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技術概述
    

  
圖1. 系統可識別高于界限角度的陡面，并使用Z級刀具路徑對其進行自動加工，同時始終在陡面保持順銑。
  
在力度與簡單之間尋求平衡
 
事實證明能實現更高生產力的方法是“少即是多”
 
CAM軟件行業競爭激烈，紛紛加強技術性，以加快機床技術的發展，然而該行業似乎忽略了用戶體驗的重要性。盡管刀具路徑的選擇在不斷擴大，這有利于軟件的銷售，但售后的用戶體驗并不樂觀，因為他們需要耗費時間分析數十項功能，同時還得保持機床的生產率。
 
精心設計的CAM軟件需提高而不是降低CNC程序員的效率。保持生產力的長期增長需要使用三管齊下的方法來開發CAM軟件。首先，需依托數十年積累實踐經驗，采用現代化加工方法作為CAM系統智能化加工的堅實基礎。其次，簡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果。最后，利用現代化計算機的原始處理能力，在更短時間內計算刀具路徑。
 
ESPRIT 2017通過創建更智能、更簡單以及使用更便捷的CAM軟件為用戶帶來最前沿的體驗。
 
更智能的刀具路徑
 
開發智能化及優化的刀具路徑，可自動化處理日常工作。
 
由于長期對行業的專注，ESPRIT自1985年以來一直處于行業領先地位。ESPRIT的工程師們多年來一直對能化加工進行研究，并將其植入軟件中，簡化CNC編程，無需通過CNC程序員進行控制。ESPRIT2017強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。
 
應用先進的邏輯進行陡面/非陡面銑削
 
若想在復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。
 
對于許多零件型號而言，Z級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域
。
   
Global Finishing是ESPRIT
 
2017的一項新策略，它將Z級精加工和整平精加工的技術單獨結合到陡面/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關鍵參數，如步進和公差，系統就會使用界限角度對零件模型進行內部分析，以識別陡面或非陡面。
 
系統會先計算整個零件的Z級刀具路徑，當刀具路徑經過的區域高于斜坡閾值時，它將會被保留下來，因為這些陡面區域對于表面質量而言至關重要。刀具路徑經過的區域若低于斜坡閾值，則會替換為偏置刀具路徑。
 
這一先進方法會優先考慮刀具路徑的連續性，并盡可能多地保留Z級切削不間斷操作。
 
 
圖2. 低于閾值角度的非陡面區域會被識別出來，并采用偏置刀具路徑進行自動加工。
  

圖3. 當刀具在陡面和非陡面之間轉換時，會優先考慮刀具路徑的連續性。
 
對于中等復雜的零件而言，Global Finishing可以最大限度地節省時間并優化刀具路徑。對于高度復雜的部件，傳統的ESPRIT精加工策略可以提供精確的控制并生成優異的表面光潔度。
 
Global Finishing的初始版本旨在優化加工，現正處于開發中，以擴大非陡面加工中刀具路徑的范圍，并為用戶
提供更多優化或增強表面質量的選項。
 
降低對面銑操作功能的依賴
 
ESPRIT中大多數加工操作都依靠某一特征來確定在何處以及如何計算刀具路徑。但是，對于面銑操作而言，目標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。用戶通常會耗費時間創建其他形狀來體現毛坯的邊界。

圖4. 在面銑加工時，如果不知道周圍的毛坯可能會導致刀具路徑不完整或低效，在需要創建其他形狀時也會浪費時間。
 
在通過面銑操作加工特定形狀時，也會忽略加工中毛坯的形狀會發生變化這一事實。由于面銑往往是將原材料加工為最終形狀的第一步，所以在了解目標形狀之前應了解毛坯的形狀。

圖5. 若面銑的刀具路徑無法識別毛坯會在加工中發生變化，那么它將無法優化切割路徑的角度和長度，因為毛坯在面銑中的形狀會發生變化。
 
ESPRIT 2017已對面銑的周期進行了重新設計，以減少其對形狀特征的限制，同時更多地通過毛坯模型的實際形狀來計算并優化刀具路徑。通過目前已有的識別毛坯狀況的最新技術，CAM系統可在內部計算面銑操作的優化刀具路徑。
 
