• 官方微信

    CA800二维码微平台 大视野

  • 工控头条

    CA800二维码工控头条App

当前位置:自动化网>自动化新闻>行业资讯>数控铣削加工宏程序与CAD/CAM软件生成程序的加工性能对比

数控铣削加工宏程序与CAD/CAM软件生成程序的加工性能对比

发布时间:2008-06-09 来源:中国自动化网 类型:行业资讯 人浏览
关键字:

软件 程序

导  读:

  任何数控加工只要能够用宏程序完整地表达,即使再复杂,其程序篇幅都非常有限,可以说任何一个比较合理、优化的宏程序,极少会超过60行,换算成字节数,至多不过2KB。一方面,宏程序天生短小精悍,即使是最廉价的机床数控系统,其内部程序存储空间再小也会有个10KB左右(FANUC 0i系统的标准配置一般为128KB或256KB,其他常见的数控系统也与此大体相仿),完全容纳得下任何“庞大”的宏程序,因此根本无需考虑机床与外部电脑的传输速度对实际加工速度的影响(事实上还没有什么数控系统或DNC软件支持以DNC方式运行宏程序来进行在线加工)。

  另一方面,为了对复杂的加工运动进行描述,宏程序必然会最大限度地使用数控系统内部的各种指令代码,例如直线插补G01指令、圆弧(螺旋)插补G02/G03指令等,因此机床在执行宏程序时,数控系统的计算机可以直接进行插补运算,运算速度极快,伺服电动机响应快,机床反应迅速,加工效率极高。

  而对于CAD/CAM软件生成的程序,情况则要复杂得多!下面笔者将结合自己多年使用CAD/CAM软件的心得与经验,对此进行比较深入、详细的阐述。

  首先,CAD/CAM软件生成的程序通常都比较大,非常容易就突破机床数控系统内部程序存储空问的限制(通俗地说就是系统装不下程序),因此一般来说,除了相对简单的孔系加工、二维轮廓或口袋加工以外,其余绝大部分程序都不得不以DNC方式进行在线加工,显然机床与电脑之间的传输速度成为了影响加工速度的第一个“瓶颈”因素。除了那些机床系统内置硬盘、或机床与电脑之间以FDDI、以太网等形式进行组网的新型数控机床(主要是高速加工机床)之外,目前凡是运用CAD/CAM软件进行数控编程的数控铣/加工中心绝大多数都是通过RS232口的串口通信来实现DNC在线加工的。

  绝大多数主流的中档数控系统,如FANUC 0M、0i,三菱M52、M64,西门子8021)、810D等,系统所支持的RS232口最大传输速度(即波特率Baud rate)基本上都是19200,而大多数DNC软件(如V24,PCIN,AIC等)支持的最大波特率多数也不过红19200~38400,即使在19200的波特率下工作,当计算精度较高、进给速度,值又较大(如F1800~F2500)时,程序传输速度往往还是;跟不上机床的节拍,在实际加工中可以看到机床的进给;运动有明显的断续、迟滞,对于FANUC系统,即使打开DNC缓冲,或设置C51.1参数,也难以有大的改观。

  经验证明,由于RS232口通信抗干扰能力有限,其传输效果实际上还涉及到传输线是否屏蔽良好、是否长度适中、机床与电脑两端接地是否良好等,波特率越高,传输越不稳定,实际中往往被迫限制在9600甚至更低,如此一来DNC在线方式下的加工效率更打折扣。

  其次,从用户使用的层面上说,使用CAD/CAM软件来生成刀路及程序是非常容易的事,但是剖析CAD/CAM软件计算刀路的原理,就知道它存存一定的弊端。在CAD/CAM软什中,无论构造规则或不规则的曲面,都有一个数学运算的过程,也必然存在着计算的误差和处理,而在对其生成三维加工刀路时,软件是根据你选择的加工方式、设定的加工参数,并结合所设定的加工误差(或称为曲面的计算精度),使刀具与加工表面接触点(相交点或相切点)逐点移动完成加工,从本质上看,其实就是在允许的误差值范围内沿每条路径用直线去逼近曲面的过程。

