基于虛擬制造技術(shù)問(wèn)題跟蹤反饋平臺(tái)

韋守寧

珠海格力精密模具有限公司（廣東珠海 519070）

1 引言

隨著產(chǎn)品要求越來(lái)越高，生產(chǎn)設(shè)備的加工精度亦不斷在提升，大部分高精數(shù)控機(jī)床采用電主軸或陶瓷主軸，不宜進(jìn)行高負(fù)載重切削加工，適合進(jìn)行小零件加工或大型零件的精加工部分工作。出于保護(hù)機(jī)床的精度和提高公司經(jīng)濟(jì)效益的目的，編程技術(shù)人員進(jìn)行零件程序編制后，上傳到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令進(jìn)技術(shù)部門(mén)策劃，這些機(jī)床主要負(fù)責(zé)粗銑削加工后的零件精加工部分或進(jìn)行高精度要求零件的加工行加工，完成零件的精加工。受編程技術(shù)人員的技術(shù)水平限制或作業(yè)習(xí)慣失誤或編程錯(cuò)誤的隱秘性無(wú)法識(shí)別等原因引起程序缺陷，機(jī)床加工過(guò)程中刀具、主軸與工件發(fā)生碰撞，導(dǎo)致設(shè)備撞機(jī)事故發(fā)生，造成機(jī)床主軸的精度不同程度降低，刀具刀桿報(bào)廢導(dǎo)致公司財(cái)產(chǎn)損失。由此說(shuō)明程序的安全對(duì)公司數(shù)控機(jī)床的安全是非常重要的，加工程序的安全變得非常重要，提出了如何讓機(jī)床“想撞都撞不了”的目標(biāo)。

二次放電加工主要是對(duì)零件結(jié)構(gòu)中數(shù)控加工設(shè)備無(wú)法完成加工的部分需要通過(guò)基于模型進(jìn)行電極設(shè)計(jì)，使用數(shù)控加工設(shè)備將電極零件進(jìn)行加工制造，在電火花機(jī)上使用電極對(duì)零件進(jìn)行放電腐蝕工件多余材料加工。在放電加工方面主要存在著干涉過(guò)切的問(wèn)題，導(dǎo)致零件報(bào)廢或過(guò)切，引起問(wèn)題的根源在于技術(shù)員在設(shè)計(jì)放電電極時(shí)存在模型過(guò)切干涉的行為，行業(yè)一直追求著如何減少放電電極過(guò)切干涉問(wèn)題的發(fā)生迫在眉睫。

數(shù)控加工程序模擬，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床程序編制軟件的深入研究發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)對(duì)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，利用編程軟件的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件與外部功能指令的交互，達(dá)到軟件自動(dòng)操作執(zhí)行計(jì)算，其次通過(guò)編程軟件內(nèi)部程序的各種參數(shù)讀取并分析，可以利用可行的規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，識(shí)別出有缺陷的程序?；谶@一點(diǎn)，現(xiàn)通過(guò)建立數(shù)控加工程序安全檢測(cè)項(xiàng)目，安裝嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)研究和流程控制，自主研發(fā)程序安全檢測(cè)技術(shù)，保證程序的安全，減少缺陷程序下游對(duì)公司機(jī)床造成的損害。

二次放電加工模擬是使用UG軟件內(nèi)部命令讀取3D模型內(nèi)的所有信息，包括每個(gè)電極的尺寸和夾具的規(guī)格。使用循環(huán)方法逐一選擇每個(gè)子電極分離出來(lái)，通過(guò)對(duì)分離出來(lái)的電極進(jìn)行電極加工方向抬高二次放電間隙加上恒定調(diào)整系數(shù)0.03mm，調(diào)用UG內(nèi)部的碰撞干涉檢查模塊選擇工件對(duì)每個(gè)電極進(jìn)行過(guò)切干涉分析，輸出分析結(jié)果到檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)表中。因此需要依靠正確的當(dāng)前3D模型、電極模型、夾具模型，來(lái)保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2 建設(shè)目標(biāo)

基于虛擬制造技術(shù)問(wèn)題跟蹤反饋平臺(tái)主要從以下幾個(gè)方面完成建設(shè)目標(biāo)：

（1）機(jī)加工撞機(jī)異常程序識(shí)別及攔截，解決機(jī)加工行業(yè)存在的生產(chǎn)設(shè)備安全問(wèn)題。

應(yīng)用虛擬制造技術(shù)手段，杜絕數(shù)控加工異常設(shè)備事故的發(fā)生，有效保護(hù)加工設(shè)備的主軸精度、設(shè)備絲桿系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度不受影響，可以使設(shè)備使用壽命更加長(zhǎng)久，進(jìn)一步提高加工零件的質(zhì)量。

