8 800 302 9690
Бесплатный звонок по России
Заказать звонок
Вход
или Регистрация

SprutCAM: Виртуальный станок на компьютере – надежная и эффективная работа станка с ЧПУ в производстве

Как исключить простаивание современного дорогостоящего оборудования с ЧПУ Как уменьшить время настройки, наладки, внедрения оборудования? Как увеличить прибыль за счет оптимального и более эффективного использования станков с ЧПУ? Как исключить типичные ошибки на всех стадиях проектирования и обработки?

Требования рынка заставляют станкостроителей создавать все более изощренные схемы станков с целью увеличения технологических возможностей оборудования. Концентрация операций фрезерной и токарной обработки на одном станке, часто с автоматическим перехватом заготовки, с возможностью одновременной обработки детали несколькими инструментами существенно снижает трудоемкость обработки, повышает качество и снижает потребность в производственные площадях. С другой стороны, использование такого оборудования приводит к необходимости улучшения качества управляющих программ, в части обеспечения безаварийной работы оборудования. Современные станки с ЧПУ имеют встроенные системы определения причин аварийной ситуации. Производитель станка зачастую может удаленно (по интернету) определить причину аварии. Если авария произошла из-за ошибки в управляющей программе (УП), это не является гарантийным случаем. Дорогостоящий ремонт оборудования, в таких случаях, производится за счет владельца оборудования. Качество управляющей программы достигается соблюдением принципа абсолютной идентичности процесса обработки средствами симуляции с реальным процессом обработки на станке.

Современная симуляция обработки - это не просто имитация съема материала для контроля качества обработки и определения расхождения между исходной 3D моделью и заготовкой. Это также рабочие перемещения исполнительных органов станка, режущего инструмента, державок, револьверных головок заполненных инструментом, противошпинделя, люнета, задней бабки, вспомогательной оснастки, всего того, что участвует в обработке детали (рис. 1). Разработчик УП должен иметь средства, позволяющие видеть движения всех исполнительных органов станка, а не просто перемещение инструмента вокруг заготовки. Такими развитыми средствами моделирования обработки оснащена система разработки управляющих программ для станков с ЧПУ SprutCAM, разработанная компанией СПРУТ-Технология (Россия).

Рис. 1. Рабочая зона современного станка.

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

Рис. 1. Рабочая зона современного станка

 

Интеграция средств симуляции обработки в SprutCAM

Исторически сложилось так, что в большинстве САМ систем сначала рассчитывают управляющую программу, затем, применяя, как правило, другую программу, симулируют обработку на станке, выявляя проблемы. После этого возвращаются в САМ систему, редактируют исходные параметры, пересчитывают УП, заново симулируют обработку на станке и так далее методом проб и ошибок, пока не получат рабочую УП.

Недостатки такой схемы очевидны:

  1. Отсутствие возможности автоматического изменения параметров, которые привели к коллизиям, выявленным на этапе симуляции;
  2. Перенасыщенность САМ системы различными вспомогательными окнами с параметрами, которые, правильнее было бы получить из схемы станка;
  3. Сложное, зачастую невозможное формирование тонкой наладки станка в процессе разработки УП.

Современные тенденции развития CAM систем требуют глубокой интеграции ПО симуляции с ПО генерации управляющих программ. Сегодня пользователь должен иметь возможность контроля обработки детали непосредственно с самого начала разработки УП. Расчет траектории нужно сразу производить с учетом параметров станка заложенных в кинематическую схему. При расчете текущей операции должна формироваться модель заготовки в виде остаточного материала для использования ее в последующей операции (рис. 2).

Рис. 2. Обработка моноколеса на станке Mazak.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Обработка моноколеса на станке Mazak

В то время, как многие САМ системы еще только предпринимают определенные усилия по интеграции средств верификации и симуляции с ПО генерации УП, в SprutCAM уже сейчас расчет управляющих программ ведется в рабочем пространстве станка с самого начала работы. В момент расчета траектории перемещения инструмента, технолог-программист сразу видит станок, перемещение всех исполнительных органов станка, траекторию перемещения режущего инструмента, может контролировать синхронную работу сразу нескольких револьверных или фрезерных головок станка, видит результат обработки в виде остаточного материала.  Многие параметры станка, такие как, например, ограничения перемещений по осям, заложенные в схему станка, при расчете УП используются автоматически. Работая в SprutCAM, технолог-программист уже за компьютером проделывает работу наладчика на станке, а именно: выбирает из библиотеки и устанавливает в необходимые позиции оснастку; с учетом минимизации времени на смену инструмента устанавливает державки, резцедержки и блоки осевого инструмента в револьвер; устанавливает в державки сам режущий инструмент; устанавливает заготовку и зажимает ее в кулачки патрона; подводит заднюю бабку, производит установку и зажим люнета и т.д. (рис. 3). Параллельно этому система автоматически формирует параметры наладки, такие как вылет заготовки, вылеты режущего инструмента по всем осям, позиции оснастки, люнета, задней бабки с последующим выводом всей этой информации в карту наладки. Наладка у станка сводится к установке оснастки, заготовки, инструмента в строгом соответствии с параметрами указанными в карте наладки, а также тонкой настройки режущего инструмента. По сути, для организации реальной симуляции обработки, технолог за компьютером должен проделать ту же работу, что и наладчик у станка.