  这样任意曲面自然都能对付,而且也是完全合理的做法,但是在加工规则曲面如球面时,工艺上就出现了一些问题。由于CAD/CAM软件构造曲面的底层数学模型所限,也由于CAD/CAM软件对曲面生成刀路的逼近原理所限,在走事实上真正的整圆或圆弧时,软件无法智能地判断这里其实是“真正的整圆或圆弧”,生成的程序并不是G02/G03指令,而是G01逐点逼近形成的“圆”——可以想象为用正N边形去逼近一个圆,只不过这个N非常巨大而已。如果整圆或圆弧是座落在G18或G19平面内,更加没有机会生成G02/G03指令。这也正能解释为什么CAD/CAM软件生成的程序“天生”就庞大无比。程序执行时,相邻的每两个逼近点之间数控系统都要进行直线插补运算,系统的计算机工作量巨大,反映到机床上,必然表现为运动迟钝、不连贯。
如下图所示,表面上看起来都是同样的半球,但是在CAD时其实是有多种不同的建模方法,图1是把ZX平面内的一段1/4圆弧作为母线,以Z轴为轴线旋转360º得出的半球曲面;图2是把XY平面内的一段1/2圆弧作为母线,以X轴为轴线旋转180º得出的半球曲面。即使是采用实体造型(如Pro/E、SolidWorks之类),在其底层草图构造的数学机理上,也有类似的差别。

  由此可以看出,两种情况下构成半球曲而的UV流线是截然不同的,各种CAD/CAM软件在生成半球曲面精加工的刀路时,也必然存在差别。简单地说,即使是被业界普遍认为是最杰出的数控编程软件之一的Cima-tron软件,也只有在极少数情况下(如下面的图1),并以Surmill方式(类似与Mastercam中的曲面流线加工)加工,Cimatron软件才能判断出这里其实是“真正的整圆”,生成的刀路轨迹本身才是“真正的整圆”,后处理出来的程序才都足主要由G02/G03指令构成。如果使用srfpkt、3D_step等其他走刀方式,则绝对都是用G01逼近的结果。

  再举另外一个很简单的例子,例如用铣刀以螺旋方式加工内圆孔,使用宏程序不仅程序非常短,区区20行都不到!而且机床实际运行时进给速度f=2000mm/min都可以保持非常均匀、快速的螺旋运动;而在Cimatron软件中,即使通过使用外部用户功能user中的helicprf,虽然也可以生成相似的刀路,但是刀路是根据给定的误差值(通常给0.01)用G01逐段逼近的,程序字节数根本就是比宏程序大两个数量级,而且即使把整个程序都存人到机床的控制器中,机床实际运行时速度根本上不去,在F600以下还不明显,如果F值打到F1200左右,就可以看到机床在明显的“颤抖”。

  对于数控系统支持NURBS曲线插补的高速机床来说,如果使用拥有高速加工功能的CAD/CAM软件来配合编程,当然没有太大的问题;但是对于绝大多数的数控系统来说始终都是问题。

  其实CAD/CAM软件厂商也不可能没有意识到这个问题,事实上,各个CAD/CAM软件也捉供了一些其他途径来对此加以改善,但都不是在根本上解决先天性的问题,而是在“后天”的环节上做文章。众所周知,CAD/CAM软件进行编程的原理是首先生成一个仅包含纯粹几何意义的刀位点文件(即刀路轨迹),这个过程对于使用者来说往往是后台的、不透明的,例如Pro/E的CL文件(Cutter Location File)、UG的CLF文件、Mastercam的NCI文件,Cimatron的APT文件等,然后要经过一道非常重要的环节即后处理,才能生成真证的程序。

  CAD/CAM软件所能做的,就是在不改变刀位点文件(即用G01直线逼近曲线的刀路轨迹)的前提下,在后处理上做文章。例如Mastercam软件后处理的环节中,允许使用者设定最小半径值和最大半径值来生成G02/G03指令,其实就是用G02/G03来逼近(准确地说应是“拟合”)相邻的若干段直线段,以达到减少程序字节,提高机床实际运行速度的目的。

