100000

Бесплатные звонки по России:

8 800 101 64 00

ADEM 9.0. Многоосевое фрезерование

ADEM 9.0. Многоосевое фрезерование

Алексей Казаков

Непрерывное развитие станков с числовым программным управлением приводит к постоянной эволюции ПО, обеспечивающего разработку управляющих программ для них. Мы уже знакомили читателей c новыми возможностями интегрированной CAD/CAM/CAPP системы ADEM версии 9.0 в области ЧПУ обработки, сегодня расскажем о примерах, уже воплощённых в металле нашими пользователями.

Напомним, что CAM модуль системы ADEM позволяет программировать  станки с ЧПУ: фрезерные, токарные, лазерные, координатно-пробивные, электроэрозионные, гравировальные фрезерные и постоянно расширяет свою функциональность, направленную на поддержку каждого из направлений механообработки. Учитывая возросшую в последнее время популярность многоосевого оборудования, в версии ADEM 9.0 значительное внимание уделено развитию средств программирования именно многокоординатной обработки.

В зависимости от числа одновременно управляемых координат сложные фрезерные станки можно разделить на 4-х, 5-ти и  6-ти координатные (когда к перемещениям по трем линейным осям добавляются одно, два или три перемещения по угловым осям - повороты). Изменение углов положения инструмента по отношению к детали может быть осуществлено несколькими принципиально различными способами: поворотом стола и/или шпинделя; совместным поворотом детали, закрепленной на глобусном столе или в шпинделе токарно-фрезерного обрабатывающего центра и поворотом дополнительного фрезерного шпинделя; использованием силовых роботов-манипуляторов.

Уникальный в своём роде 6-ти координатный фрезерный станок был продемонстрирован в рамках Международного промышленного форума, прошедшего в ноябре этого года в Киеве. Станок, спроектированный  и собранный компанией West Labs ltd. (г. Харьков), объединил в себе глобусный стол и фрезерный шпиндель с возможностью поворота (Рис.1). Глобусный стол, созданный на прямых приводах производства компании ОАО "МоторСич" (г. Запорожье), позволяет реализовать поворот по двум осям (ось А - качание, ось С - вращение), а сам станок осуществляет перемещения по линейным осям ХYZ и дополнительный поворот фрезерного шпинделя по оси В. Такая кинематическая схема позволяет повысить скорость обработки за счёт наиболее быстрого достижения требуемых углов позиционирования инструмента относительно обрабатываемых поверхностей, а так же избежать выхода на критические углы поворота, при обработке различных поднутрений и стенок с отрицательными углами. Станок оснащён системой ЧПУ WL5M компании West Labs, позволяющей реализовывать обработку на станке как с предустановленными углами, так и с непрерывным движением инструмента по всем 6-ти координатам. Стоимость станка в зависимости от комплектации составляет от 250 до 300 тысяч долларов. Такой низкой для 6-ти координатного станка цены удалось достигнуть за счет использования пресобранной механики, установив на ней приводы, двигатели и электро-автоматику  ведущих мировых производителей.

 

Рис. 1. 6-ти координатный фрезерный станок компании WestLabs.

Даже при использовании станков со столь сложными кинематическими схемами работа технолога-программиста на предприятии сводится лишь к проектированию обработки всеми доступными средствами САМ модуля, не задумываясь о том, как запрограммированные перемещения инструмента будут реализованы на станке. Эту задачу целиком и полностью берёт на себя Адаптер системы ADEM.

При рассказе о 5-ти координатной обработке, нельзя не уделить внимание лазерной обработке - сварке объемных деталей, резке плоских и объемных элементов. Поскольку описание возможностей плоской лазерной обработки выходит за рамки данной статьи, кратко отметим лишь основные возможности: параметрическое копирование обработки на группе точек и возможность управляемого создания точек прерывания луча, что исключает выпадение деталей, заданных замкнутыми контурами; возможность назначения отдельных величин подач для каждого элемента обрабатываемого контура и т.д. При создании управляющих программ для станков лазерной сварки в ADEM используются возможности движения лазера вдоль пространственной кривой с заданным фокусным расстоянием и вектором оси лазерного луча. Во время движения вдоль кривой допускается корректировка угла наклона луча на ее отдельных участках, что позволяет более гибко управлять положением рабочего органа. Изменение углов может производиться дискретно, на каждом участке, или меняться плавно по ходу движения.

Более широкие возможности доступны в режиме лазерной резки, который применяется в основном для обработки тонкостенных оболочек (Рис. 2). Режимы работы лазера выбираются из баз данных, уже имеющихся на предприятии, либо, как в случае с нашими пользователями в Германии, созданных на основе информации, предоставленной компанией производителем оборудования, нашими партнёрами - компанией "TRUMPF laser GmbH+Co", и исходя из толщины и материала, заложенных в техпроцессе. Заметим, что данный вид обработки в рамках системы ADEM был использован компанией APPLE для изготовления корпусов телефонов семейства iPhone.

 

Рис. 2. Чистовая обработка корпуса телефона iPhone на станке 5-ти координатной лазерной резки.

Конечно же, объемная лазерная обработка по сложности уступает фрезерной, поэтому развитие ADEM версии 9.0 велось именно в направлении фрезерования. В первую очередь был усовершенствован полный контроль коллизий: проверяется касание инструмента и компонентов шпинделя как с контурами и поверхностями, определяющими непосредственно место обработки, так и с указанными в качестве контролируемых. Так же были существенно расширены виды формируемых траекторий, среди которых следует отметить спираль, эквидистанту, зигзаг UV с автоматической сшивкой поверхностей и контурные траектории, обеспечивающие плавный переход в продольном и поперечном направлении с одной кривой на другую и др. Словом все доступные ранее функции оптимизации траектории при плоском фрезеровании теперь доступны и в многокоординатной обработке.

