ESPRIT邁向更智能、更簡(jiǎn)單及更快速的方式
2017-7-14 來(lái)源：轉(zhuǎn)載 作者：-
技術(shù)概述
圖1. 系統(tǒng)可識(shí)別高于界限角度的陡面，并使用Z級(jí)刀具路徑對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)加工，同時(shí)始終在陡面保持順銑。
在力度與簡(jiǎn)單之間尋求平衡
事實(shí)證明能實(shí)現(xiàn)更高生產(chǎn)力的方法是“少即是多”
CAM軟件行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，紛紛加強(qiáng)技術(shù)性，以加快機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，然而該行業(yè)似乎忽略了用戶體驗(yàn)的重要性。盡管刀具路徑的選擇在不斷擴(kuò)大，這有利于軟件的銷(xiāo)售，但售后的用戶體驗(yàn)并不樂(lè)觀，因?yàn)樗麄冃枰馁M(fèi)時(shí)間分析數(shù)十項(xiàng)功能，同時(shí)還得保持機(jī)床的生產(chǎn)率。
精心設(shè)計(jì)的CAM軟件需提高而不是降低CNC程序員的效率。保持生產(chǎn)力的長(zhǎng)期增長(zhǎng)需要使用三管齊下的方法來(lái)開(kāi)發(fā)CAM軟件。首先，需依托數(shù)十年積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用現(xiàn)代化加工方法作為CAM系統(tǒng)智能化加工的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其次，簡(jiǎn)化用戶與軟件的交互方式，采用“少即是多”的原理獲取可靠的結(jié)果。最后，利用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)的原始處理能力，在更短時(shí)間內(nèi)計(jì)算刀具路徑。
ESPRIT 2017通過(guò)創(chuàng)建更智能、更簡(jiǎn)單以及使用更便捷的CAM軟件為用戶帶來(lái)最前沿的體驗(yàn)。
更智能的刀具路徑
開(kāi)發(fā)智能化及優(yōu)化的刀具路徑，可自動(dòng)化處理日常工作。
由于長(zhǎng)期對(duì)行業(yè)的專(zhuān)注，ESPRIT自1985年以來(lái)一直處于行業(yè)領(lǐng)先地位。ESPRIT的工程師們多年來(lái)一直對(duì)能化加工進(jìn)行研究，并將其植入軟件中，簡(jiǎn)化CNC編程，無(wú)需通過(guò)CNC程序員進(jìn)行控制。ESPRIT2017強(qiáng)大的新算法能提供更佳的刀具路徑，而且更可靠，加工量更少。
應(yīng)用先進(jìn)的邏輯進(jìn)行陡面/非陡面銑削
若想在復(fù)雜的表面上獲得理想的光潔度，通常需要采用表面處理的方法并根據(jù)每種表面的特性選擇最佳的策略。ESPRIT可提供九種不同的精加工和半精加工循環(huán)。
對(duì)于許多零件型號(hào)而言，Z級(jí)刀具路徑是陡面或垂直表面的首選，而偏置刀具路徑通常用于非陡面或平坦區(qū)域
。
Global Finishing是ESPRIT
2017的一項(xiàng)新策略，它將Z級(jí)精加工和整平精加工的技術(shù)單獨(dú)結(jié)合到陡面/非陡面銑削綜合解決方案中。
Global Finishing快速、可靠、易于使用。用戶只需輸入界限角度和其他幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，如步進(jìn)和公差，系統(tǒng)就會(huì)使用界限角度對(duì)零件模型進(jìn)行內(nèi)部分析，以識(shí)別陡面或非陡面。
