近年來多任務(wù)加工(Multi-Task Machining，MTM)機(jī)床或稱復(fù)合加工機(jī)床在國內(nèi)的各種機(jī)床展覽上占據(jù)顯著的位置，其一次裝夾，完成全部或大部分加工工序，提高工件加工精度，縮短加工周期和節(jié)約作業(yè)面積，使其成為產(chǎn)品加工的發(fā)展方向。并且隨著數(shù)控車床和五軸加工中心等技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，復(fù)合加工機(jī)床的刀具系統(tǒng)也從早期的固定刀具位數(shù)的旋轉(zhuǎn)刀塔發(fā)展到如今的五軸加工(帶B軸)和自動換刀精密結(jié)合的新階段，從而極大的擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。這對此類機(jī)床的NC程序的編制帶來了更大的挑戰(zhàn)。

　　目前在國內(nèi)復(fù)合加工機(jī)床的NC程序編制主要依靠機(jī)床控制系統(tǒng)自帶的輔助編程功能和手工編程相結(jié)合，而隨著此類機(jī)床向更復(fù)雜的五軸聯(lián)動等方向發(fā)展，非獨(dú)立CAM解決方案的NC程序編制方式面臨的極大的挑戰(zhàn)。就成熟的CAM(Computer-aided manufacturing)解決方案而言，Cimatron集團(tuán)旗下復(fù)合加工旗艦產(chǎn)品GibbsCAM即為此領(lǐng)域的佼佼者。本文集中闡述GibbsCAM如何響應(yīng)復(fù)合加工機(jī)床的特殊復(fù)雜配置，從而使得其后置處理系統(tǒng)能完整的反饋此類機(jī)床的各種加工需求。

　　GibbsCAM針對復(fù)合加工機(jī)床的后置處理系統(tǒng)由三部分組成：機(jī)床定義文件(Machine Definition Documents，MDD)，虛擬機(jī)床宏定義(Virtual Machine Macro，VMM)及后置處理程序(GibbsCAM Compost)。

　　1.機(jī)床定義文件(Machine Definition Documents，MDD)

　　GibbsCAM機(jī)床定義文件根據(jù)機(jī)床類型(如3軸、4軸、5軸銑削，車削，車銑復(fù)合及MTM)定義機(jī)床的各種結(jié)構(gòu)及配置參數(shù)，如機(jī)床方位形式(立式/臥式)，更多的鉆孔循環(huán)定義，適用的冷卻方式定義，原點(diǎn)位置，換刀位置，以及對應(yīng)的刀具系統(tǒng)，工作臺或主軸系統(tǒng)等機(jī)床子系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)配置。機(jī)床定義文件界面如圖一所示。

　　圖一 GibbsCAM機(jī)床定義文件(MDD)界面

　　通過針對特定機(jī)床的MDD定義，在應(yīng)用GibbsCAM進(jìn)行程序編制過程中，其編程界面則會出現(xiàn)對應(yīng)的改變。下文以Hardinge Conquest TT65機(jī)床為例，闡述MDD定義后GibbsCAM編程界面對其所做的響應(yīng)。Hardinge Conquest TT65為雙主軸雙刀塔復(fù)合加工機(jī)床，上下刀塔均為12把刀位的旋轉(zhuǎn)刀塔系統(tǒng)，其圖二為其加工區(qū)域配置圖片。

　　圖二 Hardinge Conquest TT65 加工區(qū)域配置圖

　　針對此機(jī)床定義名為Hard TT65 with Fanuc Any VMM[2T2S-YC]的機(jī)床定義文件，應(yīng)用于GibbsCAM加工系統(tǒng)后，則：

　　1)在GibbsCAM的起始文件對話框中，選擇所定義的Hard TT65 with Fanuc Any VMM [2T2S-YC]機(jī)床，則在坯料定義界面出現(xiàn)主軸選擇(S1: 主軸1/S2: 主軸2)和刀塔選擇(TG1:上刀塔/TG2:下刀塔)，以及上下刀塔的換刀位置設(shè)定等區(qū)域，如圖三所示。這些區(qū)域的顯示內(nèi)容即由所選擇機(jī)床(MDD)決定。

