Современные способы проектирования и металлообработки предполагают применение CAD/CAM систем, поддерживающих сквозной процесс. Но распространена точка зрения, что сквозной процесс проектирования сопряжен со сложными построениями, созданием математических моделей и заданием технологических параметров, требующих дополнительных навыков и опыта работы в той или иной системе. На примере применения CAD/CAM ADEM мы постараемся показать, как просто и доступно может быть проектирование и подготовка УП для различного оборудования.
На систему ADEM я обратил внимание в 1992 году, во время студенческой олимпиады в Нижнем Новгороде. Участники, использовавшие ADEM, выигрывали почти всегда с большим отрывом от коллег, применяющих другие системы как в конкурсе черчения, так и в объемном моделировании. Вскоре мне довелось встретится с ADEM в КБ как говорится лицом к лицу и тут же почувствовал очевидные преимущества этого продукта. Система не только резко повышала производительность черчения, но и создавала комфортные условия для творческой конструкторской работы. Лишь позже я осознал, что эти особенности системы и позволили нам не уменьшить выпуск номенклатуры новых изделий при 70 процентном сокращении персонала КБ. Следующий этап реорганизации предприятия состоял в преобразовании технологической службы и цехов. В первую очередь это касалось не госбюджетных заказов, с которыми мы теряли "живые деньги" из-за очевидной неэффективности производства. Здесь ADEM выступил в качестве тарана, который проломил стену между КБ и цехом. Мы и до этого много слышали о сквозном проектировании, безбумажной технологии. Слова CLDATA, NC-программа, казались нам, конструкторам, чем-то далеким и тайным, доступным лишь программистам, сидящим в бюро для станков с ЧПУ. ADEM не только обеспечил возможность обойтись без написания программ, но и насытил нас действительно необходимыми технологическими знаниями, превратив незаметно в конструкторов- технологов. Время изготовления некоторых изделий сократилось в сотни раз !
Рассмотрим сквозной процесс проектирования на двух примерах: плоский эскиз (чертеж) и 2.5Х обработка, трехмерная модель и 3Х обработка. На каждом примере можно проследить последовательность действий по созданию геометрической и технологической модели.
От плоской модели к управляющей программе
Рассмотрим процесс создания плоского эскиза звездочки и создания управляющей программы при изготовлении детали на станках с ЧПУ.
Этап 1. Создание эскиза.
Плоское моделирование модуля ADEMCAD предназначено для проектно-конструкторских и чертежных работ. Результатом его работы является плоская геометрическая модель, которая может быть выведена на печать в качестве чертежно-конструкторской документации, либо использована в работе других модулей системы.
Используя методы плоских построений в системе ADEMCAD создадим плоскую модель звездочки.
Для создания управляющей программы для изготовления данной детали нам достаточно иметь вид сверху.
Создадим лишь один из зубцов звездочки, а для создания контура звездочки применим операцию "Угловое копирование" к созданному элементу.
Рисунок 1. Процесс создания эскиза и чертежа.
Затем создадим контура окон и применим к ним аналогичную операцию.
Полученный эскиз мы можем использовать для создания чертежа детали, в оформлении техпроцесса, а также для создания управляющей программы.
Этап 2. Создание маршрута обработки.
Для создания управляющей программы перейдем в модуль ADEMNC.
Модуль ADEM NC
ADEMNC - модуль подготовки управляющих программ для различных видов технологического оборудования (обрабатывающие центры, фрезерные станки, сверлильные и расточные станки, токарные станки, листопробивные прессы и штампы, электроэррозионные станки, оборудование для лазерной и газовой резки). Результатом его работы является управляющая программа.
Модули ADEMCAD и ADEMNC работают в одном окне. При запуске модуля ADEM NC геометрия, созданная в ADEM2D, уже известна. Панели модуля ADEMCAD заменяются на панели ADEM NC.
Все режимы и установки модуля ADEMCAD (единицы измерения, масштаб, формат листа и т.д.) в ADEMNC остаются прежними. Функциональные клавиши выполняют аналогичные операции.
Опишем маршрут обработки детали. В данном случае маршрут обработки состоит из шести технологических объектов:
Рисунок 2. Диалог "Управление маршрутом"
Для задания каждого технологического объекта нужно определить конструктивный элемент - (элемент детали, обрабатываемый за один технологический переход) и технологический переход (набор технологических параметров, определяющих стратегию обработки одного конструктивного элемента).
Например, для обработки сквозных отверстий выбираем конструктивный элемент "Окно", задаем параметры конструктивного элемента (глубина, плоскость холостых ходов, угол стенки, припуск дна и т.д.) и указываем контура, определяющие форму и положение конструктивного элемента. После определения конструктивного элемента зададим параметры технологического перехода. При задании этих параметров технолог оперирует не отвлеченными внутрисистемными понятиями, а знакомыми ему терминами: глубина резания, количество проходов, схема обработки, подача, остаточный припуск и т.д.
