撰寫(xiě)本文的目的是為了超越一般性的論述，并區(qū)分出特殊的項(xiàng)目，通過(guò)cam軟件利用機(jī)床的各種功能給用戶帶來(lái)更多的利益。cam系統(tǒng)對(duì)您后處理器的認(rèn)知達(dá)到了怎樣的程度？
許多cam軟件可用于生成刀具路徑的工藝數(shù)據(jù)和編寫(xiě)中性格式的輸出文件，例如apt cl數(shù)據(jù)。然后通過(guò)一個(gè)外部的后處理器程序，將中性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成機(jī)床格式，其焦點(diǎn)集中在機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性和控制系統(tǒng)信息上。當(dāng)然，這種傳統(tǒng)的工藝已經(jīng)成功地在實(shí)際中得到了應(yīng)用。然而，刀具路徑計(jì)劃與后處理步驟之間的脫節(jié)，意味著后處理器無(wú)法接近機(jī)床功能的某些信息。同樣，cam程序往往是與目標(biāo)機(jī)床的具體細(xì)節(jié)互相分離的。在多軸應(yīng)用領(lǐng)域中，采用集成后處理器技術(shù)的好處是：能夠使其在多軸應(yīng)用領(lǐng)域中更加生動(dòng)。
圖1 圖像模擬，圖中所顯示的藍(lán)色部分隨著軸線的方向而變化
局部編程坐標(biāo)系統(tǒng)
附加信息可以從cam系統(tǒng)傳遞到后處理器中，以幫助提高機(jī)床的性能，通過(guò)這個(gè)例子可以對(duì)局部編程坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)一步描述。大部分cam系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)局部坐標(biāo)系統(tǒng)或框架的定義，在任意方向上對(duì)簡(jiǎn)單的幾何圖形進(jìn)行操作的。例如一個(gè)孔徑、型腔隱窩和雕刻的字母，其編程也是在這個(gè)方向上產(chǎn)生的。然后對(duì)后處理器作出必要的調(diào)整，這樣經(jīng)過(guò)后處理的加工指令被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的定義零件原件，并作為機(jī)床的參考值。那么您的后處理器了解零件設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)（ncs）和局部坐標(biāo)系統(tǒng)框架嗎？對(duì)于許多機(jī)床的控制器而言，可以利用這個(gè)信息和固定循環(huán)進(jìn)行2d編程。
多軸鉆孔模式的連接功能
另一個(gè)例子與cam軟件有關(guān)，它具有與多軸鉆孔模式的連接功能。如果cam軟件知道機(jī)床的控制具有中心點(diǎn)管理功能，那么這些鉆孔順序之間的連接路徑（一般按照預(yù)定的安全位置移動(dòng)）就會(huì)利用這種控制能力，再加上一條同步化碰撞檢查連接路徑，使刀具接近工件，防止其發(fā)生碰撞或避免因連續(xù)向安全區(qū)運(yùn)動(dòng)而造成加工周期的延長(zhǎng)。有了這種信息以后，就可以使機(jī)床的工藝得到更好的保證，機(jī)床的性能也能進(jìn)一步提高。
cam系統(tǒng)對(duì)您機(jī)床的了解究竟能達(dá)到什么水平？
由于機(jī)床的大小、功率、應(yīng)用目的，以及其他的限制和局限性等問(wèn)題，所以機(jī)床具有不同的功能，針對(duì)這些不同的情況，制訂不同的應(yīng)用策略，這對(duì)cam軟件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是很有幫助的。
其中，有一個(gè)zui終用戶可能擁有用于生產(chǎn)大型模具的設(shè)備，以及生產(chǎn)電極用的小型高速加工機(jī)床。因此，在一個(gè)工廠里可以配置多臺(tái)生產(chǎn)能力不同的銑床。
cam軟件可以將焦點(diǎn)集中在工業(yè)元件上，而市場(chǎng)希望看到不同的類型，但卻具有廣泛基礎(chǔ)的解決方案，其中在實(shí)例中所提到的zui終用戶，可使用一種能夠適合于各類機(jī)床和應(yīng)用范圍的軟件產(chǎn)品，以提高機(jī)床的加工性能。
圖2 采用多軸分度方法生產(chǎn)的鍛件，可采用硬態(tài)銑削加工
5軸加工
在5軸加工中心中，可明顯地找到它們的某些不同特性。它們之間的區(qū)別非常明顯，例如動(dòng)力布局，無(wú)論旋轉(zhuǎn)軸是否帶有刀具；無(wú)論旋轉(zhuǎn)軸是如何設(shè)計(jì)到機(jī)床之中的，無(wú)論各軸之間是否相互垂直或呈現(xiàn)不同的角度。
5軸加工確實(shí)是一種強(qiáng)有力的加工方法，對(duì)改善工具、減少工件的調(diào)試裝卡次數(shù)和提高表面質(zhì)量有很大的好處，并允許刀具接近復(fù)雜的幾何形狀。但從處理大質(zhì)量（如機(jī)床和零件）時(shí)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)原理角度來(lái)看，采用全5軸模擬解決方案并不能很理想地適用于每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
4+1加工工藝
在許多模具應(yīng)用領(lǐng)域中，用戶可以通過(guò)尋求固定支撐軸，并積極利用旋轉(zhuǎn)軸的新解決方案來(lái)獲得5軸加工在工裝和調(diào)試中的更能。這種工藝稱為4+1加工工藝。除了提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能之外，一般來(lái)說(shuō)，這種工藝也充分利用了機(jī)床上旋轉(zhuǎn)軸（c軸）的較高性能優(yōu)勢(shì)。
