Space-E在高速加工中的应用与体会

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当今随着高速加工中心技术的成熟以及满足高速切削的刀具技术的进步，对CAD/CAM系统的要求越来越高。因此CAM工程师必须要考虑：如何能使CNC加工出来的工件达到高的表面质量和精度要求；如何能使高速CNC充分发挥效率，减少空切削刀路，尽量减少加工时间和刀具损耗；如何提高工程师的工作效率，使之能快速地编出安全性好可靠性高的高质量CNC程序。Space-E不但能满足上述要求，更成为伟易达电子厂保持自身的技术核心竞争力的有力支持。
) _' R' A6 k, b% Q伟易达电子厂是香港上市企业，主要是对北美洲、欧洲及亚洲地区出口有绳电话、无绳电话以及电子学习产品的大型企业，工模部有先进的数控加工设备，包括日本的MAKINO、OKUMA等加工中心。1991年引进计算机工作站开始使用CAD/CAM软件，先后拥有的软件有MASTERCAM、STRIM100、EUCLID等。
) o( R' |! U, S% L% j) u2000年，针对高速加工编程性能对多个当今流行的CAD/CAM软件进行了考察评估，其中Space-E软件是日本日立造船信息系统株式会社开发的CAD/CAM系统软件，其独特的模型精度提高算法、圆弧插补式的生成程式的算法以及智能化的刀路生成功能可很好地满足对高速加工的要求。经过细致的测试和多方面的比较，该厂最终引进了Space-E软件。
在众多的CAM软件中，Space-E是能满足上述要求的优秀CAD/CAM软件之一，与使用过的CAD/CAM软件比较，有以下几点Space-E 的应用体会。
: O/ b3 L- ~# y5 Q1.Space-E能提高加工对象的精度，更能达到高速加工的目的
/ p% Z! l( [  ]0 V9 r! D. H4 Q/ u/ fSpace-E采用独特的数字逼近方程计算方式，可以对实体或曲面进行精度提升，从而实现高精度的加工。这点在实际高速加工中的作用非常大，我们原来在利用传统加工软件进行加工时，加工精度取决于模型设计的精度，经常会碰到由于曲面精度不高时模具加工表面出现格子纹等问题。利用SPACE-E的精度提升功能，则可方便地解决以上问题，如图1所示。很多软件供应商在强调高速加工时，只是强调高速加工方式方法的多样性，对精度不高的曲面模型加工则束手无策。
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a) 精度为0.1 b) 精度为0.01 c) 精度为0.001
图1 不同精度的曲面   杭州服装批发
2.Space-E采用圆弧插补算法，加工程序短，更能适应高速加工
Space-E采用最新的圆弧曲线拟合技术，采用圆弧插补方式生成NC加工数据，其数据量只有传统软件采用直线插补方式生成的的NC数据的1/5至1/20，可以充分解决高速加工时，由于机床对大量NC数据处理速度和传输速度不够所带来的一系列问题，如高速加工中心等待数据而使加工速度减慢或停顿，加工表面出现震纹，加工负荷不均匀导致断刀等现象。
3.Space-E可方便地实现CNC加工工艺的标准化
0 \$ p3 h8 M% {) q: sSpace-E的CAM用户界面非常简单易学，让初学者可以轻松掌握。传统的CAM系统对编程人员有较高的要求：既要完全了解每一个加工参数的含义和设置方法，还要有很高的使用技巧。在编制加工工艺中，加工方法的选择，加工顺序的编排至关重要，即使有最好的CAM软件，如果方法选用不当，也不会有好的加工效果。这就要求工程师要了解不同的加工材料和不同的工件形状所适用的加工工艺，而刀具的选择和加工参数的设置更需要长期的经验积累。而Space-E可以针对不同的加工材料、不同的形状分类编制不同的加工模板，实现加工工艺的标准化。工程师可以根据实际情况选用最适合的加工模板，有效提高加工的效率与可靠性，也便于加工工艺参数以及技术的递延，即使是经验不足的编程人员也可以编出较好的加工工艺并可选用较合理的切削参数。　　　　
4.Space-E可方便地实现高速加工中心的高效率加工
