ProCAM下数控冲编程实例

　　随着计算机技术的发展，各种数控技术被广泛应用于钣金件加工过程，其中数控冲技术就是重要的一环，而数控冲编程的好坏对数控冲床的使用、生产效率和板材利用率的提高、钣金件的质量等都有着至关重要的影响，本文以CAD/CAM系统软件ProCAM为平台介绍数控冲编程。
ProCAM是基于Windows下的二维冲加工系统，它用图形化界面定义工艺路线，当零件所有加工路线被给定后，就可进行后置处理了，进而生成NC加工程序和刀具文件。
一、CAD中作零件图
　　打开ProCAM2D软件，就直接进入了CAD系统。在CAD中，先画出要编程的零件图形，这是CAD/CAM中软件编程的第一步。对于已有的零件设计展开图形，只需将图形文件类型和格式转换成CAD/CAM系统可接受的文件类型和1:1的比例，即可直接调用，进入下一步CAM系统中铺模。
对于规则零件，如电气安装板等，CAD/CAM可同时切换进行，即边画图边铺模，甚至有些不用在CAD中作图，便可直接在CAM中用孔的中心坐标图形化定义模具位置进行铺模。CAD中画好图形后，不要进行CAD图形排样，排样最好是在CAM中铺好模具后将CAM模型作为整体进行排样处理。
接下来，按CAM按钮，系统便从CAD中进入CAM系统。进入CAM时，需要根据实际使用的数控机床，选择后处理器（或称控制系统），这一点至关重要，不能选错。
二、CAM中铺模、排样
　　这一步，是CAD/CAM编程过程中的重点。数控冲编程，关键在于铺模，即选择适当的模具，图形化地确定适当的冲裁工艺路线。铺模有手动铺模、自动铺模及手动和自动相结合铺模三种方式，也就是通常所说的手动编程、自动编程和半自动编程。
　　铺模之前，我们首先根据零件的尺寸精度、规格大小及铗钳位置等来确定，是冲裁零件的整个内外轮廓，还是只冲部分内外轮廓，或不冲外轮廓。熟练后，这一点很快就可以确定了。其次，建立模具库Tool Library，将常用的模具及其装载方式设置成标准模具文件Tool Files（如Punch Tools转塔模具清单文件）并保存起来，在实际工作中可省去重复定义常用模具的步骤。如以处理器名称附上*.ptf 后缀保存模具文件，进入CAM系统打开相应的后处理控制系统时，该标准模具库自动打开，即可直接调用模具。当然，也可以每加工一个零件直接在转塔中定义模具。
1. 手动编程
　　编程员调用适当模具，手工沿CAD图形内外轮廓插入模具冲裁路径，CAM中系统允许手工插入单冲点、线形、弧形、圆形及窗口模具路径等。
　　手动编程的关键是，确定模具沿工件轮廓线的内侧还是外侧走，即模具偏置补偿(Tool 　　Componsation)问题。确定偏移量( Offset )，通过冲裁方向定义模具插入实体的Right边、Left边还是Center，进行Right offset、Left offset、Center offset和End Compensation(终点补偿)、No Compensation(无补偿)、Reference Compensation(参照补偿)等。
在冲裁铺模时，要考虑冲裁工艺性和工件刚性强度来加冲工艺孔和选择恰当冲裁顺序，如先冲内部后冲外部、先冲小孔后冲大孔等。在冲裁复杂较大板材时，要调用较多模具，鉴于实际模具数量、规格大小、机床转塔旋转工位的限制，我们最好在铺模前做好整体全局考虑，以免铺模中途出现麻烦。对于加工超长板材，需重新定位冲裁的工件，手动铺模时应考虑重新定位的位置。
2. 自动编程
　　进入CAM系统后，调用冲模适配命令(Toolfit)，系统可对转塔文件和模具库文件进行搜索，自动调用适当模具，自动计算冲加工顺序，然后插入CAM实体进行自动铺模来完成加工各种工件。这里关键是选择恰当的Inside Toolfit (对内冲模适配)和Outside Toolfit (对外冲模适配)，让系统能判别哪些实体组成工件的外部边，而哪些实体组成工件的内部边，以便让系统确定哪些边要加工。
自动编程重点是，设定正确的InforBar信息栏中的冲模适配参数及Punch parameters (冲压参数)，如可使用冲模尺寸的最小或最大准许值、最优冲模宽度、最佳扁平度和最佳圆度、较优冲模尺寸、或最大过切参数、最小拱起值、Pitch ( 节距)等，当然可用缺省( default )值，但不一定是最优化的。
　　自动适配时，干涉检查(Interference Checking)和冲模步进(Step Tools)也很重要。干涉检查，是指系统对模具适配实体进行检查，看是否有过切。如有过切，将选用其他模具。如未找到合适模具，系统不对干涉部位进行冲模适配。冲模步进命令，对工件的每一实体一步步地冲模适配时，显示用于该实体的几种冲模和冲模轨迹选项，以便编程人员选择最佳冲模适配。
3. 半自动编程
　　由于自动铺模的局限性和其他一些理由，自动铺模有时很难得到最佳冲模适配，我们可以结合运用手动铺模和自动铺模来完成工件CAM模型的图形化定义，实现半自动编程。
　　在冲加工过程中，如果我们不想插入过多的M00暂停指令来取走工件或余料的话，这里有一个很重要的技巧——插入微联接。微联接有角微连接和单边微连接两种。角微连接用于定义两边连接处，即尖角处的微连接；单边微连接定义实体(边)单侧的微联接。由于微联接仅能够在端点处插入，所以可在CAD图形作好后，在欲附加单边微连接处打断CAD中图素，插入微连接。微连接的类型和尺寸可在CAD系统中用形状函数(Shape)定义，然后使用Insert Point 命令在想设微连接的直线端点处插入合适的Micro Joint(微连接)。
4. CAM模型的排样
　　为了提高生产效率和原材料利用率，减少不必要的材料浪费，对较小和冲加工中必须增设夹位的零件，我们可以利用系统中的镜像、对称、矩阵排列和拷贝等功能进行CAM模型的排样、工件套工件处理(俗称套料处理)。排样冲裁形式可采取如图1～图3所示的几种方式。

