将3D加工知识建立成凸轮

即将到来的“生成”或“知识的”加工终于成为更多商店的实用性问题。如果这些术语召唤模糊图像，我们在此处介绍NC编程系统，允许用户在软件中捕获他们的首选加工过程策略，然后在呈现适当结构化的CAD数据时自动执行这些策略。

基于知识的机械加工之所以花了这么长时间才出现，与处理底层软件的复杂性有很大关系，正是底层软件使机械加工成为可能。精通专家系统技术的神秘语言的工程师需要用一组精心设计的规则来捕获商店的方法。为了获取足够有用的知识，前端还有很多工作要做，只有那些既有强大资源又有决心的公司才会以有意义的方式部署这一最有前途的技术。

较新的CAM技术倾向于采取更务实的话，如果较少的纯粹主义者，可以探讨NC过程规划和工具路径生成的自动化。今天更好的系统包装在“工厂”中的相当多的加工“智能”，而且还为用户提供了以传统的互动方式与软件交互的机会。CAM用户仍然可以在准备程序时愿意做出每一点点决定，但只要在可能的情况下使用默认设置就有意义，因为它们一直均匀。对于更具冒险的用户来说，一些系统通过使用专家系统的壳，宏观语言或其他方式来提供更全面自动化和自定义CAM功能的机会。

但这提出了一个关于知识基加工技术的旧问题：其中应用程序可以在哪些应用程序上致力于投资时间，以自动化部分编程过程，并且它们应该单独留下足够的人？

当然，答案取决于商店，但它可能完全不是你所期望的。以亨特创新公司为例。这家位于加州萨克拉门托的十人公司专门从事定制产品的开发和制造。在机械加工方面，他们做的是非常困难的，没有人愿意做的小批量工作，包括定制的钛整形植入物的机械加工。小公司。几何复杂的工件。Quantity-of-one制造业。你很难指望在这里找到任何类型的自动化。然而他们已经实现了自动化。就亨特的系统而言，一个家庭的所有部分实际上都是一样的。 They input data from a CT scan and, shortly thereafter, output a series of programs that account for the entire process for machining hip replacement implants.

曾经复杂的是现在很简单。编程在一半的时间内完成。同样重要的是，经过验证的过程在每次都是一个不能承受错误的顾客的第一次产生很好的部分。以下是精明的基于机械加工技术的部署如何实现。

制作困难的常规

猎人创新不是您的典型配件供应商。仅在Doug Powell成立的19个月前，他是技术领导，乔汉森，指导商务，原始任务是专注于选择一组客户的产品开发。虽然该公司在这方面遇到了相当大的成功，但它们在复杂零件的制造家庭的过程开发方面非常擅长。“我们是一个想法群体，”汉森先生说，“这可以从一个概念开始，一直通过数控来。”

猎人的主要资产之一是它的青年。鲍威尔先生在29岁时是整个员工的高级成员。虽然这可能听起来像缺乏经验，但他指出了公司中的每个人都已经与计算机长大，因此他们集体非常适合计算机辅助设计和制造工具，这些工具已经成为快速产品的学科的核心和流程开发。此外，团队中没有人扎根于传统智慧，即如何“应该完成”，这有助于公司采取了新的业务和技术问题解决方法。

亨特的早期工作主要集中在鲍威尔先生在公司启动前致力于制作水上工业的阀门原型。然后，有机会使用Hayes Medical（Sacramento），是用于联合更换的定制骨科植入物的设计师。Hayes需要帮助加工唯一的臀部植入物 - 超出其其他供应商的能力的帮助。

定制植入物是巨型骨科行业中相对小的利基。大部分髋关节，膝关节和肩部替代品与标准植入物完成。当患者的解剖结构变形或其他足够不寻常的情况下，定制植入物组件变得必要的是标准尺寸产品不做。在这些情况下，必须通过使用CAT或MRI扫描“测量”骨骼结构。然后必须设计植入物以适合特定要求，然后加工到规格。

Hayes本身是一种创新的生产者，已经开发了一种自动构建自定义植入物几何的大部分过程的软件。猎人会从那里拿走它，建立一个从他们的CAD / CAM部门到车间的系统。

这个过程

植入式设计过程从医院的核医学部门开始，其中CT（计算机断层扫描）扫描正在被替换的接头进行。扫描提供了一系列横截面，它们一起创建了整个骨骼结构的三维“图片”。3D图像实际上是一个由数千个x，y和z坐标点组成的数字文件 - 与数字化物理模型进行数字化，而不是与每个点连接的密度值不同。

Hayes Medical创建了自己的“AIDA”基于知识的软件，用于捕获和分析此扫描数据。该软件的具体工作是一个密切守卫的秘密，但它的结果是创建了一个新文件，该文件定义了为患者制造的植入部件的特定几何形状。新文件基本上是一系列横截面，每个层被称为“样条”，这是猎人在自己的系统中使用的基础数据。

猎人在DP技术（Camarillo，California）的ESPRIT CAD / CAM系统内建立了他们的知识库。ESPRIT能够传统，交互式的3D设计和NC编程功能，还提供了一系列工具，用户可以通过该工具捕获重复加工过程，使得它们不必在时间之后的再生时间。这些自动化功能可以相当简单地使用 - 例如，将串钻孔和攻丝序列一起使用。然而，猎人已经把它们带到了极端。

