轉塔式數控沖床以其快速、高精度的柔性沖切加工系統和數控編程仿真技術對產品的精確預測的優點,近年來應用越來越廣泛。其特別適合于多品種、高精度、復雜零件中小批量生產。 轉塔式數控沖床是多工位的,加工板材時通過改變加工軌跡和更換沖頭來加工各種形狀的孔。它主要應用于加工設備面板、電器元件安裝板以及機柜上的各種大小不同、形狀各異的孔加工。 比如我所現有的日本AMADA 公司的PEGA-345 數控沖床,可以在轉盤上安裝58 種沖頭,變換沖頭只需旋轉轉盤即可。由此可見,數控加工的主要工作量主要是編制加工代碼的問題。 1 　編程分析 1. 1 　據國外統計,手工編程時,一個零件的編程時間與數控機床實際加工時間之比約為30∶1 ,而數控機床不能開動的原因中有20 %～30 %是由于加工程序一時編制不出的原因。例如我所某產品的導熱板,有18 種之多,每個零件處理圖紙、計算各種坐標數據、手工編程至少需要一天的時間,而實際的加工時間只需要3 min～5 min。 1. 2 　數控銑床、加工中心等都有比較完善的CAD/CAM 系統作為平臺,可以自動生成數控代碼。但是對于像AMADA 之類的數控沖床,只有簡單的數控編碼程序支持,而且大都是建立在MS - DOS 系統基礎上的,其代碼主要靠技術人員手工一步步編寫,甚至在編寫前還要做一系列的坐標計算。不但編程效率低而且容易出錯。 如我所1995 年隨機床的軟件為AMADA - 1E簡單手工編程軟件。 其運行模式如圖1 所示。 由于處于一種人工繪制展開圖、計算各項數據、手工輸入狀態,因而編程效率非常低;另外,文件管理系統有限,不便于貯存、管理、查詢程序文件。 特別是我所軍民品生產任務工作量大,品種繁多,如果不建立產品的程序文件數據庫,將會出現大量不必要的重復勞動。 1. 3 　這種局面的存在嚴重地制約了我所軍民品生產任務的需要,為進一步提高加工效率,縮短加工周期、提高加工精度,使先進的設備能更好的服務于科研生產,經過對市場上的數控沖床編程軟件充分地調研、分析、論證,我所于2002 年將AMADA - 1E編程系統升級為AMADA - 2D 編程系統。 其運行模式如圖2 所示。 它有以下優點: （1） 可以通過繪制展開圖,自動生成加工程序; （2） 由于避免了重復繪制零件展開圖、人工計算各項加工數據、手工編寫加工程序,編程效率大為提高; （3） 文件管理系統比較強大,便于貯存、管理、查詢程序文件。特別適合我所軍品生產任務工作量大、品種繁多的情況,避免了重復勞動。 2 　輔助編程分析 2. 1 　雖然AMADA - 2D 編程系統比起AMADA -1E 軟件有了很大的進步,但其仍有許多缺陷,不能很好地滿足實際生產的需要。 2. 1. 1 　AMADA - 2D 編程系統為一單機版編程系統,在有多名技術人員的情況下,形成一個“串行”編程系統,仍在很大程度上限制編程效率。 2. 1. 2 　對于AMADA - 2D 編程系統來說,編制程序的最主要的工作是如何很好地生成二維CAD 平面展開圖。 根據測試,繪制2D 平面展開圖的時間要占整個編程時間的3/ 4 之多。而對其CAM 后置處理,相對占用的時間要短的多。 AMADA - 2D 編程系統終究是一個編程軟件,其所具有的CAD 繪圖功能是極其有限,而且對于一般的工程技術人員來說是不熟悉的。 2. 2 　為了解決AMADA - 2D 編程系統的不足,經過長期的編程實踐,我發現AMADA - 2D 編程系統能夠通過DXF（Drawing Exchange File） 格式同其它應用軟件交換數據。 而AU TOCAD 作為一種CAD 軟件平臺,其具有用戶界面友好,繪圖功能強大和易于掌握的特點,深受廣大工程技術人員的喜愛。 由于CAD 本身精度可以達到0. 000 1 mm ,高精度的CAD 圖形從而保證了零件的高精度。我將AUTOCAD 與AMADA - 2D 編程系統的有機結合,搭建了如圖3 所示的編程系統,大大地提高了編程效率及程序的準確性。 2. 2. 1 　CAD 圖形的并行系統 不但編程人員可以并行地繪制CAD 展開圖,而且可以充分利用工藝及設計的CAD 圖形,如圖3 所示。由于展開圖的生成來自于多渠道,多環節,形成了CAD 圖形的“并行”系統,使得編程效率及正確性大為提高。 2. 2. 2 　充分應用AU TOCAD 強大的繪圖功能 利用AUTOCAD 強大的繪圖功能,可以針對特殊小型零件人工排樣,極大地節約材料及加工時間。雖然AMDAD - 2D 編程系統具有排版功能,但是對于特殊的零件,所具有的排樣功能并不能滿足實地的需求。如能與AUTOCAD 系統有機地結合,利用AUTOCAD 的一系列剪切、復制、對稱、陣列的操作,就能很方便地實現AMDAD - 2D 無法實現的功能。 