系統(tǒng)會(huì)先計(jì)算整個(gè)零件的Z級(jí)刀具路徑，當(dāng)?shù)毒呗窂浇?jīng)過(guò)的區(qū)域高于斜坡閾值時(shí)，它將會(huì)被保留下來(lái)，因?yàn)檫@些陡面區(qū)域?qū)τ诒砻尜|(zhì)量而言至關(guān)重要。刀具路徑經(jīng)過(guò)的區(qū)域若低于斜坡閾值，則會(huì)替換為偏置刀具路徑。
這一先進(jìn)方法會(huì)優(yōu)先考慮刀具路徑的連續(xù)性，并盡可能多地保留Z級(jí)切削不間斷操作。
圖2. 低于閾值角度的非陡面區(qū)域會(huì)被識(shí)別出來(lái)，并采用偏置刀具路徑進(jìn)行自動(dòng)加工。
圖3. 當(dāng)?shù)毒咴诙该婧头嵌该嬷g轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)優(yōu)先考慮刀具路徑的連續(xù)性。
對(duì)于中等復(fù)雜的零件而言，Global Finishing可以最大限度地節(jié)省時(shí)間并優(yōu)化刀具路徑。對(duì)于高度復(fù)雜的部件，傳統(tǒng)的ESPRIT精加工策略可以提供精確的控制并生成優(yōu)異的表面光潔度。
Global Finishing的初始版本旨在優(yōu)化加工，現(xiàn)正處于開(kāi)發(fā)中，以擴(kuò)大非陡面加工中刀具路徑的范圍，并為用戶提供更多優(yōu)化或增強(qiáng)表面質(zhì)量的選項(xiàng)。
降低對(duì)面銑操作功能的依賴(lài)
ESPRIT中大多數(shù)加工操作都依靠某一特征來(lái)確定在何處以及如何計(jì)算刀具路徑。但是，對(duì)于面銑操作而言，目標(biāo)部件上的頂面形狀并非總是和待切割毛坯的表面形狀相同。用戶通常會(huì)耗費(fèi)時(shí)間創(chuàng)建其他形狀來(lái)體現(xiàn)毛坯的邊界。
圖4. 在面銑加工時(shí)，如果不知道周?chē)拿骺赡軙?huì)導(dǎo)致刀具路徑不完整或低效，在需要?jiǎng)?chuàng)建其他形狀時(shí)也會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。
在通過(guò)面銑操作加工特定形狀時(shí)，也會(huì)忽略加工中毛坯的形狀會(huì)發(fā)生變化這一事實(shí)。由于面銑往往是將原材料加工為最終形狀的第一步，所以在了解目標(biāo)形狀之前應(yīng)了解毛坯的形狀。
圖5. 若面銑的刀具路徑無(wú)法識(shí)別毛坯會(huì)在加工中發(fā)生變化，那么它將無(wú)法優(yōu)化切割路徑的角度和長(zhǎng)度，因?yàn)槊髟诿驺娭械男螤顣?huì)發(fā)生變化。
識(shí)別加工中的毛坯狀態(tài)擁有幾大好處。
- CAM系統(tǒng)可從含有零件模型的毛坯形狀中提取精確的邊界信息。
在實(shí)體模型上單獨(dú)選定的表面，無(wú)論其形狀或傾斜度如何，均可用于設(shè)置加工操作中的工作平面和最終深度（加上毛坯余量）。
- CAM系統(tǒng)可使用加工中毛坯的相關(guān)刀具信息準(zhǔn)確地計(jì)算理想的刀具路徑，這比手動(dòng)編程更快。
- 自動(dòng)計(jì)算安全起刀位置，以避免沖突
- 沿著邊緣優(yōu)化切削路徑，以進(jìn)行清潔加工
- 最佳的進(jìn)刀和出刀距離，節(jié)省周期時(shí)間
- 每次增加切削深度時(shí)均擁有最佳的切割角度
圖6.毛坯模型和刀具信息可使ESPRIT在用戶干預(yù)最小的情況下在內(nèi)部計(jì)算并優(yōu)化刀具路徑。
圖7. 連續(xù)計(jì)算毛坯的面銑刀具路徑，可在加工中毛坯的表面形狀發(fā)生變化時(shí)調(diào)整最佳切割角度。
CNC程序員可通過(guò)ESPRIT 2017中的智能化面銑來(lái)選擇實(shí)體的加工面及刀具，并讓系統(tǒng)處理其他工作。所有熟悉的手動(dòng)控制都保持不變。