識別加工中的毛坯狀態擁有幾大好處。
 
- CAM系統可從含有零件模型的毛坯形狀中提取精確的邊界信息。
  
在實體模型上單獨選定的表面，無論其形狀或傾斜度如何，均可用于設置加工操作中的工作平面和最終深度（加上毛坯余量）。
 
- CAM系統可使用加工中毛坯的相關刀具信息準確地計算理想的刀具路徑，這比手動編程更快。
- 自動計算安全起刀位置，以避免沖突
- 沿著邊緣優化切削路徑，以進行清潔加工
- 最佳的進刀和出刀距離，節省周期時間
- 每次增加切削深度時均擁有最佳的切割角度
 
 
圖6.毛坯模型和刀具信息可使ESPRIT在用戶干預最小的情況下在內部計算并優化刀具路徑。
 
 
圖7. 連續計算毛坯的面銑刀具路徑，可在加工中毛坯的表面形狀發生變化時調整最佳切割角度。
 
CNC程序員可通過ESPRIT 2017中的智能化面銑來選擇實體的加工面及刀具，并讓系統處理其他工作。所有熟悉的手動控制都保持不變。
 
自動補償Swarf銑削加工中的異形零件
 
異形零件是航空航天供應商中常面臨的挑戰。當CAM系統無法補償待加工的實體模型的不規則形狀時，CNC程序員需創建其他形狀或曲面以生成可行的刀具路徑。
 
先進的CAM系統可以分析實體模型，從而對異形零件進行補償加工，并支持平滑可靠的5軸Swarf銑削加工，無需增加其他形狀。
 
ESPRIT 2017中的5軸swarf 銑削加工將零件模型和刀具上的觸點計算更緊密地結合起來，使刀具路徑能對更廣泛的零件形狀做出更好的響應。
 
 
圖8. 在刀具與毛坯的面壁接觸時，通過自動計算刀具路徑可以對毛坯的面壁間隙進行連續加工。

圖9. 沿著毛坯面壁的刀具定位保持平滑，無論其頂部或底部的輪廓是否不規則或不連續。
  
 
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. 準確計算刀具與零件之間的接觸點，即使刀具的直徑與材料的彎角不匹配，也能防止在加工時刀具觸不到毛坯的面壁。
 
 
Swarf 刀具路徑在操作中使用高級算法，避免手動創建其他形狀，可節省編程時間并提高刀具路徑的可靠性。
 
為線切割加工提供更多策略
 
生產復雜的型材需采用線切割，它能生成超精細的形狀和優異的表面處理，這是其他方式幾乎無法實現的。然而，難以加工的形狀并不意味著它難以編程。
 
作為線切割領域CAM的領導者，ESPRIT一直致力于為線切割加工帶來更多創新，這源于其對傳統思維的挑戰，也始于其在傳統工藝中應用的非傳統方式。例如，ESPRIT長期以來支持在銑削操作中采用開放輪廓和變形刀具路徑。若這種技術也適用于切割會怎樣？它將讓EDM程序員更輕松地切削更多型腔。
  
  
 
圖12. 無論輪廓的形狀是閉合還是開放，它都能有效地通過無核型腔加工路徑熔出小開口。
 
開放的型腔便于其更快地沿著輪廓切割小開口。當線太大無法適配小開口時，只需先在G40模式下對輪廓進行粗加工，一直向前保持其開口原封不動。然后在輪廓開口處進行型腔加工，只需熔融少量剩余材料。
 

 
圖13. 將輪廓銑削和開放型腔加工結合起來，能有效地切削異形輪廓。
 
有時會在型腔內對大孔或凹槽進行預加工，并盡可能地切削材料，同時釋放材料內的應力。還有時候，模型內有一個鑄造型腔，無論其內部輪廓形狀是怎樣的，型腔加工路徑需識別并適配內腔的形狀，以避免出現走空刀。
  