（2）二次放電加工干涉過(guò)切檢測(cè)識(shí)別，解決機(jī)加工行業(yè)存在的工件電打過(guò)切干涉問(wèn)題。

通過(guò)自動(dòng)化虛擬加工模擬技術(shù)的應(yīng)用，可以成功在加工前識(shí)別并攔截二次放電加工中的干涉過(guò)切異常錯(cuò)誤，防止加工環(huán)節(jié)造成模具零件報(bào)廢或過(guò)切引起的返工加工流程帶來(lái)的材料、人工、設(shè)備、工時(shí)成本的浪費(fèi)。減少加工異常的發(fā)生，保證模具一次加工合格率，從本質(zhì)上提高了模具加工質(zhì)量。

（3）減少設(shè)備異常維修成本，產(chǎn)生效益，為公司節(jié)約制造成本。

模具公司高端的數(shù)控加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)加工高速化高精度化，價(jià)格昂貴，核心主軸部件是陶瓷電主軸類(lèi)，比較脆弱，經(jīng)不住重力碰撞，容易造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷變形，維修難度系數(shù)高，因此維修成本也非常高，如造成需要更換主軸部件的，維修成本至少20萬(wàn)元以上。減少設(shè)備加工異常事故發(fā)生，可以減少設(shè)備異常維修成本，減少不必要的維修成本浪費(fèi)，給公司創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

（4）體系化、閉環(huán)式異常問(wèn)題反饋及整改關(guān)閉機(jī)制。

利用出加工資料時(shí)進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)源采集，通過(guò)開(kāi)發(fā)區(qū)域網(wǎng)計(jì)算機(jī)資源控制應(yīng)用，自動(dòng)識(shí)別區(qū)域網(wǎng)辦公計(jì)算機(jī)的閑時(shí)時(shí)間啟動(dòng)模擬加工檢測(cè)任務(wù)，識(shí)別到異常隱患數(shù)控加工程序或電極過(guò)切干涉問(wèn)題點(diǎn)時(shí)自動(dòng)觸發(fā)電子通報(bào)郵件到負(fù)責(zé)人，第一時(shí)間通知負(fù)責(zé)人及時(shí)進(jìn)行確認(rèn)整改，完成后在系統(tǒng)上進(jìn)行確認(rèn)關(guān)閉。

（5）加工模擬檢測(cè)自動(dòng)化。

自動(dòng)化進(jìn)行數(shù)控加工程序安全和二次放電加工電極干涉過(guò)切檢測(cè)，無(wú)需增設(shè)崗位和人員編制，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人操作自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。

3 項(xiàng)目主要內(nèi)容

3.1 項(xiàng)目開(kāi)展流程簡(jiǎn)略

（1）安裝配置SQL數(shù)據(jù)服務(wù)中心服務(wù)器，機(jī)房管理及控制，服務(wù)器測(cè)試調(diào)試使用。

（2） NCProgramToolpaths/ProjectData/HumanBom/ComputerID/ThreadControl/ProblemData數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)，用于系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)服務(wù)源。檢測(cè)采集方面，在輸出程序信息單時(shí)將程序信息進(jìn)行記錄，需要開(kāi)發(fā)輸出加工資料應(yīng)用程序，并設(shè)計(jì)收集檢測(cè)數(shù)據(jù)源功能模塊。

（3）通過(guò)vs進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，自動(dòng)將程序進(jìn)行傳送到安全檢測(cè)中心。

（4）開(kāi)發(fā)基于編程軟件的檢測(cè)功能macro文件，電極過(guò)切干涉自動(dòng)化檢測(cè)功能開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)過(guò)程。

（5）區(qū)域計(jì)算機(jī)資源控制模塊過(guò)程開(kāi)發(fā)，用于控制計(jì)算機(jī)批量啟動(dòng)和停止動(dòng)作，便于快速響應(yīng)各種突發(fā)狀況時(shí)能夠快速制止反應(yīng)，同時(shí)便于檢測(cè)文件工序和同步更新。

（6）建立自動(dòng)檢測(cè)中心工作站，并設(shè)定成服務(wù)器，專(zhuān)門(mén)用于程序安全檢測(cè)，形成檢測(cè)初始第一道防線。