自動(dòng)補(bǔ)償Swarf銑削加工中的異形零件
異形零件是航空航天供應(yīng)商中常面臨的挑戰(zhàn)。當(dāng)CAM系統(tǒng)無(wú)法補(bǔ)償待加工的實(shí)體模型的不規(guī)則形狀時(shí)，CNC程序員需創(chuàng)建其他形狀或曲面以生成可行的刀具路徑。
先進(jìn)的CAM系統(tǒng)可以分析實(shí)體模型，從而對(duì)異形零件進(jìn)行補(bǔ)償加工，并支持平滑可靠的5軸Swarf銑削加工，無(wú)需增加其他形狀。
ESPRIT 2017中的5軸swarf 銑削加工將零件模型和刀具上的觸點(diǎn)計(jì)算更緊密地結(jié)合起來(lái)，使刀具路徑能對(duì)更廣泛的零件形狀做出更好的響應(yīng)。
圖8. 在刀具與毛坯的面壁接觸時(shí)，通過(guò)自動(dòng)計(jì)算刀具路徑可以對(duì)毛坯的面壁間隙進(jìn)行連續(xù)加工。
圖9. 沿著毛坯面壁的刀具定位保持平滑，無(wú)論其頂部或底部的輪廓是否不規(guī)則或不連續(xù)。
圖10. 刀具路徑的延伸部分遵循零件的曲率，能可靠且完全地加工具有傾斜前緣的肋狀材料。
圖11. 準(zhǔn)確計(jì)算刀具與零件之間的接觸點(diǎn)，即使刀具的直徑與材料的彎角不匹配，也能防止在加工時(shí)刀具觸不到毛坯的面壁。
Swarf 刀具路徑在操作中使用高級(jí)算法，避免手動(dòng)創(chuàng)建其他形狀，可節(jié)省編程時(shí)間并提高刀具路徑的可靠性。
為線切割加工提供更多策略
生產(chǎn)復(fù)雜的型材需采用線切割，它能生成超精細(xì)的形狀和優(yōu)異的表面處理，這是其他方式幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。然而，難以加工的形狀并不意味著它難以編程。
作為線切割領(lǐng)域CAM的領(lǐng)導(dǎo)者，ESPRIT一直致力于為線切割加工帶來(lái)更多創(chuàng)新，這源于其對(duì)傳統(tǒng)思維的挑戰(zhàn)，也始于其在傳統(tǒng)工藝中應(yīng)用的非傳統(tǒng)方式。例如，ESPRIT長(zhǎng)期以來(lái)支持在銑削操作中采用開(kāi)放輪廓和變形刀具路徑。若這種技術(shù)也適用于切割會(huì)怎樣？它將讓EDM程序員更輕松地切削更多型腔。
圖12. 無(wú)論輪廓的形狀是閉合還是開(kāi)放，它都能有效地通過(guò)無(wú)核型腔加工路徑熔出小開(kāi)口。
開(kāi)放的型腔便于其更快地沿著輪廓切割小開(kāi)口。當(dāng)線太大無(wú)法適配小開(kāi)口時(shí)，只需先在G40模式下對(duì)輪廓進(jìn)行粗加工，一直向前保持其開(kāi)口原封不動(dòng)。然后在輪廓開(kāi)口處進(jìn)行型腔加工，只需熔融少量剩余材料。
圖13. 將輪廓銑削和開(kāi)放型腔加工結(jié)合起來(lái)，能有效地切削異形輪廓。
有時(shí)會(huì)在型腔內(nèi)對(duì)大孔或凹槽進(jìn)行預(yù)加工，并盡可能地切削材料，同時(shí)釋放材料內(nèi)的應(yīng)力。還有時(shí)候，模型內(nèi)有一個(gè)鑄造型腔，無(wú)論其內(nèi)部輪廓形狀是怎樣的，型腔加工路徑需識(shí)別并適配內(nèi)腔的形狀，以避免出現(xiàn)走空刀。
圖14. 無(wú)核型腔加工可為預(yù)鉆孔提供常數(shù)偏移選項(xiàng)，或在內(nèi)腔和外輪廓形狀之間提供平滑的過(guò)渡選項(xiàng)。
ESPRIT線切割一直依賴(lài)都與該領(lǐng)域的合作伙伴、客戶和專(zhuān)家保持著長(zhǎng)期合作，這樣可以持續(xù)了解行業(yè)的需求并提供創(chuàng)新的解決方案。