Что касается управления осью инструмента, то кроме возможности задания углов опережения и отклонения, система ADEM версии 9.0 пополнилась такими средствами управления осью инструмента, как управляющие кривые и поверхности, задание фиксированного угла и задание смещения оси инструмента в продольном и поперечном направлении, автоматическая коррекция положения инструмента, обработка боковой частью фрезы по несущей поверхности или двум базовым кривым. Все эти средства позволяют исключить нулевую скорость резания в центре фрезы, а так же обеспечить доступ инструмента в теневые зоны. Также были переработаны с учетом специфики многоосевой обработки методы формирования участков подхода-отхода к обрабатываемым поверхностям и контурам, что позволяет теперь выполнять их наиболее оптимальным образом, с минимизацией резких перепадов нагрузки и ударных воздействий на инструмент.

Множество высокоскоростных и высокоэффективных методов обработки, добавлены в систему по просьбам наших пользователей – предприятий авиастроительной отрасли. В авиационной промышленности одними из наиболее часто обрабатываемых деталей являются различного рода рамы, переборки и каркасные конструкции. Сложностей обработки таким деталей добавляет необходимость получения максимально облегчённых конструкций с жёсткими допусками на размеры, обеспечивающие собираемость изделий в целом.

Кроме того функция оптимизации режимов резания по толщине стружки, великолепно зарекомендовавшая себя на плоской обработке, в настоящее время доступна во всех режимах непрерывного многоосевого фрезерования. Благодаря этому, а так же тесному сотрудничеству с производителями инструмента и оборудования, удалось сократить время обработки боковой рамы переплёта фонаря самолёта SukhojSuperJet-100. Согласно отчёту, подписанному всеми участниками проекта: специалистами  ОАО «ГСС», ОАО «НАПО им. В.П. Чкалова», ООО «Хандтманн Руссланд» и НПК «Крона», при выполнении текущего производственного плана предприятию потребуется в 2 раза меньше  времени и материалов, что в масштабах производства планеров SSJ-100 составляет колоссальную экономию.

Фактическое время обработки, спроектированной с использованием системы ADEM, составило 65 часов. Существующая до этого на ОАО «НАПО им. В.П. Чкалова» технология обработки, разработанная с использованием другой САМ системы, позволяла обработать деталь за 144 часа.

 

Рис. 3. «Рама переплёта боковая» фонаря самолёта SukhojSuperJet-100. Заготовка после термообработки и готовая деталь после чистовой 5х обработки.

Практически все детали авиационной отрасли содержат в себе линейчатые поверхности, угол наклона которых может быть переменным. Для облегчения обработки подобных деталей ADEM предлагает режим фрезерования боковой поверхностью фрезы. Используя его, достаточно определить набор поверхностей или кривых, вдоль которых должен двигаться инструмент. Так, на рисунке 4 показана симуляция встроенным моделировщиком ADEMа чистовой обработки боковой частью инструмента элемента детали, образующего поднутрения с отрицательным углом. Для облегчения визуального контроля правильности расчетов так же можно активизировать совместное отображение траектории и вектора оси инструмента.

 

Рис. 4. Обработка элемента детали с отрицательным углом.

Интеграция непрерывной 5-ти осевой обработки и функций позиционирования позволила реализовать схему обработки по принципу "5+2". Применение такой схемы оправдано в тех случаях, когда диапазон изменения углов положения инструмента ограничен, а станок оснащен делительной головкой. В этом случае в одном переходе программируется 5-х обработка одной зоны, доступной для инструмента, после чего происходит дискретный разворот делительной головки с заготовкой в следующую доступную зону и обработка продолжается в следующем переходе. Такие способы позиционирования так же могут быть незаменимы при обработке скрытых полостей (Рис. 5).

 

Рис. 5. Обработка скрытых полостей – посадочных пазов рамы переплёта.

Наиболее полный набор методов многокоординатного фрезерования может быть задействован при изготовлении моноколёс. Например на рисунке 6, продемонстрированы детали после чистовой обработки. Черновая обработка велась методом 5-ти координатного плунжерного (погружного) фрезерования, что позволило при больих значениях подачи за счёт высокой жёсткости инструмента достичь минимизации машинного времени. Затем металл, оставшийся в теневых зонах, удалялся шаровой фрезой с использованием стратегии "Зигзаг UV" и заданием угла отклонения. Чистовая обработка лопаток моноколеса выполнялась боковой частью цилиндрической и конической фрез. Заметим, что вся дальнейшая обработка моноколеса выполняется на основе геометрии одной лопатки, и повторяется на всех остальных за счет механизма станочных подпрограмм.

 

Рис. 6. Обработка моноколёс.

После того, как сформирована траектория движения инструмента, остается последний этап - создание управляющей программы. Как было отмечено ранее, именно на этом этапе происходит учет кинематической схемы станка, которая заложена в постпроцессоре. Кроме того, в процессе работы Адаптера происходит контроль возможности обработки того или иного элемента детали на конкретной модели оборудования, а в случае, если обработку выполнить не представляется возможным или существует опасность столкновения рабочих органов станка, пользователь увидит соответствующее предупреждение.

В заключение отметим, что все описанные методы многоосевой обработки с успехом были протестированы и применяются на различных предприятиях, использующих ADEM для проектирования обработки на оборудование с ЧПУ. Среди них можно выделить ОАО "Мотор-СИЧ" (г. Харьков), ЗЭМ РКК "Энергия" (г. Королев), РСК МИГ (г. Москва), НПО "Автоматика", Опытный завод РАН (г. Новосибирск)и многие другие.

 

Закрыть