ProCAM下數控沖編程實例

　　隨著計算機技術的發展，各種數控技術被廣泛應用于鈑金件加工過程，其中數控沖技術就是重要的一環，而數控沖編程的好壞對數控沖床的使用、生產效率和板材利用率的提高、鈑金件的質量等都有著至關重要的影響，本文以CAD/CAM系統軟件ProCAM為平臺介紹數控沖編程。
ProCAM是基于Windows下的二維沖加工系統，它用圖形化界面定義工藝路線，當零件所有加工路線被給定后，就可進行后置處理了，進而生成NC加工程序和刀具文件。
一、CAD中作零件圖
　　打開ProCAM2D軟件，就直接進入了CAD系統。在CAD中，先畫出要編程的零件圖形，這是CAD/CAM中軟件編程的第一步。對于已有的零件設計展開圖形，只需將圖形文件類型和格式轉換成CAD/CAM系統可接受的文件類型和1:1的比例，即可直接調用，進入下一步CAM系統中鋪模。
對于規則零件，如電氣安裝板等，CAD/CAM可同時切換進行，即邊畫圖邊鋪模，甚至有些不用在CAD中作圖，便可直接在CAM中用孔的中心坐標圖形化定義模具位置進行鋪模。CAD中畫好圖形后，不要進行CAD圖形排樣，排樣最好是在CAM中鋪好模具后將CAM模型作為整體進行排樣處理。
接下來，按CAM按鈕，系統便從CAD中進入CAM系統。進入CAM時，需要根據實際使用的數控機床，選擇后處理器（或稱控制系統），這一點至關重要，不能選錯。
二、CAM中鋪模、排樣
　　這一步，是CAD/CAM編程過程中的重點。數控沖編程，關鍵在于鋪模，即選擇適當的模具，圖形化地確定適當的沖裁工藝路線。鋪模有手動鋪模、自動鋪模及手動和自動相結合鋪模三種方式，也就是通常所說的手動編程、自動編程和半自動編程。
　　鋪模之前，我們首先根據零件的尺寸精度、規格大小及鋏鉗位置等來確定，是沖裁零件的整個內外輪廓，還是只沖部分內外輪廓，或不沖外輪廓。熟練后，這一點很快就可以確定了。其次，建立模具庫Tool Library，將常用的模具及其裝載方式設置成標準模具文件Tool Files（如Punch Tools轉塔模具清單文件）并保存起來，在實際工作中可省去重復定義常用模具的步驟。如以處理器名稱附上*.ptf 后綴保存模具文件，進入CAM系統打開相應的后處理控制系統時，該標準模具庫自動打開，即可直接調用模具。當然，也可以每加工一個零件直接在轉塔中定義模具。
1. 手動編程
　　編程員調用適當模具，手工沿CAD圖形內外輪廓插入模具沖裁路徑，CAM中系統允許手工插入單沖點、線形、弧形、圓形及窗口模具路徑等。
　　手動編程的關鍵是，確定模具沿工件輪廓線的內側還是外側走，即模具偏置補償(Tool 　　Componsation)問題。確定偏移量( Offset )，通過沖裁方向定義模具插入實體的Right邊、Left邊還是Center，進行Right offset、Left offset、Center offset和End Compensation(終點補償)、No Compensation(無補償)、Reference Compensation(參照補償)等。
在沖裁鋪模時，要考慮沖裁工藝性和工件剛性強度來加沖工藝孔和選擇恰當沖裁順序，如先沖內部后沖外部、先沖小孔后沖大孔等。在沖裁復雜較大板材時，要調用較多模具，鑒于實際模具數量、規格大小、機床轉塔旋轉工位的限制，我們最好在鋪模前做好整體全局考慮，以免鋪模中途出現麻煩。對于加工超長板材，需重新定位沖裁的工件，手動鋪模時應考慮重新定位的位置。
2. 自動編程
　　進入CAM系統后，調用沖模適配命令(Toolfit)，系統可對轉塔文件和模具庫文件進行搜索，自動調用適當模具，自動計算沖加工順序，然后插入CAM實體進行自動鋪模來完成加工各種工件。這里關鍵是選擇恰當的Inside Toolfit (對內沖模適配)和Outside Toolfit (對外沖模適配)，讓系統能判別哪些實體組成工件的外部邊，而哪些實體組成工件的內部邊，以便讓系統確定哪些邊要加工。
自動編程重點是，設定正確的InforBar信息欄中的沖模適配參數及Punch parameters (沖壓參數)，如可使用沖模尺寸的最小或最大準許值、最優沖模寬度、最佳扁平度和最佳圓度、較優沖模尺寸、或最大過切參數、最小拱起值、Pitch ( 節距)等，當然可用缺省( default )值，但不一定是最優化的。
　　自動適配時，干涉檢查(Interference Checking)和沖模步進(Step Tools)也很重要。干涉檢查，是指系統對模具適配實體進行檢查，看是否有過切。如有過切，將選用其他模具。如未找到合適模具，系統不對干涉部位進行沖模適配。沖模步進命令，對工件的每一實體一步步地沖模適配時，顯示用于該實體的幾種沖模和沖模軌跡選項，以便編程人員選擇最佳沖模適配。
3. 半自動編程
　　由于自動鋪模的局限性和其他一些理由，自動鋪模有時很難得到最佳沖模適配，我們可以結合運用手動鋪模和自動鋪模來完成工件CAM模型的圖形化定義，實現半自動編程。
　　在沖加工過程中，如果我們不想插入過多的M00暫停指令來取走工件或余料的話，這里有一個很重要的技巧——插入微聯接。微聯接有角微連接和單邊微連接兩種。角微連接用于定義兩邊連接處，即尖角處的微連接；單邊微連接定義實體(邊)單側的微聯接。由于微聯接僅能夠在端點處插入，所以可在CAD圖形作好后，在欲附加單邊微連接處打斷CAD中圖素，插入微連接。微連接的類型和尺寸可在CAD系統中用形狀函數(Shape)定義，然后使用Insert Point 命令在想設微連接的直線端點處插入合適的Micro Joint(微連接)。
4. CAM模型的排樣
　　為了提高生產效率和原材料利用率，減少不必要的材料浪費，對較小和沖加工中必須增設夾位的零件，我們可以利用系統中的鏡像、對稱、矩陣排列和拷貝等功能進行CAM模型的排樣、工件套工件處理(俗稱套料處理)。排樣沖裁形式可采取如圖1～圖3所示的幾種方式。