互動(dòng)更簡(jiǎn)單
省力的同時(shí)還能獲得更快及更可靠的結(jié)果。
CAM系統(tǒng)簡(jiǎn)化所面臨的挑戰(zhàn)是讓用戶在控制加工過(guò)程中節(jié)省時(shí)間和精力，讓擅長(zhǎng)執(zhí)行日常任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成附加值更小的耗時(shí)任務(wù)，這樣可以獲得快速而可靠的結(jié)果。
自動(dòng)計(jì)算銑削操作中的最佳刀具位置在精確識(shí)別毛坯模型后，ESPRIT2017可以識(shí)別毛坯模型相關(guān)的銑刀的確切位置，從而自動(dòng)地計(jì)算粗加工操作中的最佳刀具位置。
為了使編程更快更可靠，用戶還可以使用ESPRIT在內(nèi)部為面銑、粗略的型腔加工和輪廓操作計(jì)算某些參數(shù)。
在啟用自動(dòng)化功能后，用戶的界面會(huì)更簡(jiǎn)單，僅顯示關(guān)鍵參數(shù)，以加快決策進(jìn)程。
由于可以精確識(shí)別加工中的毛坯狀況，系統(tǒng)可以獲取完美的起刀高度，知曉如何沿著開(kāi)口邊緣定位落刀處，以實(shí)現(xiàn)清潔加工，還可以在切削深度增加時(shí)計(jì)算進(jìn)刀和出刀的最佳距離。
圖15. 系統(tǒng)對(duì)刀具定位進(jìn)行了優(yōu)化，以減少切削時(shí)間，并在深度增加時(shí)安全避開(kāi)毛坯。
圖17. 計(jì)算輪廓的刀具路徑，對(duì)任意級(jí)別的毛坯進(jìn)行粗加工。
ESPRIT自動(dòng)化功能可排除粗加工中的不定因素，同時(shí)無(wú)需對(duì)該過(guò)程進(jìn)行控制。
切削元件時(shí)自動(dòng)調(diào)整特征路徑
CAM系統(tǒng)中的特征識(shí)別功能必須保留原始CAD模型的設(shè)計(jì)需求。然而，由設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)建的功能通常需要編輯，從而使加工操作具有更多功能。
ESPRIT中的特征識(shí)別功能快速而簡(jiǎn)單，對(duì)其進(jìn)行編輯也是如此。
圖18. 直接編輯特征就可以輕松地選擇要切削的各個(gè)元件。
圖19. 即時(shí)更新特征還可以縮小間隙。更新刀具路徑后可以切削孔。
ESPRIT 2017中編輯特征的方式非常簡(jiǎn)單，可以更輕松地繞過(guò)您不想加工的形狀。集成最新一代3D CAD模型讓設(shè)計(jì)的路徑平滑地進(jìn)入NC代碼的第一步是將3D CAD模型智能地集成到CAM系統(tǒng)中。ESPRIT的架構(gòu)旨在為最新一代CAD模型之間提供自然路徑，包括完全基于云的CAD和ESPRIT。
隨著CAD行業(yè)的發(fā)展，ESPRIT也在不斷地更新迭代。
-Onshape Full-Cloud CAD是針對(duì)靈活的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)推出的新一代CAD，它內(nèi)置了協(xié)作功能，同時(shí)能在完全基于云的環(huán)境下通過(guò)任意設(shè)備訪問(wèn)相同的CAD系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。ESPRIT提供免費(fèi)的OnshapeConnect加載項(xiàng)，可將基于云的Onshape文檔直接導(dǎo)入到ESPRIT中。
-3D PDF是“無(wú)畫(huà)設(shè)計(jì)”方向的一大步驟，可生成交互式、緊湊型及便于共享的3D文檔。3DPDF文件支持用戶將PDF中的BREP（邊界表示）數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ESPRIT中。
-STEP AP 242是融合了STEP 203和STEP