（7）通過(guò)編寫(xiě)宏指令收集檢測(cè)過(guò)程各種信息，包括程序的狀態(tài)，路徑切削信息，使用的參照工件模型等。

（8）建立檢測(cè)結(jié)果記錄和輸出端，開(kāi)發(fā)自動(dòng)郵件模塊，自動(dòng)下發(fā)缺陷程序通報(bào)郵件到相關(guān)技術(shù)人員，并按次數(shù)要求整改及檢查確認(rèn)。

3.2 數(shù)據(jù)服務(wù)建立和應(yīng)用設(shè)計(jì)

（1）建立編程技術(shù)人員信息表（HumanBom），包括編程計(jì)算機(jī)主機(jī)IP，人員郵箱等。

（2）VS開(kāi)發(fā)程序收集檢測(cè)數(shù)據(jù)源（NC Program Toolpaths和Project Data）。

（3）自動(dòng)檢測(cè)模塊功能開(kāi)發(fā)。

（4）Split Thread Toolpath Check自動(dòng)檢測(cè)功能VS應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。

（5）檢測(cè)結(jié)構(gòu)反饋和通報(bào)機(jī)制功能模塊開(kāi)發(fā)。

（6）Thread Control.exe檢測(cè)進(jìn)程自動(dòng)控制模塊開(kāi)發(fā)。

（7）二次放電加工電極過(guò)切干涉后臺(tái)檢測(cè)功能模塊開(kāi)發(fā)。

3.3 虛擬數(shù)控程序加工模擬自動(dòng)化檢測(cè)

（1）虛擬數(shù)控程序加工模擬自動(dòng)化檢測(cè)過(guò)程概要。

以編程程序出加工卡為起點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序自動(dòng)進(jìn)行Project Data表檢查信息收集，其中包括檢測(cè)ID、IP地址，檔案名稱(chēng)，檔案路徑，編程員信息等。通過(guò)程序檢測(cè)中心1自動(dòng)進(jìn)行程序碰撞過(guò)切檢測(cè)，將檢查有問(wèn)題的路徑輸出到檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)表ProblemData，同時(shí)將檢測(cè)檔案中的每條路徑進(jìn)行檢測(cè)單元編號(hào)及上傳到NC Program Toolpaths數(shù)據(jù)表中。通過(guò)開(kāi)發(fā)建立計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序控制進(jìn)程及程序檢測(cè)中心2 Split Thread Toolpath Check進(jìn)程，以NC Program Toolpaths數(shù)據(jù)表為數(shù)據(jù)源，利用多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序分散逐條模擬檢測(cè)路徑工藝問(wèn)題。多臺(tái)計(jì)算機(jī)資源的使用是通過(guò)進(jìn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，監(jiān)控到鼠標(biāo)停止移動(dòng)事件超出規(guī)定后自動(dòng)啟動(dòng)后臺(tái)PM進(jìn)行檢測(cè)中心2的程序檢測(cè)，同時(shí)鼠標(biāo)移動(dòng)事件發(fā)生時(shí)自 動(dòng)停止檢測(cè)，恢復(fù)計(jì)算機(jī)資源，防止占用技術(shù)員的計(jì)算機(jī)資源，影響工作效。虛擬數(shù)控程序加工模擬自動(dòng)化檢測(cè)流程如圖1所示。

圖1 虛擬數(shù)控程序加工模擬自動(dòng)化檢測(cè)流程

（2）虛擬數(shù)控程序加工模擬程序安檢集中云服中心即“檢測(cè)中心1”的主要功能簡(jiǎn)介。

虛擬數(shù)控程序加工模擬自動(dòng)化檢測(cè)中心1（見(jiàn)圖2）主要對(duì)Project Data表中的待檢項(xiàng)目進(jìn)行碰撞過(guò)切檢查，過(guò)程不對(duì)數(shù)控程序中的每條路徑進(jìn)行逐層分析，執(zhí)行速度比較快，一般情況下，需要5min可完成一個(gè)檔案的碰撞過(guò)切檢查。碰撞過(guò)切檢查主要是防止技術(shù)人員對(duì)自己編制的程序路徑忘記進(jìn)行檢查，存在安全隱患并流入現(xiàn)場(chǎng)加工，導(dǎo)致設(shè)備事故。檢測(cè)過(guò)程如果發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的程序，則會(huì)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送通告郵件給技術(shù)員，要求整改，如圖3所示。

