航空航天客户Analyze MyWorkpiece / Toolpath （AMWT）软件加工分析案例之四 — 端部法兰圆锥面加工分析

    西门子在机床数字化软件套件当中推出了一款适用于 Windows PC 的、全新的桌面软件 Analyze MyWorkpiece / Toolpath（缩写：AMWT），当前最新版本V3.0，通过该软件可通过分析提高工件加工的表面质量、和生产效率，其主要特点如下：

    加工前，3D 可视化 NC 加工程序和几何文件，分析 NC 加工程序的点位分布情况等，提前检查工件轮廓精度、表面质量、切削速度，以及分析工件表面缺陷可能的原因，进而识别 NC 程序优化的可能性；

    加工后，3D 可视化实际机床跟踪数据（ 通过 SINUMERIK HMI 跟踪的 ），3D 可视化虚拟机床跟踪数据（ 通过 SINUMERIK HMI+VNCK 或者CMVM或 SINUTRAIN 跟踪的 ），并通过生成的 3D 可视化模型，分析和优化工件实际加工过程中的位置、速度、加速度、主轴性能、刀具路径的曲率等性能指标，排除工件质量问题；

    多种同步视图、刀具路径颜色编码、高精度的 3D 测量功能、表面渲染。

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图1：AMWT软件-模具加工的数字化之路

    通过程序点位，插补运算路径，伺服跟踪实际路径逐个分析影响自由曲面质量的各个因素，找到问题所在。

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图2：通过数据分析明确指出了造成产品质量和生产效率问题的根本原因

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图3：刀具轨迹分析支持许多不同的输入文件格式

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图4：AMWT软件提供不同的分析功能

    下面以某航空航天企业某零件加工为例，向大家展示了用Analyze MyWorkpiece / Toolpath （AMWT）3.0版本分析零件加工表面质量问题，并找出原因。该零件加工质量问题是原零件加工程序的问题，用户修改后置处理，用小线段G1输出新的零件加工程序，问题解决。通过借助AWMT软件的分析，我们能够较为快速地定位问题所在，大幅降低零件程序优化和无谓的参数调整次数，极大限度地缩短了试切的时间。

    该航空航天客户使用三轴828D（V4.95 SP03 HF01）立式加工中心，加工端部法兰圆锥面时，靠近+Y方向产生比较明显的棱。如下图所示：

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图5：加工端部法兰圆锥面时靠近+Y方向产生比较明显的棱

    那么产生这个加工问题的原因，是机床操作人员出差错？是加工程序不合理？是机床参数设置不合理？是机床本身精度？还是有其他因素？该航空航天客户的工艺人员一筹莫展，对这个加工问题的分析没有头绪。

    为了分析该加工问题是零件模型的原因，程序的原因，机床参数设置及优化的原因，还是机床机械的原因？我们使用Analyze MyWorkpiece / Toolpath （AMWT）软件3.0版本打开32.MPF的加工程序进行分析。

1、检查零件加工程序

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图6：用AMWT软件查看32.MPF程序的点位和线段

    可以看出程序头指令和循环没问题，程序段大部分都是G2圆弧插补指令，点位很少，不适合做表面渲染。因此暂时得出结论：目前根据程序分析不出太多问题。


2、用AMWT软件检查IPO插补路径（CNC理论计算的结果）

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图7：导出SINUTRAIN伺服跟踪文件

    用Analyze MyWorkpiece / Toolpath（AMWT）软件（V3.0）打开伺服跟踪.XML文件进行点位分析，IPO插补运算线段的显示效果A和实际加工的表面质量基本一致，有明显的棱。

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图8：IPO插补运算线段的显示效果A

    对伺服跟踪.XML文件的局部点位进行表面渲染，表面渲染的效果A和实际加工的表面质量基本一致，也有明显的棱。因此初步判断要么是机床数据设置的问题？要么还是程序的问题？