214的新的STEP標(biāo)準(zhǔn)。ESPRIT中的STEP支持公司產(chǎn)品生命周期所有階段的集成。
從無(wú)縫CAD到CAM的路徑為CNC程序員提供了完整而準(zhǔn)確的零件數(shù)據(jù)，從而簡(jiǎn)化NC代碼的路徑。
用戶引導(dǎo)式線切割技術(shù)輸入
ESPRIT EDM Expert System線切割專(zhuān)家系統(tǒng)是一款通用型數(shù)據(jù)讀取器，用戶可以通過(guò)它來(lái)訪問(wèn)制造商推薦的切割數(shù)據(jù)。該專(zhuān)家系統(tǒng)是ESPRIT Wire EDM的集成組件。用戶只需點(diǎn)擊一下即可訪問(wèn)該專(zhuān)家系統(tǒng)，選擇線并輸入工件數(shù)據(jù)以顯示最佳切割策略，然后單擊即可將制造商推薦的值加載到其操作中。
EDM切削數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在易于使用及更新的外部XML文件中。不過(guò)，該專(zhuān)家系統(tǒng)并不需要退出ESPRIT直接使用XML代碼，而是讓CNC程序員直接在ESPRIT工作環(huán)境中編輯數(shù)據(jù)庫(kù)。
在ESPRIT提供的數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，線切割用戶可以修改數(shù)據(jù)，同時(shí)在創(chuàng)建自定義數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)對(duì)其進(jìn)行更精細(xì)的調(diào)整。
在Expert System數(shù)據(jù)讀取器中，用戶可以輕松地將新項(xiàng)目添加到列表中，為工件數(shù)據(jù)添加新字段，并創(chuàng)建自定義切割策略，還可以將更改后的數(shù)據(jù)庫(kù)保存到新文件中，也可以替換當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖20. ESPRIT EDM Expert System可以輕松訪問(wèn)并定制制造商推薦的電火花線切割數(shù)據(jù)。
這種在熟悉環(huán)境中編輯數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化方法可以使EDM程序員在工作時(shí)快速測(cè)試并微調(diào)切削策略，無(wú)需學(xué)習(xí)XML編碼。
更快的編程 加快加工過(guò)程。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中對(duì)原始處理能力的改進(jìn)大大縮短了進(jìn)程中毛坯模型所需的計(jì)算時(shí)間，從而加快了編程效率。
加快對(duì)進(jìn)程中毛坯模型的計(jì)算
利用數(shù)字表示毛坯模型的CAM系統(tǒng)讓用戶盡可能地接近現(xiàn)實(shí)生活。ESPRIT在利用內(nèi)部材料自動(dòng)化引擎功能計(jì)算刀具路徑時(shí)還能計(jì)算材料的狀態(tài)。這些動(dòng)態(tài)毛坯模型將與機(jī)器切割材料相同的方式進(jìn)行更新。
由于粗加工的所有階段都能知曉實(shí)際毛坯的條件，因此ESPRIT可以計(jì)算可靠的刀具路徑，不會(huì)在材料已被去除的區(qū)域上浪費(fèi)操作。
然而，越來(lái)越多的操作開(kāi)始用于毛坯，加工中的毛坯模型也變得越來(lái)越復(fù)雜，即便添加簡(jiǎn)單的操作也可能導(dǎo)致長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。