2. 2. 3 　充分利用設計的CAD 圖形文件 以我所某產品的導熱板為例:用以前的手工編程的模式,編寫一個加工程序的時間約為一天,而且容易出錯,如采用AMADA - 2D 編程系統,由編程人員按加工定位圖,重新生成CAD 圖形,繪制圖形的時間約為1 h～2 h ,而生成程序的時間約為30min ,效率不高,且很難保證加工的準確性。如果能將設計的CAD 圖形與AMADA - 2D 編程系統充分地結合,借助設計的CAD 圖形,只需1 h ,就可以完成程序的編制,達到事半功倍的效果。 2. 2. 4 　利用AUTOCAD 繪制盒體類零件的展開圖 盒體類零件的數控編程,最重要的工作是如何快速、準確地生成二維的平面展開圖。傳統的工藝流程如圖4 所示。 在上述的環節中,一方面,由于在開目CAPP 中很難嚴格地按比例繪制零件圖形及展開圖,工藝人員一般所提供的僅僅是零件的展開示意圖,而用于數控編程的CAD 展開圖則必須是嚴格的、按比例繪制的CAD 圖形。另一方面,由于開目CAPP 與AUTOCAD 不能實現真正意義上的數據共享及圖形交換,不僅存在著工藝人員及數控編程人員的大量的、不必要的重復勞動,而且各環節并沒有很好的相互檢查的過程,使得出錯的幾率也成倍地增加。 充分地利用我所現有的辦公自動化,使設計、工藝以及數控編程人員能夠真正地實現數據共享。不但對編程效率會有一個很大的提高,而且各個環節的相互檢查,也能夠使設計、工藝以及編程人員的錯誤能夠及時地發現和糾正,如圖5 所示。 總之,只有將AMADA - 2D 編程系統與AUTOCAD 充分有效地結合,利用AUTOCAD 先進強大的CAD 平臺,發揮AMADA - 2D 編程系統先進合理的CAM 功能,才能夠快速、準確的編制數控加工程序,先進的設備才能更好地發揮作用,更好地服務于科研生產。 3 　編程實例 3. 1 　某產品導熱板的程序編制 通過局域網,調用設計的CAD 圖形,提取有用的實體信息,與AMADA - 2D 編程系統通過DXF文件進行數據交換,快速準確地完成了數控程序的編制。 這種編程辦法的實現,不僅是提高了加工效率,而且大大的降低了各個環節出錯的概率。提高了效率,保證了加工精度及準確性。我所各種產品的導熱板,不但生產任務多、而且周期要求緊。應用這種編程方法,不但保證了生產周期、而且保證了導熱板的一次交驗合格。兩年來、完成我所各種產品導熱板的數控程序的設計數百種之多。 3. 2 　小型零件的合理排樣 雖然,AMADA - 2D 編程系統具有排樣功能,但是對于一些外形特殊,如果還用AMADA - 2D 編程系統的排樣功能,就遠遠不能滿足生產實地的需要。 單純地利用AMADA - 2D 編程系統的排樣功能,在（500 mm ×240 mm） 板料上只能加工12 件零件,如圖6 所示。 首先利用AUTOCAD 的一系列剪切、復制、對稱、旋轉等命令的操作,將兩個零件合理套裁。再利用AMADA - 2D 編程系統生成加工程序,進行排樣,在（500 mm ×240 mm） 板料上就能加工18 件零件,如圖7 所示。 合理套裁后,不僅僅是提高了材料的利用率,而且降低了單件的加工時間,提高了模具使用壽命及加工效率。 其實、小型零件的合理排樣,應根據零件特點具體分析。有時將零件在AUTOCAD 中旋轉一定角度,再應用AMADA - 2D 生成程序,更為合理。如圖8 所示。 3. 3 　盒體類零件的AU TOCAD 輔助展開 通過我所現有的局域網,調用設計的CAD 三視圖如圖9 所示,在AUTOCAD 中,選取一個視圖為展開圖的基準面如圖10 所示,通過一系列剪切、復制、對稱、旋轉等命令的操作,工藝人員不但很容易繪制出零件的CAD 展開圖,而且在這個過程中,工藝人員對設計的圖形有一個比較詳細的檢查過程,使得設計的疏忽可以在第一時間發現并予以糾正。編程人員在應用工藝的零件展開圖編程以前,再次對零件圖紙以及零件展開圖校對,使得設計、工藝的錯誤及早地發現、保證了零件的合格性及生產周期。應用這種辦法生成的此零件的數控程序,經數控沖床實際加工,零件一次交驗合格。 本文主要針對AMDAD - 2D 編程系統的研究,指出只有將AMDAD - 2D 編程系統與AU TOCAD充分有效地結合, 利用AU TOCAD 先進強大的CAD 平臺,發揮AMADA - 2D 編程系統先進合理的CAM 功能,才能夠快速、準確地編制出數控加工程序,更好地服務于科研生產。 但是對于有些以坐標數據格式給出的零件,有時采用AMADA - 1E 手工編程軟件卻比較方便,有時甚至應用WINDOWS 的寫字板程序更為方便,因為單純地對文本文件的編輯,寫字板操作起來更為方便與快捷。編程人員應具體情況、具體對待,合理的利用軟件資源。