高速加工要求很高的切削平稳性，避免刀路轨迹转弯处的尖角，如果存在这些尖角，在高速运行中机床由于惯性作用而使得拐角处的实际运行轨迹变形，就会降低CNC的加工精度。为了解决此问题，有的高速加工中心生产商在控制器中增加了预览功能，在刀路轨迹尖角转弯时会提前降低进给率，在转弯后再提高进给率，这样虽然能避免由于机床的惯性作用产生的变形，但会大大降低CNC的切削效率。在切削拐角时，Space-E的多种加工方法都可以在刀路的转角处加圆角（见图2），这样加工时CNC既可以保持高的进给率，又克服了惯性变形，从而达到更好的表面效果，发挥CNC的高效加工性能。

图2 在刀路转角处加圆角
; R# T" ^0 ~: `+ w0 bSpace-E 有多种进退刀方式可以选择，如垂直、斜线、螺旋及空切削、子空切削等，我们可以根据需要选择最合适的方式使切削更平稳顺畅，保证高速切削的顺利完成。
0 y" a  n; Q: ^5.Space-E编程加工方法多，智能化高
Space-E 有多达26种加工方法供用户根据不同情况加工选用，其中一些智能化的功能可大大提高CAM工程师的编程效率，比如平行线扫描加工。这种加工方法在大多数加工软件中都可以见到，但是与众不同的是，Space-E可以智能化地对刀路比较稀疏的区域换角度补充加工，如图3所示。
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; _2 F( e7 V: Q6 H' l图3 智能化加工功能
Space-E的智能化的清角算法也非常优秀，它可以根据上一把刀自动计算出所残留的余量，然后通过从外向内慢慢逼近的方式逐渐切掉多余的材料，既避免了空刀，又可以使刀具的切削量保持均匀，更适合高速切削，而普通的CAM软件通常由于局部的切削量太大而迫使无法高速切削。
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图4 智能化的清角算法
6.Space-E编程方便，安全性好
- |  N. s7 \: k8 `( J8 S8 D该软件提供了多种安全保障功能，方便用户安全检查，比如实际刀长计算功能。Space-E可以计算实际所需的最短夹刀长度，这样可以解决我们在使用小刀具时所遇到的难以判断夹持长度的问题，避免由于装刀过长而产生的一些加工缺陷。Space-E 还可以根据CAM工程师所定义的刀具自动去掉刀头与工件产生碰撞干涉的部分刀路轨迹。在高速加工中经常会使用小直径刀具，该功能可以使小直径刀具充分发挥作用。
* z& W* ?: L2 f- r8 Q; H! g  |Space-E刀路仿真操作方便快捷。在加工工艺编程过程中，过切检查非常重要，一旦出错，经常会造成严重的后果。Space-E 的刀路仿真可以模拟加工过程，并可以将加工结果同实际模型相对比，还可以进行刀具的干涉检查，有助于提高加工过程的安全性控制。
7.Space-E编程快捷，效率高
Space-E提供批处理功能和网络远程计算功能，可有效提高工程师的效率。这样工程师可将计算时间比较长的程序留在夜间进行计算或者转至公用机计算，从而最大限度地减少等待的时间，使工程师有更多的时间对加工工艺进行优化处理，以达到最好的加工效果。
" V) f; ~1 l# @Space-E的刀路裁剪和编辑功能强大，CAM工程师可以随心所欲地在已做好的刀路轨迹中裁剪掉不太理想的刀路轨迹。通过裁剪可以尽量减少走空刀的现象，提高加工效率。裁剪功能也可以用于对工件的局部加工和修改；刀路的编辑功能如对刀具轨迹的镜像、复制、旋转等操作可在加工多个同样形状的部位时大大缩短计算时间。
% r; r8 y$ V  ^1 ?一套优秀的CAD/CAM软件不仅可以大大提升工程师的效率，也可以充分发挥数控加工中心的效率与精度，从而达到提高公司的生产竞争力。在引进该软件之后，大大缓解了CAM工程师的压力，CNC资源的瓶颈问题亦得到了缓解，不仅产品加工质量得到了改善而且还大大节约了加工费用，仅CNC刀具一项就节约费用40%。
& M0 ?; o+ f( D" R2 ?1 n社会在进步，产品生命周期亦越来越短，生产、生活节奏在加快，人才的流动亦呈加速趋势。一家公司要保证长盛不衰，就要面对不断提高产品质量、不断缩短生产周期和技术人员快速流动的现实，保持自身的技术核心竞争力的关键就是要使公司保持足够的技术沉淀。除了在技术管理上的措施外也需要更好的系统工具帮助公司实现上述目标，Space-E不失为一套能够提供CAD/CAM技术支持的优秀软件。
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