Program CAM innowacyjne programowanie obrobki CNC

Innowacyjne programowanie obróbki CNC dzięki rozwiązaniom klasy CAM

Program CAM a „obróbka tradycyjna”

Obrabiarki sterowane numerycznie niezwykłe rozwinęły się w ciągu ostatnich dekad. W porównaniu do analogowych maszyn są znacznie lepiej przygotowane do seryjnej produkcji, łatwiejsze w obsłudze dla młodego pokolenia oraz przede wszystkim, mają możliwość współpracy z programami komputerowymi by otrzymać znacznie bardziej skomplikowane kształty i przyspieszyć programowanie. Wraz z ich rozwojem rozwijają się również programy CAM, które doskonale z nimi współpracują.

Standardowa obróbka na maszynach analogowych wygląda tak, że mając dokumentację 2D operator pisze ręcznie program posługując się G kodem. Korzysta z wszystkich wymiarów znajdujących się na rysunku oraz musi dodawać odpowiednią ilość przejść, dopasować posuw, wejście itd. Jeśli chodzi o pracę w pełnych 3 osiach (nie wspominając o większej ich liczbie) to stworzenie w nich programu dla maszyny jest wręcz niemożliwe bez programu CAM.

Tutaj właśnie przychodzą na pomoc nowe rozwiązania, które w ciągu ostatnich kilkunastu latach bardzo się rozwinęły.

Programy CAM umożliwiają:

  1. Skrócenie czasu, który trzeba poświęcić na tworzenie technologii na maszynę.
  2. Tworzenie programów dla skomplikowanych kształtów zawierających pełne 3 osiowe własności. Ograniczeniem jest tu tylko wyobraźnia projektanta.
  3. Tworzenie ścieżek HSM
  4. Skrócenie czasu potrzebnego na sprawdzanie kodu – symulacja na wirtualnym modelu maszyny. Dzięki temu możemy unikać też kosztownych kolizji.
  5. Szybkie wprowadzenie zmian w ścieżkach modelu.
  6. Asocjatywność modelu.

Procedura pracy z programem CAD/CAM

Programy CAD 3D są obecnie w powszechnym użyciu w branży konstruktorskiej. Ich zalet nie trzeba przedstawiać. Stworzenie bryły 3D a następnie dokumentacji płaskiej jest znacznie prostsze oraz szybsze niż w przypadku programu 2D. Rysunek tworzony jest automatycznie wraz z wymiarami a samą bryłę czy złożenie znacznie prościej stworzyć w 3D niż na rzutach. Mając przedstawienie przestrzenne, nie musimy już opierać się na dokumentacji płaskiej z której technolog będzie żmudnie przepisywał odpowiednie współrzędne do G kodu w maszynie i dodawał odpowiednie przejścia.

Gdy przerzucimy bryłę do programu CAM możemy w sposób znacznie prostszy wybierać geometrię i dodawać do niej obróbkę. Zaznaczamy daną geometrię a później dodajemy do niej odpowiednią operację np. obróbkę zgrubną. Dostosowujemy parametry np. zmieniając typ wejścia czy wielkość skrawania i otrzymujemy ścieżki narzędzia. Symulacja obróbki sprawdza czy nie otrzymamy kolizji oraz czy dokładnie obrobimy detal. Na końcu generujemy G kod za pomocą przygotowanego postprocesora, który zamienia nam ścieżki narzędzia w programie CAM na kod zrozumiały dla tej konkretnej maszyny, który możemy użyć w obrabiarce. Programy CAM różnią się jednak między sobą. Można tu przywołać klasyczny tekst, że do celu dojedziemy i Maluchem i Mercedesem… Istnieją więc pewne kruczki, przez które jedne programy CAM przyspieszają pracę znacznie bardziej niż inne.

Rys. 1 Praca w programie CAMWORKS

Generalnie zastosowanie programu typu CAM skraca czas przygotowania obróbki o około 80%. Nie mówiąc już o tym, że niektóre kształty są nie do otrzymania za pomocą pulpitu maszyny. Niestety, dalej zdarzają się przypadki obaw przed usprawnieniami bez względu na ewidentne korzyści dla przedsiębiorstwa. Powodem jest tutaj przyzwyczajenie do programowania ręcznego, używanego od lat. Jest to bardzo często występujący lęk przed zmianami i niechęcią do nauki nowych rozwiązań. Niektórzy operatorzy posuwają się nawet do stwierdzeń, że szybciej zaprogramują maszynę bez użycia programu CAM. Może być to rzeczywiście prawda, gdy chcemy dodać jeden przejazd z punktu A do B. W przypadku, gdy mamy już więcej ruchów nie jest to możliwe. Usprawnienie przedsiębiorstwa za pomocą programu CAM niesie za sobą jednak wielorakie korzyści. Jest to inwestycja, która po niedługim czasie się zwraca.