圖2 虛擬數(shù)控程序加工模擬自動(dòng)化檢測(cè)中心1

圖3 虛擬數(shù)控程序加工模擬自動(dòng)化檢測(cè)中心1異常程序通告

檢測(cè)中心1除了進(jìn)行碰撞過(guò)切檢查功能外，還進(jìn)行了程序路徑數(shù)據(jù)采集任務(wù)，為后續(xù)程序安檢分散云服中心檢測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)包括程序路徑模擬條數(shù)、程序刀具信息、程序加工時(shí)間等數(shù)據(jù)。

檢測(cè)中心1在進(jìn)行安全檢測(cè)時(shí)需要將檔案從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)共享位置中進(jìn)行傳送到本機(jī)的操作，防止直接訪問(wèn)時(shí)因網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е聶n案資料數(shù)據(jù)中斷。傳送進(jìn)程是分開(kāi)的一個(gè)過(guò)程，其要受主界面上的緩沖檔案數(shù)量控制，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)緩沖過(guò)程，一般情況下要設(shè)定合理的參數(shù)，防止傳送過(guò)多檢不過(guò)來(lái)或傳送過(guò)少不夠檢。檢測(cè)類(lèi)型可以進(jìn)行設(shè)定的，如果只進(jìn)行碰撞過(guò)切檢查，請(qǐng)?jiān)谙到y(tǒng)左上角上僅選擇碰撞過(guò)切項(xiàng)，此時(shí)檢查過(guò)程將不再為后續(xù)程序安檢中心2收集檢測(cè)數(shù)據(jù)，路徑工藝問(wèn)題將得不到檢查。反之，當(dāng)“殘留模型檢查”項(xiàng)打勾時(shí)，程序路徑工藝問(wèn)題數(shù)據(jù)正常進(jìn)行采集入庫(kù)。

系統(tǒng)設(shè)置中還可以設(shè)置同時(shí)進(jìn)行多少檔案檢查，Powermill開(kāi)啟最大數(shù)為7，根據(jù)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行能力來(lái)設(shè)定，一般情況下設(shè)置4即可，過(guò)多可能會(huì)導(dǎo)致同時(shí)進(jìn)行大檔案檢測(cè)時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用卡。

（3）虛擬數(shù)控程序加工模擬程序安檢集中云服中心即“檢測(cè)中心2”的主要功能簡(jiǎn)介。

檢測(cè)中心2主要檢查數(shù)控程序的路徑工藝問(wèn)題，其檢測(cè)規(guī)則是使用PowerMILL軟件內(nèi)部命令讀取重排刀具路徑段內(nèi)的所有信息，如圖4所示路徑段列表，其包括每條路徑單段程序路徑的長(zhǎng)度及單段路徑的總數(shù)。使用循環(huán)方法逐一選擇路徑段并將單段路徑從整條路徑中分離出來(lái)，通過(guò)對(duì)分離出來(lái)的路徑進(jìn)行Z方向抬高路徑中的下切步距加上恒定調(diào)整系數(shù)0.5mm，使用軟件自帶的碰撞過(guò)切檢測(cè)模塊選擇殘留類(lèi)型對(duì)路徑進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果到檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)表中。因此需要依靠正確的當(dāng)前工序檢測(cè)初始?xì)埩裟Ｐ?，?lái)保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

鑒于檢測(cè)是基于區(qū)域計(jì)算機(jī)資源鼠標(biāo)識(shí)別閑時(shí)啟動(dòng)檢測(cè)的，當(dāng)鼠標(biāo)停止操作10min后，進(jìn)程中的后臺(tái)應(yīng)用Split Thread Toolpath Check.exe自動(dòng)從服務(wù)器中獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中讀取虛擬模擬加工的檔案位置及程序信息，按照路徑列表的路徑順序進(jìn)行逐條模擬。在模擬過(guò)程中，如果出現(xiàn)鼠標(biāo)發(fā)生操作事件時(shí)，檢測(cè)進(jìn)程將自動(dòng)退出，這樣會(huì)照成如果某些程序路徑列表內(nèi)的程序模擬沒(méi)有完成，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄模擬到路徑列表中的中斷路徑序號(hào)，并反饋記錄到系統(tǒng)數(shù)據(jù)中，并標(biāo)記未檢查完成，待下次再次進(jìn)入模擬檢測(cè)時(shí)，Split Thread Toolpath Check.exe將自動(dòng)按照上次中斷的序號(hào)開(kāi)始往下執(zhí)行模擬檢測(cè)。存在相當(dāng)部分程序模擬段數(shù)超過(guò)1萬(wàn)段，據(jù)歷史模擬時(shí)間記錄，最高需要模擬檢測(cè)時(shí)間高達(dá)32h，如果不做斷點(diǎn)續(xù)檢功能，這樣的程序?qū)o(wú)法完成模擬檢測(cè)并取得結(jié)果。