模具元件常常帶有小半徑的特點(diǎn)，從而能夠生產(chǎn)出帶有圓角和邊緣的成品零件。從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這些特點(diǎn)是由附加的edm工藝造成的。今天，這些特點(diǎn)往往采用5軸機(jī)床加工。生成這些特點(diǎn)所要求的小直徑刀具達(dá)到的效果，是采用延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)的長(zhǎng)刀具所不可能達(dá)到的。對(duì)于小直徑刀具，如果其長(zhǎng)度較短并帶有較粗的錐度軸，那么其加工性能就能得到進(jìn)一步的改善。一般來(lái)說(shuō)，使用5軸加工能夠適應(yīng)和滿足粗軸加工工具的需要。
3+2加工方法
不管情況如何，但通過(guò)限制主動(dòng)軸的數(shù)量仍然可以提高刀具及其加工性能。上面提到的4+1加工工藝，可以利用機(jī)床的高速旋轉(zhuǎn)軸。一種稱為多軸分度的加工則是將 5軸程序簡(jiǎn)化分解成3+2的加工片段，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性和刀具穩(wěn)定性。由于其在復(fù)雜的零件內(nèi)具有一個(gè)固定的刀具方向，因此通用化的3+2加工法就可產(chǎn)生逐步解決問(wèn)題的方案。多軸分度工藝提供了一種隨機(jī)應(yīng)變的工藝，允許機(jī)床從一個(gè)編程工作來(lái)管理多個(gè)片段，并重新調(diào)節(jié)它們之間的方向。
在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，例如沿著復(fù)雜型芯或型腔壁上下運(yùn)行的刀具，其每一個(gè)獨(dú)立的刀具路徑行程都可能有一個(gè)與其前后不同的3+2解決方案。當(dāng)?shù)毒咴谧叩哆^(guò)程中的空程過(guò)渡運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生5軸再次轉(zhuǎn)向。因此，這種工藝能夠以一個(gè)程序中的固定角度加工方法對(duì)整個(gè)型芯或型腔進(jìn)行全面的硬態(tài)銑削加工。
巧妙地采用多軸加工就可以提高機(jī)床的性能，而應(yīng)用經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)的3+2工藝，可以保證的表面質(zhì)量和延長(zhǎng)刀具的使用壽命。
圖3 這個(gè)輪胎模具上的通氣孔是在一次性加工中完成的。加工時(shí)，在多軸孔方向之間，采用短距離收縮和同步化運(yùn)動(dòng)的方式
cam系統(tǒng)對(duì)您cnc控制系統(tǒng)的了解達(dá)到了什么樣的程度？
在工件放入機(jī)床加工前，*的cam軟件不但具有識(shí)別其可能發(fā)生碰撞的能力，而且還可以避免發(fā)生這些碰撞。當(dāng)鑒別出可能發(fā)生碰撞的現(xiàn)象時(shí)，可以選擇多種刀具的移動(dòng)方向，并發(fā)出一條非干擾指令。軟件應(yīng)當(dāng)應(yīng)用一些什么樣的規(guī)則呢？所有的非干擾位置都是平等創(chuàng)建的嗎？曾經(jīng)應(yīng)用過(guò)這樣的范例來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題：詢問(wèn)一位經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)械師，他將會(huì)搜索全部機(jī)床主軸的平穩(wěn)性，避免空間過(guò)緊，并將搜索的范圍限制在控制范圍內(nèi)，避免脫離實(shí)際的潛在解決方案。
關(guān)鍵原理
在cam軟件中包含的關(guān)鍵原理是根據(jù)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的性能，避免發(fā)生相互碰撞的運(yùn)動(dòng)，避免潛在的位置遠(yuǎn)離基線（干擾）的解決方案，防止偏離方向的指令與鄰近的指令互相混淆，保證機(jī)床順利平穩(wěn)地運(yùn)行。
首先，認(rèn)識(shí)到機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸可能會(huì)有不同的規(guī)格，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)軸更加快速地移動(dòng)，會(huì)更好地解決干擾問(wèn)題。
避免潛在位置遠(yuǎn)離基線的解決方案，將有利于消除潛在的大角度偏離鄰近各點(diǎn)，因?yàn)檫@種情況可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)刀具的長(zhǎng)度提出額外的要求，并會(huì)降低刀具的動(dòng)態(tài)特性。
而且，大方向的偏離將可能會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的突然變化，并會(huì)提出超過(guò)主軸能力的加速要求。
當(dāng)接受命令的nc指令中含有高加速軸的運(yùn)動(dòng)時(shí)，cnc數(shù)控系統(tǒng)的預(yù)測(cè)功能將會(huì)通過(guò)其內(nèi)部的補(bǔ)償，試圖解決這些問(wèn)題?？刂葡到y(tǒng)往往會(huì)降低進(jìn)給速度，并將其作為一種手段，使加速度降到可達(dá)到的水平。這種工藝可以挽救邊緣性指令，但不會(huì)使機(jī)床發(fā)揮*性能。
特別是在向避免碰撞提出挑戰(zhàn)的情況下，cam軟件解決方案必須能生成平穩(wěn)的指令，這樣控制系統(tǒng)就不會(huì)提出過(guò)分的要求。其目的是為了創(chuàng)建能夠讓機(jī)床執(zhí)行操作的cam軟件。
通過(guò)對(duì)這些系統(tǒng)的了解，并讓這些機(jī)構(gòu)與工藝步驟的能力共存，cam軟件系統(tǒng)就能夠?qū)C(jī)床和控制系統(tǒng)中的下游工藝性能產(chǎn)生正面的影響。5軸加工并不是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的工藝，但只要采用一個(gè)設(shè)計(jì)合理的軟件系統(tǒng)，就能夠獲得很好的5軸加工性能。