Program CAM – co zyskujemy?

Typowy program CAM przyspiesza sam proces tworzenia technologii przez to, że nie musimy opisywać współrzędnych do których ma przesuwać się narzędzie, tylko wybieramy jednym kliknięciem własność, co wybiera nam cały jej kształt, a następnie dodajemy do niej konkretną operację. Dodanie operacji i ewentualna zmiana jej parametrów trwa kilka chwil a opisanie całego konturu znacznie więcej. Tutaj jednak mamy dwa poziomy przyspieszenia naszej pracy. Co w przypadku, gdy mamy 100 otworów rozmieszczonych nieregularnie? Wybieranie każdego z nich zajmie co prawda i tak mniej czasu niż wpisywanie jego współrzędnych, ale zysk czasowy nie jest tu duży. Tutaj lepszym rozwiązaniem jest automatyczne rozpoznawanie własności. Jest to narzędzie znajdujące nam wszystkie kształty w modelu. Jeśli mamy złożoną część to pomoże nam to zaoszczędzić bardzo dużo czasu. Kolejnym krokiem jest dodanie do własności operacji. To również może odbywać się automatycznie przez wygenerowanie planu technologii. Parametry operacji powinny być dodawane przez program automatycznie na podstawie wybranych strategii, czyli zapisanej przez nas dopasowanej obróbki. Dzięki temu raz tworzymy szablony parametrów odpowiednie dla danej strategii. Ważne są też posuwy i prędkości. Oczywiście, możemy je dobierać według własnego uznania. Istnieją jednak narzędzia, które automatycznie dobierają nam posuw i prędkość na podstawie wybranego materiału, narzędzia i wielkości skrawania. Wszystkie te rozwiązania znacznie przyspieszają nam czas potrzebny na przygotowanie obróbki co sprawia, że zainwestowanie w program CAM zwraca się bardzo szybko, gdyż czas to pieniądz. Posłużmy się poniższym przykładem.

Program na poniższą część zajmuje prawie dwa tysiące linijek. Pisanie go „z palca” trwa bardzo długo i jest żmudną, rzemieślniczą pracą. Zaprogramowanie jej w programie CAM wykorzystującym automatykę pracy trwa około minuty.

Rys 2. Kod na część obok.

Ścieżki 3 osiowe są praktycznie nieosiągalne dla operatora piszącego programy ręcznie, nie wspominając już o kształtach wymagających użycia czwartej i piątej osi. Przykładowo jak opisać za pomocą przejść i łuków poniższy 3 osiowy detal, dodatkowo tak, by go dobrze obrobić i uzyskać odpowiednia jakość powierzchni? Ręcznie jest to niemożliwe. Program CAM umożliwia obróbkę powierzchniową dostosowującą się do kształtów bryły stworzonej w programie CAD, gdzie zamodelowanie jej nie stwarza żadnych problemów.

Rys. 3. Część 3 osiowa.

Obróbki HSM jeszcze kilkanaście lat temu nie były wykorzystywane w obróbce. Obecnie dla większości zakładów jest ona obowiązkowa. Jest to obróbka z większymi prędkościami, posiadająca charakterystyczne ścieżki i skrawająca pełną głębokością freza. Zapewnia ona znacznie większe tempo usuwania materiału przez co możliwe jest skrócenie czasu produkcji aż o 80%. Wykorzystuje ona mniejsze siły skrawania oraz zapewnia korzystniejsze rozproszenia energii cieplnej. Korzysta z odpowiednich ścieżek (opartych na geometrii trochoidalnej) przez co nie mamy ostrych lub gwałtownych przejść a skrawanie odbywa się pełną głębokością narzędzia co wydłuża jego żywotność. Ścieżki takie możemy stworzyć jedynie w programie typu CAM. Trzeba też dobrać odpowiednie parametry gdzie mamy niestety mały margines błędu. Programy CAM oferują oczywiście pewne rozwiązania dobierające automatycznie odpowiednie parametry do ścieżki HSM.