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图9：对伺服跟踪.XML文件的局部点位进行表面渲染

    首选判断是不是机床数据设置的问题，因为程序开头调用了CYCLE832高速设定循环，因此我们使用高速设定循环机床数据检查程序来进行机床数据设置的检查。


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图10：高速设定循环机床数据检查程序

    检查程序在对应828D的Toolbox的目录下—Toolbox DVD 828D V04_95_03_00\examples\04.09\AS_checkprograms，因为高速设定循环中只使用了AdvancedSurface精优曲面，因此需要将检查程序MDCV98.MPF中修改DEF INT CHECK=1。

    检查程序运行完自动在子程序目录下生成MDC_RESULT.MPF子程序。

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图11：自动生成MDC_RESULT.MPF子程序

    根据MDC_RESULT.MPF子程序提供的信息，修改参数。

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图12：MDC_RESULT.MPF子程序提供的信息

    按照检查程序的建议修改机床数据，其中，强制设定：只有一处需要修改，N20455 $MC_LOOKAH_FUNCTION_MASK=1, required: 3；而建议设定：对照了一下，比较合理，不用修改。另外：MD29000 $OC_LOOKAH_NUM_CHECKED_BLOCKS 由1改为150，但需要注意的是：SW4.9之后取消MD29000参数，在使用G64x后如果程序段过渡有停顿，需要修改MD20606 $MC_PREPDYN_SMOOTHING_ON[0…4]为1。

    参数修改后再次运行零件加工程序并进行伺服跟踪，用AMWT软件分析和之前的结果相同。

    我们又用SINUTRAIN软件中标准3轴立式加工中心模板运行该零件加工程序并进行伺服跟踪，情况同样相同。

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图13：修改参数后和用SINUTRAIN标准模板运行该零件加工程序并进行伺服跟踪情况同样相同

    因此我们可以基本得出结论：该零件加工质量问题和高速设定循环CYCLE832相关的NC指令机床数据设置没有关系，和其他通用、通道、轴参数设置也没有关系，和机床机械也没有关系，应该是零件加工程序的问题。


3、修改加工程序

    该航空航天客户工艺人员修改后置处理，用小线段G1输出零件加工程序32-8.MPF，用AMWT软件观察程序点位分布情况，相较于之前圆弧插补的G2输出，程序点位增加了很多。

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图14：用小线段G1输出的零件加工程序32-8.MPF的程序点位分布

    用AMWT软件对修改后的零件加工程序的点位进行表面渲染，可以看到没有之前明显的棱。

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图15：用小线段G1输出的零件加工程序32-8.MPF的表面渲染

    用SINUTRAIN软件运行修改后的32-8.MPF零件加工程序，导出伺服跟踪文件，用AMWT软件进行分析。可以看出IPO插补运算线段的显示效果B较之前的线段显示效果A改善很大，没有之前明显的棱。

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图16：加工程序修改前后IPO插补运算线段的显示效果

    同样可以看出IPO插补运算点位的表面渲染显示效果B较之前的表面渲染显示效果A改善同样很大，没有之前明显的棱。

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图17：加工程序修改前后IPO插补运算点位表面渲染的显示效果

    修改后的32-8.MPF零件加工程序的实际加工效果：工件表面质量非常不错，没有之前的棱，达到了车间工艺对零件精度和表面质量的要求。

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图18：加工程序修改前后的实际加工效果对比   

总结：

    通过使用Analyze MyWorkpiece / Toolpath （AMWT）软件和SINUTRAIN软件对某航空航天客户的端部法兰圆锥面的零件程序、IPO插补运算（CNC理论计算的结果）伺服跟踪的XYZ轴的点位和线段的分析，排除了数控系统的机床指令参数和轴参数的设置以及优化（不包含驱动数据）的因素。得出了该三轴828D立式加工中心在加工端部法兰圆锥面时，靠近+Y方向产生比较明显的棱是由于该零件原加工程序的问题。该航空航天客户工艺人员修改后置处理，用小线段G1输出新的零件加工程序问题解决。通过使用AMWT软件帮助我们从各个环节进行分析，我们能够较为快速地定位问题所在，大幅降低零件程序优化和无谓的参数调整次数，极大限度地缩短了试切的时间。