化位置句柄，將要加工的幾何元素數(shù)字化緩存，而后通過數(shù)據(jù)庫設置修改符變量，也可以交互輸入信息，選擇參數(shù)，最后執(zhí)行命令，生成CAM操作，部分PCI和PDI程序如圖5所示。

圖5 部分程序

2 應用實例

某平頂直側壁電極一鍵加工選用的機床為瑞士GF阿奇夏米爾高速銑削加工中心MIKRON HSM 400 LP，加工參數(shù)如表1所示。

表1 加工參數(shù)

編程后的Edgecam加工結果如圖6所示。

從結果看，整個編程輸入和程序生成過程為2分鐘，生成的CAM工序有46個操作步驟，如果不使用本系統(tǒng)，對一個熟練編程操作的工程師，其編程時間大約為10分鐘，節(jié)約50%的時間，提高了編程效率。將加工程序利用CIMCOEDIT仿真，仿真結果如圖7所示，經(jīng)過實際切削加工，得到了合格的零件。驗證了系統(tǒng)設計的正確。

圖6 加工結果界面

圖7 仿真加工

3 結論

利用Edgecam軟件開發(fā)了模具電極數(shù)控銑自動化編程系統(tǒng)，重點論述了特征識別、界面設計、圖形處理、坐標變換和后置處理等關鍵技術，完成了系統(tǒng)的開發(fā)并加工出了合格的產(chǎn)品，為其他機床的智能編程提供了借鑒作用。

[1]楊曉琴,陶建華,劉曉初,等.面向電極加工的數(shù)控自動編程系統(tǒng)的開發(fā)[J].機床與液壓,2011,39(6):12-15.

[2]張斐,陶建華,劉曉初,等.基于POWERMILL的模具電極數(shù)控加工編程系統(tǒng)設計[J].機床與液壓,2010,38(12):24-26.

[3]韓慶瑤,韓芝龍,路世強.基于EdgeCAM的數(shù)控加工技術在模具加工中的應用[J].機床與液壓,2009,37(6):214-216.

[4]李鐵鋼.5-基于VERICUT的結構件數(shù)控加工仿真研究[J].煤礦機械,2009,30(8):109-111.

[5]YUNqing Rao,Gang Huang,Peigen Li,et al.An integrated manufacturing information system for mass sheet metal cutting [J].Int J Adv Manuf Technol,2007,33:436-448.