ESPRIT 2017還在內(nèi)部對(duì)毛坯自動(dòng)化引擎進(jìn)行了重構(gòu)，這大大減少了計(jì)算時(shí)間。現(xiàn)在，可在面銑、型腔加工和輪廓加工時(shí)選擇毛坯自動(dòng)化選項(xiàng)，其操作僅以秒為單位計(jì)算，不再是分鐘。
- 型腔加工：加快25倍
- 輪廓加工：加快3倍
-3軸模具粗加工：加快12倍
三軸模具粗加工也采用了相同的重構(gòu)方式，即使是在復(fù)雜的零件上也能大大減少加工中毛坯的計(jì)算時(shí)間。不斷提高ProfitMilling™的性能
ESPRIT開(kāi)發(fā)的ProfitMilling™
技術(shù)是一種高速粗加工策略，它在顯著提高切削進(jìn)給量的同時(shí)能更深入地切削。ProfitMilling™技術(shù)可在計(jì)算刀具路徑時(shí)管理切屑負(fù)載和側(cè)切力，同時(shí)將接合角度和材料去除率保持在特定范圍內(nèi)。
ESPRIT
2017還重新審視了ProfitMilling™技術(shù)，以提高封閉腔的性能和可靠性。其主要改進(jìn)是以更大的初始切削力來(lái)更快的開(kāi)啟型腔開(kāi)口，同時(shí)更緊密地控制初始路徑以減少機(jī)器減速。
圖21. 更大的初始切削力可以更快地打開(kāi)封閉腔，然后更好地進(jìn)行排屑并打開(kāi)冷卻液通路。
圖22. 測(cè)試顯示，初始切削力可以產(chǎn)生最快的循環(huán)時(shí)間。
圖23. 初始通道的寬度已被優(yōu)化，可以更快地實(shí)現(xiàn)已編程的進(jìn)給速率，同時(shí)機(jī)器減速更少。
圖24. 測(cè)試表明，通過(guò)半徑為0.5 - 1.0 x的切削寬度可實(shí)現(xiàn)最快的循環(huán)時(shí)間。
ESPRIT一直通過(guò)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單及更快速的刀具路徑的軟件，以長(zhǎng)期提高生產(chǎn)力來(lái)保持其在CAM行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者地位。更智能化的刀具路徑建立在其擁有的數(shù)十年的加工技術(shù)、設(shè)計(jì)創(chuàng)意、行業(yè)合作伙伴關(guān)系和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的基礎(chǔ)上。將常規(guī)或耗時(shí)的任務(wù)從用戶轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的交互。通過(guò)更好更充分地利用現(xiàn)代化的計(jì)算能力來(lái)解決加工問(wèn)題的數(shù)學(xué)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)更快的編程。ESPRIT擁有一切讓您加工化繁為簡(jiǎn)的功能。
關(guān)于ESPRIT
作為DP Technology的旗艦產(chǎn)品——ESPRIT，被譽(yù)為提供給CNC程序員有史以來(lái)功能最強(qiáng)大的CAM系統(tǒng)。ESPRIT是世界上唯一一款能夠在同一操作界面進(jìn)行車(chē)削、銑削、線切割以及車(chē)銑復(fù)合編程加工的CAM系統(tǒng)。高性能的ESPRIT系統(tǒng)能夠?yàn)槿我庖环NCNC機(jī)床提供強(qiáng)大的編程能力，與我們合作的機(jī)床企業(yè)有：德馬吉森精機(jī)（DMG MORI），日本山崎馬扎克（MAZAK），瑞士阿奇夏米爾（GF Agie Charmilles）， 西鐵城（CITIZEN），韓國(guó)斗山（DOOSAN），EMCO，中村留（NAKAMURA-TOME），大隈（OKUMA）等。
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