圖4 數(shù)控程序路徑段列表

（4）虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)初始?xì)埩舻膭?chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)及工序間殘留模型流轉(zhuǎn)圖。

要求技術(shù)員在編程檔案中必須創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)初始檢測(cè)殘留，如圖5所示，且參數(shù)為行距5mm，公差0.2mm，余量0.02mm，這樣可以滿(mǎn)足檢測(cè)要求，加快檢測(cè)過(guò)程。檢測(cè)初始?xì)埩羰潜敬尉幊坦ば蜷_(kāi)始時(shí)工件殘料情況，必須保證殘留的真實(shí)有效，才能保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果編程是首道工序時(shí)，按備料尺寸創(chuàng)建毛坯并生產(chǎn)檢測(cè)初始?xì)埩?，編程完成后，?qǐng)將本道工序的檢測(cè)初始?xì)埩暨M(jìn)行復(fù)制，產(chǎn)生的殘留中將所有路徑添加進(jìn)去，然后計(jì)算殘留，生成下道工序的檢測(cè)初始?xì)埩?，?jì)算完成后請(qǐng)將殘留的參數(shù)進(jìn)行去除，結(jié)束后請(qǐng)將下道工序檢測(cè)殘留進(jìn)去上傳系統(tǒng)，以方便下道工序編程進(jìn)行下載，詳細(xì)的殘留模型流轉(zhuǎn)如圖6所示。

圖5 檢測(cè)初始?xì)埩裟Ｐ?/p>

圖6 工序間檢測(cè)初始?xì)埩裟Ｐ土鬓D(zhuǎn)圖

（5）虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)可識(shí)別的路徑工藝問(wèn)題安全隱患類(lèi)型案例。

在模具數(shù)控加工程序編程行業(yè)領(lǐng)域，如果不進(jìn)行縝密的加工前虛擬模擬加工檢測(cè)，技術(shù)員是不能真正保證程序的百分百安全，部分程序?qū)嶋H加工不存在問(wèn)題，可能也會(huì)存在切削過(guò)大不合理的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象不會(huì)導(dǎo)致品質(zhì)方面的問(wèn)題發(fā)生，過(guò)大的切削量會(huì)慢性損傷機(jī)床精度及加工刀具。這種工藝問(wèn)題非常的隱蔽，一般的人工檢查不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象沒(méi)有明顯不良結(jié)果體現(xiàn)，是不會(huì)引起被重視的。這樣的工藝問(wèn)題在虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)系統(tǒng)中是可以被識(shí)別的，因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)定了模擬檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，加工刀具干涉超出它的負(fù)載切削量，是被通報(bào)整改的，應(yīng)用系統(tǒng)模擬檢測(cè)這種的工藝不合理問(wèn)題隱患可以杜絕，這也是本套模擬檢測(cè)系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)。

此外，經(jīng)過(guò)虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)上線實(shí)際驗(yàn)證應(yīng)用后，在加工程序路徑工藝問(wèn)題安全隱患識(shí)別上取得非常成功的突破，超出行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)，基本上所有隱患問(wèn)題都能在系統(tǒng)中識(shí)別出來(lái)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)設(shè)備零事故發(fā)生。下面一些比較熟悉的經(jīng)典案例，來(lái)加深理解系統(tǒng)的識(shí)別范圍。

a.側(cè)面拐角殘料過(guò)大，加工底部平面路徑在拐角處發(fā)生碰撞設(shè)備事故，如圖7所示。

圖7 拐角碰撞類(lèi)

b.刀具刃長(zhǎng)不夠，導(dǎo)致擦刀柄類(lèi)，在無(wú)切削能力的刀柄處發(fā)生碰撞設(shè)備事故，如圖8所示。

圖8 擦刀柄類(lèi)

c.加工程序路徑中間部分不連貫缺少，造成斷層，在斷層下層開(kāi)始加工處發(fā)生碰撞設(shè)備事故，如圖9所示。

圖9 路徑斷層類(lèi)

d.加工程序路徑連接部分錯(cuò)誤，在層與層連接過(guò)渡處發(fā)生碰撞設(shè)備事故，如圖10所示。

圖10 連接錯(cuò)誤類(lèi)

e.加工路徑先加工底層再加工頂層順序錯(cuò)誤，加工開(kāi)始時(shí)發(fā)生碰撞設(shè)備事故，如圖11所示。

圖11 路徑加工順序錯(cuò)誤類(lèi)

f.路徑干涉殘料類(lèi)比較廣泛，包括了未去除殘料直接加工平面、參考加工路徑錯(cuò)誤引起清角路徑干涉大量殘料等，這些類(lèi)型均屬大型碰撞設(shè)備事故，一旦發(fā)生事故導(dǎo)致設(shè)備主軸精度重大損傷，如圖12所示。