与传统的NC编程过程不同，该过程由应用于特定地限定的工件几何形状的线性序列驱动，基于知识的编程由与广义加工过程相关联的仿制性定义的工件特征。例如，考虑编程用于加工中心的抗绑架和螺纹螺栓孔。在交互式过程中，程序员选择钻孔操作和要使用的工具，然后指定孔中心点和深度以及进料和速度。然后他决定接下来的倒角操作，并重复相同的编程过程。然后到水龙头。

然而，在基于知识的加工过程中，整个加工过程已经确定，一旦识别出“螺纹孔”特征，整个加工过程就被触发。操作顺序、刀具选择、进给和速度都是根据CAM系统数据库中的逻辑和/或信息表自动选择的。为了使通用工艺具体化，将诸如孔尺寸和位置、螺纹规格和工件材料等变量插入。(这可能是一个手工数据输入任务，或者系统可能被编程来自动识别特征及其属性——如材料、公差等——在一个适当结构的CAD文件中。)在任何情况下，一旦变量问题得到了回答，通用流程就会相应地“调整大小”。螺纹规格驱动初始孔尺寸;驱动钻头和倒角刀具的选择;它与物料结合，驱动进料和速度，等等。

这种方法如此宽敞的开放，因为创造性的过程规划者可以自动化工件家庭的编程，而不是一个可能考虑的工件的编程，这将我们带回猎人的创新。臀部植入物件是可以做的事情的一个很好的例子。虽然所有件的一般配置基本相似，但是在其特定尺寸方面都是唯一的。这不仅仅是一个上下缩放整个件的问题。各种几何比例的不同件特征相对于彼此改变，其中一些可以仅通过完全表面定义来描述。即便如此，猎人已经设计了一种方法来仿制七种特征，每个都与加工过程相关联。其中三个程序是双轴转动操作，而其他四个是在垂直加工中心执行的三个或四轴铣削操作。

编程过程仍然不完全自动，但它需要猎人的时间比以前编程每件的方法传统上的一半。当扫描文件进入时，它仍然是一系列横截面的形式。首先，必须将文件转换为复合表面定义，这本身就是猎人完善的专有技巧。然后他们涉及将特定几何形状与预定特征及其相应的过程结婚的任务。

有一些功能，这是参数学的相对简单的问题。远端，例如 - 延伸到骨骼中的长轴 - 只是一个气缸。设置特定功能几何的长度和直径值是所有必需的，然后自动创建正确的转动程序。在工件的另一端，类似地产生产生股骨颈和锥度的程序。

但是工件的中间是一个不同的故事。这里，只能用复杂的表面描述几何形状，该表面必须在任一端地混合到汽缸中。这些功能不能参数测量地定义，因此猎人已经设计了一种方法，该方法基本上取代了特定工件几何形状的通用表面几何形状。然后，3D刀具路径被自动更改。

所以尽管亨特制造的每一个髋关节植入物都不一样，但每一个都是用完全相同的过程制造的。在工作中，七个特性程序分布在四种不同的设置中，这些设置是不变的。这提供了高效的零件加工和一致的质量。从亨特接受CT扫描开始，只需要三天时间就可以完成植入物的制作。这包括一个特殊的外科刀(与植入物的几何形状完全匹配)，也许还有一个铰刀，也必须为植入手术制造。

捕获方法

根据DP技术的保罗·林德，虽然猎人的应用可能是异国情调的，但基于知识的加工技术的类似用途越来越普遍。“零件的家庭是最明显的应用程序，”他说，但较低的经常性功能自动化也很常见。

使用这些自动化工具越来越多的一个原因很简单，因为它变得更容易了。然而，这些系统仍然可以产生令人惊讶的强大结果。以Esprit为例，该系统自带一个专家系统外壳，可以将规则输入其中，自动操作输入数据，并定义多个步骤流程。创建这样的功能可能需要建立具有多个分支的决策树。例如:如果孔直径< 1英寸，则进行扩孔操作。如果孔直径为> 1英寸，插入镗孔操作。

但这不是捕获和表达方法知识的唯一方法。通用特征驱动过程也可以基本上由教导方法构建。在这种情况下，基本程序以传统的交互式方式创建，其具有用于工件几何形状的硬数字。然后程序员返回到程序并替换固定几何体的变量。当变量用特定工件的硬数字替换时，该程序被相应地修改。或者，而不是简单的变量，程序员可以插入某种可以非常复杂的逻辑。Ricard先生说，“你可以比参数节目多得多。您可以编写一个全局例程，将自动订购并排序一组横截面，然后从中创建一个柔和的表面。您可以将卷与布尔方程式进行比较。您可以将一系列表面贴片组装成变成特征的固体或复合表面。“一旦您拥有一个功能，就可以将进程与它相关联并自动生成程序。

利用这些能力的能力已成为猎人创新的关键竞争优势之一。他们成功地自动化了其他复杂的零件族，现在正在寻找医疗和水厂行业外的额外应用。鲍威尔先生说，“我们的目标是找到可分为家庭的较低批量，复杂的组件，以及需要定制的地方。”

当他们找到那些工作时，猎人会难以击败。他们有技能和工具。而对于正确的应用程序，他们可以使独特的“单次”似乎在又一次地运行同一部分。