图1 双排单边冲裁排样

图2 双排双边冲裁排样

　　套料、排样处理好后，可进行系统的Set Information设置，包括板材的规格尺寸、夹钳位置等。如果工件(工件组)在板材上的定位不正确，可使用Move命令，将工件移至板材恰当位置。夹位确定可在铺模时进行，图形化定义其位置，以便即时、直观准确地了解夹钳死区情况。

图3 接边冲裁排样

三、 刀具轨迹优化处理
　　对于手动编程的单个加工(没有排样、套料的) 零件，手动铺模同时，可以人工的优化、重定位和次序化等模具路径处理，其他像自动、半自动编程和排料、套料后的冲裁加工，都要进行模具冲裁轨迹优化处理。包括优化(Optimization)、次序化(Order utility)或重定位(Reposition)等。
1. 优化处理
　　优化处理是优化CAM加工轨迹次序以减少冲压时间或使冲点之间的距离最短和换刀次数最少。优化包括：栅格优化(Grid optimization)、单个视窗优化(Single window)、除双优化(Remove Doubles )、避开夹钳快速移动优化和冲模分类调整等。
2. 次序化
　　次序化是指调整刀具冲压加工次序，包括：重定义次序( Reorder )、前移/后退( Before/After )等。
3. 重定位
　　重定位是对超出机床工作区的板材重新定位，以便对板材进行更多的冲压加工。
四、 零件的后处理(Post Process)
　　刀具轨迹优化处理完后，便可进行自动化的后处理。后处理器将CAM模型中模具冲裁顺序和操作信息创建为NC程序代码，按下RUN运行，系统将生成两个文件：NC程序文件及Setup Sheet (设置板材)文件，它们都是文本文件，可以使用Windows提供的文本编辑器进行读写、编辑和打印操作。