圖12 路徑干涉殘料類(lèi)

（6）虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)行業(yè)對(duì)標(biāo)Vericut軟件，突出表現(xiàn)先進(jìn)技術(shù)水平。

VERICUT軟件是美國(guó)CGTECH公司開(kāi)發(fā)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，由NC程序驗(yàn)證模塊、機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級(jí)機(jī)床特征模塊、實(shí)體比較模塊和CAD/CAM接口等模塊組成，可仿真數(shù)控車(chē)床、銑床、加工中心、線切割機(jī)床和多軸機(jī)床等多種加工設(shè)備的數(shù)控加工過(guò)程，也能進(jìn)行NC程序優(yōu)化，縮短加工時(shí)間、延長(zhǎng)刀具壽命、改進(jìn)表面質(zhì)量，檢查過(guò)切、欠切，防止機(jī)床碰撞、超行程等錯(cuò)誤;具有真實(shí)的三維實(shí)體顯示效果，可以對(duì)切削模型進(jìn)行尺寸測(cè)量，并能保存切削模型供檢驗(yàn)、后續(xù)工序切削加工；具有CAD/CAM接口，能實(shí)現(xiàn)與UG.CATIA及MasterCAM等軟件的嵌套運(yùn)行。VERICUT軟件目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、模具制造等行業(yè)，其最大特點(diǎn)是可仿真各種CNC系統(tǒng)，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置處理的NC程序，其整個(gè)仿真過(guò)程包含程序驗(yàn)證、分析、機(jī)床仿真、優(yōu)化和模型輸出等。

從以上對(duì)Vericut軟件的功能描述，分析出Vericut在程序檢測(cè)方面不能進(jìn)行自動(dòng)化執(zhí)行，在加工程序模擬檢測(cè)方面不能識(shí)別程序加工工藝問(wèn)題，模擬檢測(cè)存在問(wèn)題點(diǎn)需要靠人工發(fā)現(xiàn)等缺點(diǎn)，因此不廣泛被行業(yè)所認(rèn)可和應(yīng)用。從以上分析，格力模具公司自主創(chuàng)新研究虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)識(shí)別異常程序技術(shù)的先進(jìn)性。

（7）虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)異常通報(bào)結(jié)果處理方式。

a.碰撞類(lèi)。如圖13所示，打開(kāi)自己的檔案，再次進(jìn)行碰撞檢查，確認(rèn)是否存在碰撞。

圖13 碰撞類(lèi)通報(bào)

b.過(guò)切類(lèi)。如圖14所示，打開(kāi)自己的檔案，再次進(jìn)行過(guò)切檢查，確認(rèn)是否存在過(guò)切。

c.連接項(xiàng)過(guò)切檢查沒(méi)有打勾類(lèi)。如圖15所示,打開(kāi)自己的檔案，打開(kāi)路徑的連接“過(guò)切檢查”是否是沒(méi)有打勾，如果是，請(qǐng)確認(rèn)連接是否安全。

圖14 過(guò)切類(lèi)通報(bào)

圖15 連接項(xiàng)過(guò)切檢查沒(méi)有打勾類(lèi)通報(bào)

d.碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)。如圖16所示，報(bào)警“碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)”之鉆孔路徑處理方式：①使用PMR2版本打開(kāi)下載的檔案，將刀具、路徑、檢測(cè)初始?xì)埩暨M(jìn)行顯示；②將刀具放在鉆孔路徑最深位置，檢查是否是以下情況：?刃長(zhǎng)不夠刀柄干涉檢查初始?xì)埩簦?刀長(zhǎng)不夠干涉檢查初始?xì)埩簟?/p>

圖16 碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)通報(bào)

e.碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)。報(bào)警“碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)”之非鉆孔路徑處理方式如圖17、圖18描述。

（8）虛擬數(shù)控程序加工模擬檢測(cè)撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)異常點(diǎn)檔案下載及查看方法。