  而Cimatron软件也是采用相似的做法,即使用者不用通常使用的GPP后处理,而是用另外一个非常专业的后处理软件IMs,这是个第三方软件,可以外挂在众多的知名CAD/CAM软件上运行,使用者可以根据自己的需要度身订作,设置最适合自己的后处理选项,不过一般的软件用户很少拥有运行IMS软件的权限。笔者曾经在2002年专门针对Cimatron软件的GPP和IMS两种后处理进行研究,并在一家台资模具厂进行实际加工测试和评估,撰。写过一篇内部文章,结论是:改善较大,但不能从根本上解决。

  在后处理上做文章有一个根本的弊端:它并没有改变、改良或优化刀路轨迹本身,只是增加了一个“二次逼近”的计算过程,必然会导致额外的误差积累,也不可能从根本上解决问题。

 


本文地址:http://www.ca800.com/news/d_1nrusj6oaoems.html

拷贝地址

上一篇:华海采用电子测长贮纬方式的技改项目填补了国内纺机空白

下一篇:德国机床工业成功的经验

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与中国自动化网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容!来源网络如有误有侵权则删。

相关新闻
软件 程序
  • 欧姆龙耐环境远程终端NXR系列:为行业客户提供更高价值

    IO-Link赋予了精细焊接设备可靠的数据传输功能,可实现装置的信息化,从而缩减调试及维护工时,保障焊接工序的稳定性。此外,开放兼容和即插即用的特性,简化了各种设备集成,并提供诊断功能。因此,IO-Link技术广受汽车行业和锂电池厂商青睐。软件,旋转,通信,新能源汽车,欧姆龙,耐环境远程终端NXR,

  • 欧姆龙耐环境远程终端NXR系列:为行业客户提供更高价值

    IO-Link赋予了精细焊接设备可靠的数据传输功能,可实现装置的信息化,从而缩减调试及维护工时,保障焊接工序的稳定性。此外,开放兼容和即插即用的特性,简化了各种设备集成,并提供诊断功能。因此,IO-Link技术广受汽车行业和锂电池厂商青睐。软件,旋转,通信,新能源汽车,欧姆龙,耐环境远程终端NXR,

  • 欧姆龙与上海市交通运输行业协会交通设施分会交流活动成功举办

    欧姆龙自动化(中国)有限公司(以下简称“欧姆龙”)与上海市交通运输行业协会交通设施分会(以下简称“上交协分会”)交流活动成功举办。活动以“交通数字转型”为主题,上交协分会会长徐力平率会员企业代表到访欧姆龙参观交流,双方就如何推动交通运输行业数字化转型及技术创新等问题进行了深入探讨。软件,智能化,

  • 欧姆龙与上海市交通运输行业协会交通设施分会交流活动成功举办

    欧姆龙自动化(中国)有限公司(以下简称“欧姆龙”)与上海市交通运输行业协会交通设施分会(以下简称“上交协分会”)交流活动成功举办。活动以“交通数字转型”为主题,上交协分会会长徐力平率会员企业代表到访欧姆龙参观交流,双方就如何推动交通运输行业数字化转型及技术创新等问题进行了深入探讨。软件,智能化,

  • 泓格云端数据可视化解决方案在太阳能发电站监测的应用

    使用泓格WISE系列智能边缘运算控制器,利用4G无线通信方式将泰国普吉岛与其周围32个离岛的太阳能发电站收集的数据,传输至普吉岛的监测中心,并通过泓格的IoTstar设备管理软件,从远程监控与管理太阳能发电站的状态,通过数据的呈现,也能提供管理者作为发电站预知保养的参考指标。云端数据,

  • 智能网联驾驶测试与评价工业和信息化部重点实验室“车载智能计算基础平台参考架构2.0研讨会”圆满结束

    近日,智能网联驾驶测试与评价工业和信息化部重点实验室在北京市召开“车载智能计算基础平台参考架构2.0专家研讨会”,本次会议由智能网联驾驶测试与评价工业和信息化部重点实验室、中国软件评测中心(工业和信息化部软件与集成电路促进中心)、国家智能网联汽车创新中心主办,北京经纬恒润科技股份有限公司承办。智能化,

