CAM软件对公司机械加工效率的提升
2021-10-22 来源：中航光电科技股份有限公司 作者： 张起宏
近些年，随着国内工厂数控化程度的不断提高，数控机床的应用已经非常普及，要利用好这些机床，发挥出机床自身应有的效率，CAM软件的价值是怎么说都不为过，从零件模型的建立到数控程序的生成，从实际模拟机床加工过程到各种在线测量，都离不开CAM软件的支持，因此，CAM软件的选择是数控加工中一项非常重要的工作，CAM软件的性能直接影响零件的加工质量及加工效率。
近几年随着软件的不断更新、升级，软件的加工策略比以前丰富了很多，也添加了很多新的加工模块，比如车铣复合模块，五轴加工模块，高效加工模块等等，总之，软件自身功能不断强大。随着我公司产品的不断更新换代，多轴加工、复杂曲面、车铣复合加工的工序越来越多，一些多腔壳体、框板类零件虽然可以手工编程，但编程效率及出错几率远远大于软件编程，目前这部分工件也越来越依赖软件编程， CAM软件编程对公司重要性越来越重要。通过我近几年的实际观察，结合公司具体实例来说明CAM软件对公司的重要性。
一. 拓展加工能力，优化工艺方案
这方面主要体现在五轴加工方面与车铣复合加工方面，五轴加工可以大幅度提高机加公司的产品加工能力，在先进制造中的重要性不言而喻，但复杂的五轴联动加工编程是最大的困难，多轴加工能力是CAM软件最大的价值体现，复杂的五轴联动加工编程必须由CAM软件来完成。
图1 五轴加工中心及旋转轴结构
前年公司引进五轴加工中心时，试切一个“S”型试切件，充分展示了五轴机床的加工能力，当时给我留下了非常深刻的印象，高效的刀路轨迹，可靠的防碰撞检查都被无缝集成到CAM软件中，当时我对公司的加工能力、信心提升到一个很高的高度，凭借五轴加工能力，公司今后几乎可以胜任任何加工要求，迎接更多的复杂工件挑战，CAM软件为公司发展赋予了信心。
车铣复合加工可以实现复杂工件的一次装夹完成全部加工，这样就可以最大限度的保证工件的尺寸及相关形位公差，特别是一些核心关键部件，尺寸小，结构复杂，公差要求严，表面光洁度要求高，按照以前的工艺技术方案，带曲面或需要多轴加工的工序一般都放在加工中心上，这类工件假如分工序加工，每次装夹都会产生误差，最后累积误差会越来越大，分工序加工的方案根本无法保证图纸要求，并且加工效率很低。车铣复合机床结合CAM软件，实现了复合加工，不仅解决了复杂零件加工，提高了加工效率，最重要的是进一步将车削中心加工能力进一步扩展，可以实现曲面及多轴联动加工，这样就大大拓展了工艺加工能力，很多工件都可以采用车削中心加工，不但可以保证加工质量，而且效率也会提升很多。
工艺能力的拓展、提高，才是生产效率提升、保证产品质量的关键。
图2 车铣复合机床及工件复合加工
二. 提高加工效率的提升
CAM软件给我留下另一个深刻印象就是高效加工，这个新功能是最近几年刚刚开法出来的新功能。以前公司最害怕大型难加工材料（包括不锈钢，钛合金，高温合金）的开粗加工，特别是铣加工工序，不但加工时间长，而且刀具费用高，以前加工中心接几批这种零件都会造成公司准时完成率大幅下降，公司也采取了一些措施，收到一定效果，但没有本质的改变，效率提升不超过20%。
2017年，公司CAM软件升级后，添加了高效加工模块，根据介绍，高效加工（Volumill）是一种新的加工方式，它能充分利用刀具切削刃长度，实现高速切削，该加工方式的主要特点是：最大限度的提高材料去除率。通过使用高速刀具路径，可以使加工高效省时，刀路顺畅，提高刀具使用寿命，降低机床磨损，尤其是适合高硬材料的粗加工。
应用高效加工开粗以后，易加工金属（铜铝）开粗效率提高一倍以上，难加工材料（不锈钢等黑色系金属）提高五倍以上，并且刀具寿命（刀具加工件数）提高3-5倍以上，举个例子：以前公司加工不锈钢材料，φ10铣刀，每次下刀深度4mm，进给150mm/min，使用高效加工后，下刀深度20mm，进给可以给到600-1000mm，综合效率提升我认为不止五倍。应用高效加工开粗以后，不但大幅提高了难加工材料的加工效率，并且延长了刀具寿命，降低了机床磨损，实现了三方面的共赢，是公司近些年来少有的可以大幅提升效率的技术创新，并且应用广泛，影响深远。
图3 高效加工与传统加工区别及刀具轨迹
三. 减少编程出错几率
以前员工编程都是使用二维图，因员工能力的差异，每年都会出现很多批工件因识图错误造成整批报废，通常零件报废率为8%~10%。有的工件方向识别反，有的看错尺寸，特别是新员工，公司每年都要为此付出很大的代价，整批报废不但造成原材料的损失，更重要的是重新投产造成交付周期的耽误。
使用CAM软件编程后，因为引入了工件立体图，员工编程时可以很方便的观察工件结构，测量相关尺寸，并且，软件编程还有加工后毛坯与工件实体对比功能，只要进行模拟比较，可以杜绝工件加工错误或大范围超差，这样出错的几率会大大降低，报废率减少到小于1%，相比较之前减少报废率80%~90%，而且弱化了操作人员技术要求。
图4 思美创CAM软件及测量功能
应用CAM软件以后，不仅对提高编程效率有帮助，对员工正确识图、减少编程错误帮助也很大，减少了质量问题，也就是间接提升了加工效率。
四.结语
以上几点都是我从公司生产实践中总结的一些个人认知，都是能实实在在提高公司生产效率的真实案例，从以上事实中我们可以发现CAM软件对公司生产的重要性，CAM软件不但能解决复杂工件的编程，而且随着新的加工模块不断更新，更会带来加工能力提升与拓展，实现更复杂、更精密的加工，进而推动公司加工工艺能力的进步，真正实现通过工艺能力的提升进而带动加工效率的提升。CAM软件的应用可以提高大幅提高加工效率，降低成本，符合企业快速、可持续发展的需求，帮助企业实现现代化的生产与管理，提供给用户最高质量的机械产品，增强企业竞争力。
目前，无论是西方国家“工业4.0”，还是我国的“中国制造2025”都需要先进的工业软件作为支撑，以CAD/CAM/CAE为代表的工业软件在企业中得应用会越来越广泛，是企业提升创新实力，推动业务发展的重要手段。
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