當(dāng)收到郵件通知時(shí)，打開(kāi)并查看詳細(xì)內(nèi)容，如圖19所示，其中如果存在“***碰撞過(guò)切殘留撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)”條目時(shí)，選擇該條目，并右擊鼠標(biāo)按鈕，在彈出的下拉菜單中選擇“下載碰撞殘留刀路”即可將異常保存檔案下載到本地，再使用PowerMILL R2軟件打開(kāi)檔案進(jìn)行異常點(diǎn)快速查看確認(rèn)。

圖17 碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)非鉆孔類(lèi)通報(bào)處理方式1

圖18 碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)非鉆孔類(lèi)通報(bào)處理方式2

圖19 碰撞過(guò)切殘留模型撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)下載

4 虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬自動(dòng)化檢測(cè)

（1）虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬檢測(cè)過(guò)程概要。

如圖20所示，首先在電極設(shè)計(jì)員報(bào)完工時(shí)通過(guò)后臺(tái)進(jìn)程將電極設(shè)計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)源自動(dòng)記錄到Project Data檢測(cè)數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)包括設(shè)計(jì)檔案的位置、計(jì)算機(jī)信息、人員信息等。

圖20 虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬自動(dòng)化檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

其次處理服務(wù)器上的Back_Elec_Check.exe后臺(tái)進(jìn)程從Project Data數(shù)據(jù)表中獲取檢測(cè)信息，自動(dòng)訪問(wèn)模擬數(shù)據(jù)的電極檔案位置，啟動(dòng)檢測(cè)軟件并打開(kāi)，執(zhí)行模擬檢測(cè)過(guò)程功能文件，達(dá)到無(wú)人干預(yù)自動(dòng)化電極放電過(guò)切干涉模擬檢查，將檢測(cè)結(jié)果記錄到檢測(cè)數(shù)據(jù)中心。

最后通過(guò)數(shù)據(jù)中心后臺(tái)進(jìn)程AutoMail.exe識(shí)別分類(lèi)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)結(jié)果記錄，將存在有異常電極過(guò)切干涉問(wèn)題點(diǎn)的檔案信息、問(wèn)題詳細(xì)等內(nèi)容自動(dòng)發(fā)郵件通報(bào)相關(guān)技術(shù)員。

（2）虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及判定設(shè)計(jì)條件規(guī)則。

a.圖層放置標(biāo)準(zhǔn)。

第一，每個(gè)UG檔只能放2個(gè)零件，包括正反面或側(cè)面,針類(lèi)例外；1～199層：電極編號(hào)與圖層號(hào)對(duì)應(yīng)放置；01層～230層：型芯、型腔放置層，型芯、型腔編號(hào)與圖層編號(hào)對(duì)應(yīng)放置。改模時(shí)201～209層對(duì)應(yīng)放新模型，211～220層對(duì)應(yīng)放舊模型。組合件時(shí)201～209層對(duì)應(yīng)放組合模型，211～220層對(duì)應(yīng)放單件或備料模型。方便查看資料；240層：坐標(biāo)球，保存坐標(biāo)系用；254層：圖紙放置層。

第二，為了區(qū)分開(kāi)同個(gè)零件正反面電打或不同零件的UG圖層放置要求。

第三，【正面電打】（第一次）1～150為電極層，201～209為型芯、型腔層。

第四，【反面或側(cè)面電打】（第二次）151～199為電極層，210為型芯、型腔層。

b.干涉體積與干涉厚度范圍確定干涉標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算分析得出的干涉體的體積與干涉體的厚度達(dá)到要求記錄干涉。

c.倒角避空。特殊要求需要局部做過(guò)切干涉處理，過(guò)濾記錄干涉體。

（3）虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬檢測(cè)可識(shí)別的路徑工藝問(wèn)題安全隱患類(lèi)型案例。

符合虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的，到達(dá)干涉范圍內(nèi)的都會(huì)分析出來(lái)，并自動(dòng)生成干涉部分的實(shí)體模型，如圖21所示。通常情況下，安全隱患類(lèi)型分為電極過(guò)切工件類(lèi)，夾具干涉工件類(lèi)，移位欠切類(lèi)。

圖21 虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬自動(dòng)化檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

（4）虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

如圖22所示，檢測(cè)結(jié)果按照“特意做倒角避空”、“多零件錯(cuò)放圖層”、“電極設(shè)計(jì)有異?！?、“未關(guān)閉”4大類(lèi)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，異常Top10排名，按上月、本月、上周、本周、昨天、今天7個(gè)時(shí)間階段匯總，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)郵件的方式進(jìn)行推送，及時(shí)掌控動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

圖22 虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬異常分析統(tǒng)計(jì)