Аналогично зададим и другие технологические объекты. При этом технологический объект может состоять просто из технологической команды, например "Начало цикла", как в рассматриваемом примере.
Этап 3. Расчет траектории движения инструментов, получение УП.
После задания маршрута обработки, рассчитаем траекторию движения инструмента. Для этого выполним команду "Процессор". На экране появится траектория движения всех инструментов.
Для отслеживания ошибок (зарезаний и т.п.) промоделируем процесс обработки до выхода на станок. Моделирование обработки может проходить, как в плоском, так и в объемном режиме. Для объемного моделирования заготовкой может служить модель, подготовленная в формате STL.
Рисунок 3. Расчет траектории движения инструмента и моделирование обработки.
Для того, чтобы получить непосредственно управляющую программу в кодах оборудования, следует выбрать соответствующий постпроцессор и выполнить команду "Адаптер". Результатом выполненных действий будет являться файл с последовательностью команд станку.
Этап 4. Внесение изменений и перерасчет траектории движения инструментов.
Ассоциативность геометрии и технологии
Ассоциативность геометрической и технологической модели - одна из важнейших особенностей CAD/CAM ADEM. Свойство ассоциативности заключается в том, что при внесении изменений в геометрическую модель Вам не нужно заново задавать процесс обработки. Вам нужно только перерасчитать траекторию движения инструмента.
После создания маршрута обработки, моделирования процесса обработки, скорректируем полученные результаты, учитывая допущенные ошибки, а также изменения в геометрической модели. Новая УП будет создана автоматически.
От объемной модели до управляющей программы.
Процесс создания объемной модели и управляющей программы для трехкоординатного оборудования рассмотрим на примере проектирования прессформы для изготовления отвертки.
Этап 1. Создание 3D модели изделия.
Работа по созданию трехмерной модели изделия начинается с создания контуров (в качестве контуров могут быть использованы элементы чертежа). Используя команду "Смещение с заданной высотой" смещаем внешний контур плиты, которая является базовым телом для создания объемной модели прессформы.
При помощи команды "Вращение" строим тело вращения, которое описывает ручку отвертки и с помощью которого мы создадим активную часть прессформы.
С помощью булевой операции "Вычитание" удаляем объем тела вращения из плиты.
Рисунок 4. Процесс создания объемной модели изделия.
Используя команды "Смещение с заданной высотой", "Скругление", "Вычитание" построим поверхности, описывающие выступы на ручке отвертки.
Рисунок 4а. Создание выступов.
Моделирование активной части прессформы полностью завершено. Создадим ряд вспомогательных элементов: уступы, направляющие отверстия, крепежные отверстия и т.п.
Затем перейдем к созданию управляющей программы для изготовления данной прессформы.
Этап 2. Создание управляющей программы, расчет траектории движения инструмента. Моделирование обработки.
Для создания управляющей программы активизируем окно модуля ADEMNC.
При описании маршрута обработки можно было бы использовать объемный конструктивный элемент "Поверхность", но, как известно, это далеко не всегда технологически правильно. Поэтому в ADEM реализована возможность комбинации плоских и объемных конструктивных элементов в одном маршруте обработки.
Но в качестве иллюстрации трехкоординатного фрезерования, интерес представляет процесс обработки активной части прессформы. В системе ADEM одной из стратегий обработки объемных деталей является метод сечений (Z - level), который позволяет выполнять черновую и чистовую обработку моделей любой сложности. Эта стратегия обработки сейчас становится особенно популярной, т. к. позволяет использовать даже 2.5 координатные станки для обработки объемных деталей.
Черновая обработка этого элемента производится при помощи фрезерования с постоянным Z-уровнем.
При чистовой обработке активной части прессформы наиболее эффективна схема обработки зигзаг.
После задания маршрута обработки, аналогично действиям в первом примере, рассчитываем траекторию движения инструмента. При этом мы получим объемную траекторию движения (в данном случае 3 координаты) и управляющую программу для трехкоординатного оборудования.
Изменения в геометрии объемной модели, как и в плоском примере, повлекут за собой изменения в технологической обработке данной детали. На рисунке Вы можете видеть результат моделирования обработки прессформы для изготовления отвертки.
Рисунок 5. Расчет траектории движения инструмента для 3Х обработки и моделирование.
Таким образом мы рассмотрели два примера, иллюстрирующих применение современных средств подготовки производства, позволяющих ускорить работу по созданию конструкторской документации, управляющих программ. Примеры показывают насколько легко и логично, в отличии от традиционной постановки задачи, может происходить процесс сквозного проектирования.
Традиционное раздельное рассмотрение задач конструктора и производства на сегодня не может гарантировать ни высокого качества проектов, ни должного уровня организации производственных процессов, обеспечивающих сокращение производственного цикла с достижением предъявляемых требований по качеству продукции.
Возникшие проблемы успешно могут быть решены только с помощью интегрированного рассмотрения вопросов автоматизированного проектирования с вопросами подготовки производственного цикла, которые безукоризненно поддерживаются CAD/CAM ADEM.