Рис. 3. Симуляция перехвата детали в противошпиндель в SprutCAM.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Симуляция перехвата детали в противошпиндель в SprutCAM

Сегодня все чаще применяют обработку одной детали одновременно двумя инструментами (рис. 4), или одновременную обработку двух деталей на одном станке. Чаще всего технологи вручную вводят команды синхронизации в программу, затем проверяют результат в сторонних приложениях для моделирования обработки, обнаружив ошибку вносят изменения в программу, заново проверяют и так пока не получат годную программу. В SprutCAM возможность симуляции синхронной обработки встроена непосредственно в систему и используется в процессе формирования многоканальной синхронной обработки. Надо отметить, что синхронизация производится на уровне кадров, а не операций, как это обычно реализовано во многих известных САМ системах (рис. 4).

Рис. 4. Пример одновременной обработки детали двумя инструментами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Пример одновременной обработки детали двумя инструментами

С учетом того что функции симуляции интегрированы в систему, потенциальному пользователю нет необходимости покупать дополнительные продукты для проверки управляющих программ, часто сопоставимых по стоимости со всей системой SprutCAM.

 

Создание кинематических схем станков

Для организации эффективной работы SprutCAM в условиях конкретного производства необходимо подключить к системе кинематические схемы реального парка программных станков этого предприятия. Для этого нужны средства быстрого и качественного формирования и подключения станков к CAM системе. Помимо геометрии и кинематики виртуальный станок должен содержать все те параметры, которые содержат реальные станки, например, ограничения перемещений по осям, параметры отработки управляющей программы и пр. Эти параметры используются в SprutCAM для оптимизации расчета траектории с учетом конструктивных особенностей станков, для правильной работы постпроцессоров при автоматическом формировании карт наладок. Процесс создания виртуального станка довольно трудоемкий, требующий навыков программирования и специфических знаний. Компания SPRUT Technology разработала отдельное приложение MachineMaker, которое позволяет быстро описать станок и внедрить его в систему SprutCAM (рис. 5). Используя этот модуль, пользователь не задумывается о внутреннем представлении станка в системе SprutCAM. Станок создаётся с помощью нескольких простых шагов: импорт 3D моделей узлов станка; задание параметров каждого узла; проверка станка; подключение к SprutCAM. MachineMaker содержит уникальные инструменты, значительно облегчающие процесс создания схем станка. Работа в MachineMaker не требует высокой квалификации. Надо сказать, MachineMaker пользуется большой популярностью среди зарубежных дилеров SprutCAM.

Рис. 5. Создание станка в MachineMaker.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Создание станка в MachineMaker

 

Формирование и учет заготовки

Современная CAM система должна содержать развитый функционал формирования, управления, контроля заготовки, а также возможность сохранения заготовки в виде 3D модели. Это очень важно для оптимизации траектории рабочих перемещений, уменьшения количества перемещений инструмента по воздуху, а также для обеспечения контроля на коллизии во время ускоренных перемещений инструмента вокруг.

Форму заготовки в SprutCAM можно создать несколькими способами. Методом использования примитивов (брусок, цилиндр, труба) , вращением модели вокруг оси, созданием 3D оболочки вокруг модели детали, по 3D модели и, наконец, распознанием результата суммарной обработки в предыдущих операциях. Функция формирования заготовки полностью ассоциативна, изменения параметров текущей операции ведут к изменению формы заготовки на входе в следующую операцию, что, в свою очередь, влияет на траекторию перемещения инструмента в последующих операциях (рис. 6).

SprutCAM содержит гибкие средства управления заготовкой. В чистовых операциях пользователь может задавать условия учета заготовки, например, остаточный материал высотой меньше0.5 мм не обрабатывать. Имеется возможность включения и выключения учета заготовки. При необходимости на любом этапе можно подменить заготовку, включать только фрагменты заготовки и т.д.

Рис. 6. Обработка стенки с учетом заготовки сформированной как результат суммарной обработки предыдущих операций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Обработка стенки с учетом заготовки, сформированной как результат суммарной обработки предыдущих операций

Благодаря наличию развитых средств контроля заготовки, формирование траектории перемещений режущего инструмента производится самым оптимальным образом. Рабочие перемещения производятся только внутри текущей формы заготовки, сформированной на основе остаточного материала. При перемещении на ускоренной передаче над заготовкой производится контроль на предмет соприкосновения всей инструментальной системы с заготовкой. В любой момент времени пользователь может воспользоваться цветовой шкалой визуального сравнения текущего состояния заготовки с 3D моделью детали, а также замерить размер между заготовкой и деталью в любой точке обработанной поверхности.

На любом этапе работы технолог- программист может сохранить промежуточную форму заготовки в виде STL модели, например, для создания модели которая будет использована для расчета УП, например, в другом проекте, другим пользователем, для другого станка, в другом производстве.

Качество визуального отображения моделирования обработки это визитная карточка любой современной САМ системы. В SprutCAM реализованы самые передовые технологии визуализации обработки - Voxel 3D, Voxel 5D, и Solid (Voxel- трехмерный пиксел) (рис. 7-10).

Рис. 7. Модель исходной заготовки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 7. Модель исходной заготовки

  Рис. 8. 3D модель детали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. 3D модель детали

 Рис. 9. Результат обработки – модель заготовки в следующую  операцию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Результат обработки – модель заготовки в следующую  операцию

 Рис. 10. Сравнение результата обработки с моделью детали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Рис. 10. Сравнение результата обработки с моделью детали.

В заключение, хочется особо отметить, что SprutCAM предоставляет пользователю уникальную возможность самостоятельно формировать и разрабатывать управляющие программы в рабочем пространстве виртуального станка с учетом все станочной системы в целом (станок, оснастка, приспособление, инструмент, заготовка).

Современные технологии формирования визуализации моделирования обработки, реализованные в SprutCAM, делают работу технолога эффективной, позволяют легко производить качественную обработку сложных деталей, обеспечивая при этом безаварийную работу дорогостоящего оборудования.

Сергеев Н.В.

 

Система Orphus