Wszyscy wiemy jak kosztowne są kolizje. Zniszczenie freza to najmniejszy wymiar kary. Gdy jednak uszkodzone zostaje wrzeciono, koszty są już drastycznie większe. W dużej części przypadków wynika to z nieprzewidzianych ruchów lub odjazdów. Rozwiązaniem tego problemu jest symulacja G kodu uwzględniająca kinematykę i logikę maszyny. Dzięki temu możemy odwzorować 1:1 całą budowę maszynę i jej ruchy już na podstawie kodu NC. Ewentualne kolizje widzimy już w programie a często uniknięcie już jednej z nich zwraca koszt programu. Jest to też dodatkowa oszczędność czasu gdyż nie musimy sprawdzać całego kodu na maszynie, która może w tym czasie pracować.

 

 

Rys. 4. Symulacja G kodu na wirtualnym modelu maszyny.

Niektóre sterowania mają bardzo rozwinięte sposoby używania cykli, nawet do obróbki np. kieszeni prostokątnych. Dzięki temu, gdy chcemy w kodzie zmienić np. jej długość, to nie musimy pisać kodu od początku. Co jednak gdy maszyna nie ma takich cykli, zmiana jest bardziej skomplikowana, kształt nie jest prostą kieszenią lub w ogóle jest to jakiś inny, skomplikowany kształt? Wtedy wszystko musimy zaczynać od początku… W programach CAM natomiast możemy bardzo szybko w oknie operacji zmienić jej parametry. Wygenerowanie nowego kodu trwa sekundę. Bardzo ważnym zagadnieniem odnośnie programów CAM jest asocjatywność czyli połączenie obróbki z modelem. Proszę sobie wyobrazić, że chcemy wprowadzić pewne zmiany w części. Ścieżki powinny przebudowywać się same, dostosowując się do zmian modelu. W przeciwnym wypadku musimy całą obróbkę dodawać na nowo.

CAMWORKS – program CAM najbardziej przyspieszający pracę

Nowoczesny program CAM powinien spełniać powyższe założenia, od momentu zamodelowania części w programie CAD, wykrycia cech, nadania odpowiednich parametrów aż po wygenerowanie kodu i jego symulację. Takie możliwości są zapewnione w programie CAMWORKS, który jest częścią interfejsu SOLIDWORKS (jako kolejna zakładka) i do jego pliku zapisuje dane obróbcze. Jako, że cały czas jesteśmy w jednym programie, nie występują błędy związane z przenoszeniem modelu. Dodatkową zaletą jest automatyczna przebudowa i dostosowanie się ścieżek po zmianach w geometrii bryły. Posiada oczywiście zaawansowane moduły trzy i wieloosiowe, oraz HSM Volumill, rozwiązanie umożliwiające wygenerowanie bardzo efektownych ścieżek obróbki zgrubnej, dzięki którym można skrócić czas takiej obróbki aż o 80%! Samo tworzenie technologii również jest niesamowicie skrócone, gdyż program zawiera najlepiej rozwinięte wśród programów tej klasy automatyczne rozpoznawanie własności, znajdujące wszystkie nie tylko otwory, ale i kieszenie, powierzchnie, rowki. Do tych własności generowane są również strategie z operacjami i odpowiednimi ustawieniami (program można „nauczyć” dobierać parametry). Dzięki temu czas tworzenia technologii drastycznie się zmniejsza. Kolejną oszczędnością czasu (a przede wszystkim pieniędzy!) jest symulacja na wirtualnej maszynie CAMWORKS, zintegrowanej z programem. To wszystko sprawia, że CAMWORKS jest niezbędny w każdym zakładzie posiadającym maszyny CNC, dla których ważna jest zarówno innowacyjność, jak i oszczędność czasu i pieniędzy.

Autor: Paweł Sarna, Inżynier wsparcia technicznego CAD/CAM | SOLIDEXPERT

 

Zainteresował Cię artykuł?

Chcesz się dowiedzieć więcej o rozwiązaniach CAM – funkcjach, wdrożeniu oraz cenie?

Zapraszamy do bezpośredniego kontaktu:

SOLIDEXPERT
Wojciech Kowalczyk  kierownik zespołu CAM
SOLIDEXPERT | Rozwiązania dla przemysłu
p: +48 882 010 951
e: kowalczyk@solidexpert.com