　　圖三 GibbsCAM文件對話框

　　2)在GibbsCAM程序界面，在刀具列表中創(chuàng)建刀具時，則有上下刀塔及其刀塔位置選項(xiàng)，如圖四所示：

　　圖四 刀具創(chuàng)建對話框——刀塔及其位置選擇

　　3)在對應(yīng)工序參數(shù)設(shè)定界面，則有當(dāng)前加工所針對的主軸選項(xiàng)，如圖五所示：

　　圖五 工序參數(shù)對話框——主軸選擇

　　4)如果在MDD中定義機(jī)床為多通道(Flows)，則GibbsCAM的同步管理器被激活可選，通過它，GibbsCAM能直觀高效的定義多通道之間的同步指令。圖六為GibbsCAM同步管理器界面。

　　圖六 GibbsCAM同步管理器

　　GibbsCAM系統(tǒng)通過MDD的定義，把特殊機(jī)床對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在程序編制的過程中，從而在后續(xù)的后置處理程序(GibbsCAM Compost)中，應(yīng)用對應(yīng)的指令變量響應(yīng)軟件界面中所做的特殊設(shè)定，從而使得其后置處理系統(tǒng)能把復(fù)雜的問題簡單化。

　　2.虛擬機(jī)床宏定義(Virtual Machine Macro，VMM)

　　既為復(fù)合加工，其目的則為一次裝夾完成大部甚至全部加工工序，從而達(dá)到縮短加工周期，保證加工精度等目的。這從而要求復(fù)合加工機(jī)床必須具備一些在各工序之間過度所需的非切削成型功能，這在GibbsCAM里，稱之為公用操作(Utility Operation)，如各種方式的自動送料、卸料;主軸2和主軸1的對接;以及有的復(fù)合加工機(jī)床會配備能編程控制的尾座或支架等。通用的CAM解決方案只提供切削軌跡的編程，無從涵蓋復(fù)合加工機(jī)床所額外具備的這些非切削動作編程。作為專業(yè)的復(fù)合加工CAM解決方案，GibbsCAM提供的虛擬機(jī)床宏定義則為滿足此類非切削動作編程而設(shè)。通過它的定義，用戶能像編制一步切削工序相同的步驟，編制想要的機(jī)床輔助動作。當(dāng)然，也正是可以在程序編制的過程中涵蓋這部分內(nèi)容，在后置處理程序中，也就能輕松響應(yīng)，在對應(yīng)位置輸出這些想要的機(jī)床輔助動作的各種指令。圖七即為GibbsCAM公用操作界面，下拉列表中涵蓋各種復(fù)合加工機(jī)床可能具備的輔助動作定義。在每一種GibbsCAM公用操作里，此界面則會提供所需參數(shù)的輸入框供用戶設(shè)定。圖七除了顯示可用的公用操作下拉列表，剩余界面顯示內(nèi)容則為所選公用操作“載入主軸”并選擇“棒式進(jìn)給”類型的參數(shù)界面。

　　圖七 GibbsCAM公用操作界面

　　3.后置處理程序(GibbsCAM Compost)

　　GibbsCAM后置處理程序即為讀取其編制的各種機(jī)床運(yùn)行信息，包括切削的刀具路徑軌跡、非切削的機(jī)床公用操作以及同步屬性等各種其他設(shè)定，并把這些信息轉(zhuǎn)換為特定機(jī)床和其控制系統(tǒng)所需的NC程序。正是由于有了MDD和VMM文件對軟件編程環(huán)境的控制，使得后置處理程序針對復(fù)合加工機(jī)床的特殊功能更加有針對性的進(jìn)行后置處理。所以，可以這么說，軟件配置的專業(yè)性帶來了后置處理的靈活性。在這一點(diǎn)上，通用CAM解決方案難以達(dá)到復(fù)雜的復(fù)合加工機(jī)床的編程需求。目前，在沒有專業(yè)的復(fù)合加工解決方案而又無法手工編程(如有部分的曲面加工)時，通常的做法是利用通用CAM解決方案的算法計算出部分切削軌跡程序，再后續(xù)手工整合，以適應(yīng)復(fù)合加工機(jī)床對完整加工的NC程序的要求。從這里看來，GibbsCAM作為專業(yè)的復(fù)合加工CAM解決方案，隨著國內(nèi)復(fù)合加工技術(shù)的逐步普及和發(fā)展，將會得到更廣泛的應(yīng)用。