（5）電極過(guò)切干涉檢測(cè)異常點(diǎn)檔案下載及查看方法。

如圖23所示，當(dāng)收到郵件通知時(shí)，打開(kāi)并查看詳細(xì)內(nèi)容，其中如果存在“***電極干涉，所屬*****”條目時(shí)，選擇該條目，并右擊鼠標(biāo)按鈕，在彈出的下拉菜單中選擇“下載保存的干涉3D設(shè)計(jì)檔案”即可將異常保存檔案下載到本地，再使用UG軟件打開(kāi)檔案進(jìn)行異常點(diǎn)快速查看確認(rèn)。

圖23 虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬自動(dòng)化檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

（6）虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬檢測(cè)異常通報(bào)結(jié)果處理方式。

虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬檢測(cè)異常通報(bào)結(jié)果以郵件的方式通報(bào)給當(dāng)事人，顯示當(dāng)事人信息、圖檔信息、查看與統(tǒng)計(jì)分析鏈接，通報(bào)樣式詳見(jiàn)圖24所示。

圖24 虛擬二次放電電極加工過(guò)切干涉模擬異常通報(bào)

5 項(xiàng)目實(shí)施成效

（1）解決機(jī)加工行業(yè)存在的生產(chǎn)設(shè)備撞機(jī)安全事故和電打干涉過(guò)切問(wèn)題。

任何一個(gè)數(shù)據(jù)加工程序異?；蚨畏烹娂庸る姌O過(guò)切干涉都將引來(lái)模具加工件的質(zhì)量缺陷或設(shè)備事故的發(fā)生。質(zhì)量缺陷上，對(duì)于減材加工制造模式，一旦造成質(zhì)量過(guò)切缺陷，重則工件報(bào)廢重做，輕則燒焊返工，額外消耗了高額不必要的加工工時(shí)和材料成本。發(fā)生設(shè)備事故來(lái)講，普遍導(dǎo)致設(shè)備精度的損失，刀具的報(bào)廢，及工件缺陷，額外消耗設(shè)備維修和精度下降折算成本，增加刀具物料成本，工件返工成本，因此虛擬模擬模具加工檢測(cè)可識(shí)別異常點(diǎn)，降低模具制程返工成本，可提高模具加工質(zhì)量。在加工制造前通過(guò)系統(tǒng)全面虛擬模擬模具加工檢測(cè)，使用高端無(wú)人化檢測(cè)技術(shù)手段，取代人工肉眼低效，低可靠性的檢查模式，讓異常隱患問(wèn)題點(diǎn)無(wú)處躲藏，為安全生產(chǎn)豎起一道綠色安全保護(hù)屏障，真正實(shí)現(xiàn)了保證模具加工設(shè)備、刀具、工件及人身安全的目標(biāo)，體現(xiàn)安全生產(chǎn)，和諧制造的新時(shí)代之音

（2）模具行業(yè)應(yīng)用推廣價(jià)值高，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

解決模具CNC加工行業(yè)撞機(jī)和放電加工干涉過(guò)切兩大長(zhǎng)期普遍存在問(wèn)題，可為國(guó)內(nèi)機(jī)加工行業(yè)設(shè)備安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，整體提高模具加工質(zhì)量水平，大幅度降低制程成本浪費(fèi)。

隨著社會(huì)發(fā)展，人們的生活水平提高，對(duì)物質(zhì)的美觀及功能要求也越來(lái)越高，制造企業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)壓力更加劇烈，高端高精產(chǎn)品是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，高標(biāo)準(zhǔn)高要求的加工必然對(duì)加工設(shè)備有更高的要求，高速高精設(shè)備成本造價(jià)高，因此設(shè)備的生產(chǎn)安全是公司高度重視的，因此如何保證設(shè)備安全生產(chǎn)是模具制造行業(yè)所共同追求的目標(biāo)，新型虛擬模擬加工檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用正是行業(yè)所需，具備高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

（3）體系化閉環(huán)式系統(tǒng)化管理，方便快捷。

整套系統(tǒng)具備完整的數(shù)據(jù)服務(wù)，從加工模擬數(shù)據(jù)源的收集到模擬過(guò)程應(yīng)用到模擬結(jié)果的處理關(guān)閉，形成閉環(huán)體系化服務(wù)模式，按照自動(dòng)化模擬檢測(cè)的高要求理念設(shè)計(jì)，突破模具加工制造行業(yè)的技術(shù)痛點(diǎn)頑疾，體現(xiàn)綠色高效便捷運(yùn)行模式。