圖1 雙排單邊沖裁排樣

圖2 雙排雙邊沖裁排樣

　　套料、排樣處理好后，可進行系統的Set Information設置，包括板材的規格尺寸、夾鉗位置等。如果工件(工件組)在板材上的定位不正確，可使用Move命令，將工件移至板材恰當位置。夾位確定可在鋪模時進行，圖形化定義其位置，以便即時、直觀準確地了解夾鉗死區情況。

圖3 接邊沖裁排樣

三、 刀具軌跡優化處理
　　對于手動編程的單個加工(沒有排樣、套料的) 零件，手動鋪模同時，可以人工的優化、重定位和次序化等模具路徑處理，其他像自動、半自動編程和排料、套料后的沖裁加工，都要進行模具沖裁軌跡優化處理。包括優化(Optimization)、次序化(Order utility)或重定位(Reposition)等。
1. 優化處理
　　優化處理是優化CAM加工軌跡次序以減少沖壓時間或使沖點之間的距離最短和換刀次數最少。優化包括：柵格優化(Grid optimization)、單個視窗優化(Single window)、除雙優化(Remove Doubles )、避開夾鉗快速移動優化和沖模分類調整等。
2. 次序化
　　次序化是指調整刀具沖壓加工次序，包括：重定義次序( Reorder )、前移/后退( Before/After )等。
3. 重定位
　　重定位是對超出機床工作區的板材重新定位，以便對板材進行更多的沖壓加工。
四、 零件的后處理(Post Process)
　　刀具軌跡優化處理完后，便可進行自動化的后處理。后處理器將CAM模型中模具沖裁順序和操作信息創建為NC程序代碼，按下RUN運行，系統將生成兩個文件：NC程序文件及Setup Sheet (設置板材)文件，它們都是文本文件，可以使用Windows提供的文本編輯器進行讀寫、編輯和打印操作。