 
圖14. 無核型腔加工可為預鉆孔提供常數偏移選項，或在內腔和外輪廓形狀之間提供平滑的過渡選項。
 
ESPRIT線切割一直依賴都與該領域的合作伙伴、客戶和專家保持著長期合作，這樣可以持續了解行業的需求并提供創新的解決方案。
   
互動更簡單
   
省力的同時還能獲得更快及更可靠的結果。
 
CAM系統簡化所面臨的挑戰是讓用戶在控制加工過程中節省時間和精力，讓擅長執行日常任務的計算機系統來完成附加值更小的耗時任務，這樣可以獲得快速而可靠的結果。
 
自動計算銑削操作中的最佳刀具位置
 
在精確識別毛坯模型后，ESPRIT
 
2017可以識別毛坯模型相關的銑刀的確切位置，從而自動地計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在內部為面銑、粗略的型腔加工和輪廓操作計算某些參數。
 
在啟用自動化功能后，用戶的界面會更簡單，僅顯示關鍵參數，以加快決策進程。
 
由于可以精確識別加工中的毛坯狀況，系統可以獲取完美的起刀高度，知曉如何沿著開口邊緣定位落刀處，以實現清潔加工，還可以在切削深度增加時計算進刀和出刀的最佳距離。
 

圖15. 系統對刀具定位進行了優化，以減少切削時間，并在深度增加時安全避開毛坯。
 
 
圖16. 沿著開口邊緣定位落刀處，可實現清潔加工。
   
 
圖17. 計算輪廓的刀具路徑，對任意級別的毛坯進行粗加工。
 
ESPRIT自動化功能可排除粗加工中的不定因素，同時無需對該過程進行控制。
 
切削元件時自動調整特征路徑
 
CAM系統中的特征識別功能必須保留原始CAD模型的設計需求。然而，由設計工程師創建的功能通常需要編輯，從而使加工操作具有更多功能。
 
ESPRIT中的特征識別功能快速而簡單，對其進行編輯也是如此。
  
 
圖18. 直接編輯特征就可以輕松地選擇要切削的各個元件。
  
 
圖19. 即時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單，可以更輕松地繞過您不想加工的形狀。集成最新一代3D CAD模型讓設計的路徑平滑地進入NC代碼的第一步是將3D CAD模型智能地集成到CAM系統中。ESPRIT的架構旨在為最新一代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行業的發展，ESPRIT也在不斷地更新迭代。
 
-Onshape Full-Cloud CAD是針對靈活的設計團隊推出的新一代CAD，它內置了協作功能，同時能在完全基于云的環境下通過任意設備訪問相同的CAD系統和數據。ESPRIT提供免費的OnshapeConnect加載項，可將基于云的Onshape文檔直接導入到ESPRIT中。
 
-3D PDF是“無畫設計”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）數據導入到ESPRIT中。
 
-STEP AP 242是融合了STEP 203和STEP
 
214的新的STEP標準。ESPRIT中的STEP支持公司產品生命周期所有階段的集成。
 
從無縫CAD到CAM的路徑為CNC程序員提供了完整而準確的零件數據，從而簡化NC代碼的路徑。
 
用戶引導式線切割技術輸入
 
ESPRIT EDM Expert System線切割專家系統是一款通用型數據讀取器，用戶可以通過它來訪問制造商推薦的切割數據。該專家系統是ESPRIT Wire EDM的集成組件。用戶只需點擊一下即可訪問該專家系統，選擇線并輸入工件數據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切削數據存儲在易于使用及更新的外部XML文件中。不過，該專家系統并不需要退出ESPRIT直接使用XML代碼，而是讓CNC程序員直接在ESPRIT工作環境中編輯數據庫。
 