  • 相约2023工博会 | MECHATROLINK协会参展预告

    作为工博会多年的参展商,MECHATROLINK协会今年将再次携手多家会员企业,亮相今年的工博会自动化展。为了重点展示新时代工业控制网络,此次特地从日本带来了多件展品。我们将重点展示如何实现智能工厂的核心技术——MECHATROLINK-4总线和可以将传感器以及I/O设备连接进智能工厂网络的Σ-LINKⅡ的相关展品。Link,软件,智能

  • 经纬恒润汽车电子研发新成果亮相重庆智博会

    2023年9月4日到6日,以“智汇八方,博采众长”为主题的2023中国国际智能产业博览会(简称“2023智博会”)在重庆国际博览中心举办。经纬恒润携智能座舱、智能驾驶、新能源等领域的最新汽车电子产品和研发技术,以及国产汽车工业系列软件硬核亮相,吸引了众多参会观众的驻足。新能源汽车,

  • “抢票”为什么这么难?“黄牛”团伙开发自动化抢票软件

    “网络抢购软件是指针对特定业务(如机票、演唱会门票、抢红包、秒杀促销)编写的自动化程序,模拟正常用户操作(如买票)自动化、批量化的提交请求。因为软件的全自动化特点,其运行速度和大规模并行能力远超过人工,且可以日夜不停地刷票,所以可以在第一时间大量获取余票信息并下单。”祝建跃说。

  • 自动化毕业生刘鹏飞:一年为富士康节约成本300万余元

    在富士康,刘鹏飞先后从事过线切割机床操作、线切割加工程序编写、模具开发等工作。经过不断的研究实验,他们将一片刀具的成本降低至0.07元,一年下来为公司节约成本300万余元。

  • 3D打印技术将颠覆9行业 机器人建筑学位列其中

    顶级3D建模、设计应用以及123D设计(可用于PC、Mac、iPhone与iPad,或通过网络应用程序使用)等软件的出现,也令许多人能在自己社区附近使用3D打印技术。许多企业家认为3D打印技术将在未来数年内呈爆发式发展,为此他们向这个有利可图的市场下重注,包括在各处开放3D打印市场和服务中心等。

  • 研华3.5”PCM-9376 SBC对传统PC/104 (ISA)的支持已延长至2020年

    研华3.5”PCM-9376 SBC对传统PC/104 (ISA)的支持已延长至2020年内置传统接口与智能管理实用程序

  • 先进的BHA程序优化定向钻井

    对井底钻具组合(BHA)进行模拟往往是成功完成定向钻井作业的一个重要因素。先进的BHA开发程序能够对许多关键的钻井特性进行优化。    哈里伯顿斯派里钻井服务公司首次应用以鲁宾斯基方程式为基础的一般算法对井底钻具组合进行最新程序开发。与常规以有限元法为基础的程序相比,新算法更具灵活性和精确性。 

  • 新电脑程序可利用X光检查骨质疏松

       据报道,一个国际专家小组日前报告说,研究人员开发了一种电脑程序,可在常规X光片上对颌骨密度进行分析,并将可疑数据告知医生,从而检查出骨质疏松症。这种方法可能意味着,女性骨质疏松常规检查将变得更加简便,而且价格更便宜。     报道说,以曼彻斯特大学休·德夫林教授为首的研究人

  • 意Matec公司推出可编程序双针筒自动袜机

       意大利Matec公司生产的单系统双针筒自动织袜机PerfectTOE,可编织罗纹或双反面组织的闭口袜头袜子。据悉,PerfectTOE采用无刷电机,速度可程序控制,生产袜头和袜跟时往复运动可变化;编织不同的罗纹罗口和双反面组织时利用单磁性系统进行单针选针,在下针筒上可编织集圈组织。PerfectTOE无挑针器,利用

  • 独山子石化公司乙烯厂电气自编程序助生产

      从今年2月起,独山子石化公司乙烯厂电气车间开展巡检记录网上查活动,技术人员只要打开车间网页,班组的巡检记录、生产信息、现场动态便可及时了解和掌握。这项活动既方便了员工之间的沟通,也加强了班组之间的交流了解,又便于领导及时全面地掌握一线的生产动态,同时为记录的查询、调阅和保存提供了方便。 

更多精彩信息看点 请扫描以下二维码