在ESPRIT提供的數據庫的基礎上，線切割用戶可以修改數據，同時在創建自定義數據庫時對其進行更精細的調整。
   
在Expert System數據讀取器中，用戶可以輕松地將新項目添加到列表中，為工件數據添加新字段，并創建自定義切割策略，還可以將更改后的數據庫保存到新文件中，也可以替換當前數據庫。
  
 
 
圖20. ESPRIT EDM Expert System可以輕松訪問并定制制造商推薦的電火花線切割數據。
 
這種在熟悉環境中編輯數據的簡化方法可以使EDM程序員在工作時快速測試并微調切削策略，無需學習XML編碼。
 
更快的編程 加快加工過程。
 
現代計算機中對原始處理能力的改進大大縮短了進程中毛坯模型所需的計算時間，從而加快了編程效率。

加快對進程中毛坯模型的計算
 
利用數字表示毛坯模型的CAM系統讓用戶盡可能地接近現實生活。ESPRIT在利用內部材料自動化引擎功能計算刀具路徑時還能計算材料的狀態。這些動態毛坯模型將與機器切割材料相同的方式進行更新。
 
由于粗加工的所有階段都能知曉實際毛坯的條件，因此ESPRIT可以計算可靠的刀具路徑，不會在材料已被去除的區域上浪費操作。
 
然而，越來越多的操作開始用于毛坯，加工中的毛坯模型也變得越來越復雜，即便添加簡單的操作也可能導致長的計算時間。
 
ESPRIT 2017還在內部對毛坯自動化引擎進行了重構，這大大減少了計算時間。現在，可在面銑、型腔加工和輪廓加工時選擇毛坯自動化選項，其操作僅以秒為單位計算，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方式，即使是在復雜的零件上也能大大減少加工中毛坯的計算時間。不斷提高ProfitMilling™的性能
 
ESPRIT開發的ProfitMilling™
 
技術是一種高速粗加工策略，它在顯著提高切削進給量的同時能更深入地切削。ProfitMilling™技術可在計算刀具路徑時管理切屑負載和側切力，同時將接合角度和材料去除率保持在特定范圍內。
 
ESPRIT
 
2017還重新審視了ProfitMilling™技術，以提高封閉腔的性能和可靠性。其主要改進是以更大的初始切削力來更快的開啟型腔開口，同時更緊密地控制初始路徑以減少機器減速。
  
 
圖21. 更大的初始切削力可以更快地打開封閉腔，然后更好地進行排屑并打開冷卻液通路。
 
 
圖22. 測試顯示，初始切削力可以產生最快的循環時間。
  
 
圖23. 初始通道的寬度已被優化，可以更快地實現已編程的進給速率，同時機器減速更少。
  
 
圖24. 測試表明，通過半徑為0.5 - 1.0 x的切削寬度可實現最快的循環時間。
 
結論
 
ESPRIT一直通過設計更簡單及更快速的刀具路徑的軟件，以長期提高生產力來保持其在CAM行業的領導者地位。更智能化的刀具路徑建立在其擁有的數十年的加工技術、設計創意、行業合作伙伴關系和現場測試的基礎上。將常規或耗時的任務從用戶轉換到計算機中可以實現更簡單的交互。通過更好更充分地利用現代化的計算能力來解決加工問題的數學過程可以實現更快的編程。ESPRIT擁有一切讓您加工化繁為簡的功能。
 
關于ESPRIT
 
作為DP Technology的旗艦產品——ESPRIT，被譽為提供給CNC程序員有史以來功能最強大的CAM系統。ESPRIT是世界上唯一一款能夠在同一操作界面進行車削、銑削、線切割以及車銑復合編程加工的CAM系統。高性能的ESPRIT系統能夠為任意一種CNC機床提供強大的編程能力，與我們合作的機床企業有：德馬吉森精機（DMG MORI），日本山崎馬扎克（MAZAK），瑞士阿奇夏米爾（GF Agie Charmilles）， 西鐵城（CITIZEN），韓國斗山（DOOSAN），EMCO，中村留（NAKAMURA-TOME），大隈（OKUMA）等。