Programowanie robota frezującego w oprogramowaniu DELMIA
Przygotowanie technologii CAM zaczynamy od uruchomienia Multi-axis Machining dostępnej w roli NC Milling Programmer. Jest to aplikacja, która umożliwia programowanie maszyn 5-osiowych symultanicznych i robotów. Następnym krokiem będzie wczytanie istniejącej celi zrobotyzowanej, wyposażonej w robota FANUC R-2000iC i pozostałych elementów takich jak wygrodzenia, czy stół z imadłem.
Wiernie odzwierciedlony model 3D jest kluczowy pod kątem przygotowania technologii. Osadzenie robota na hali produkcyjnej między innymi maszynami, pozycja stołu, czy wygrodzenia, będą nam ograniczały obszar obróbki, a jedną z kluczowych przewag frezowania przy użyciu robota jest jego elastyczność względem tradycyjnych frezarek. Istotne jest, żeby nie ograniczać zakresów ruchu robota.
Po załadowaniu celi do DELMII pokazuje nam się całe złożenie wraz z jego strukturą, wiązaniami, kinematyką robota i sterowaniem.
W razie potrzeby, na tym etapie również możemy modyfikować tę celę, jednak naszym głównym zadaniem jest przygotowanie technologii wytworzenia detalu, który można było zobaczyć u nas na stanowisku na targach STOM w Kielcach.
Po prawej stronie ekranu znajduje się Kreator obróbki ()Multi-axis Machining Wizard), który zawiera wszystkie wymagane sekcje i polecenia, które prowadzą użytkownika krok po kroku od definicji ustawienia do symulacji i weryfikacji programu. Postępując zgodnie z kolejnością wyznaczoną przez Kreator obróbki, pierwszym etapem będzie wczytanie modelu, jednak nim wybierzemy tę opcję, musimy się upewnić, że mamy zaimportowany model do platformy. W tym przypadku posłużę się modelem stworzonym w SolidWorks. Na tym etapie warto nadmienić, że sposób zapisu pliku ma znaczenie, dlatego warto wiedzieć, że plik zapisany na dysku traci asocjatywność, natomiast ten sam plik zapisany na platformie 3Dx możemy w późniejszym czasie edytować, a zmiany będą widoczne w projektach takich jak ten, gdzie przy zmianie np. powierzchni modelu, przegenerują nam się ścieżki.
Za pomocą funkcji Import Product możemy dodać nowy model do celi. W kolejnym etapie kreator podpowiada nam, żebyśmy wybrali maszynę z istniejących zasobów, bądź stworzyli taką ad hoc. Ponieważ mamy już wczytaną celę, wybiorę opcję Import and Mount Resources, a następnie wskażę z drzewa naszego robota.
Do pozycjonowania detalu w uchwycie mocującym, bardzo poręczna jest funkcja Attach Resource, gdzie wskazujemy tylko port, czyli układ współrzędnych, do którego przenosimy nasz detal. Dzięki temu jesteśmy w stanie bardzo szybko i precyzyjnie osadzić model w przestrzeni.
Na tym etapie mamy już zdefiniowane wszystkie zasoby związane z celą i mocowaniem, dlatego możemy przejść do stworzenia półfabrykatu i ustalenia bazy.
Jako półfabrykat wybieram kostkę otaczającą.
W następnej kolejności wskazuję półfabrykat, część i układ współrzędnych.
Tworzenie technologii obróbczych
Przygotowanie technologii zaczynam od operacji zgrubnej. Z dolnego paska menu wybieram Roughing. Następnie wskazuję model docelowy i dalej okno operacji prowadzi mnie po kolei poprzez wybór narzędzia, oś obróbki, płaszczyznę odsunięcia i dolne ograniczenie obróbki.
Zakładka Strategy umożliwia wybór strategii obróbki, definicji odsunięć, czy ustawienie wstępnej pozycji wrzeciona, co jest kluczowe w kontekście programowania robota, gdzie definicja położenia punktu kontroli narzędzia i jego pochylenia względem wszystkich osi nie jest jednoznaczne.
Przeciągnięcie strzałki umożliwia rotowanie wszystkich osi robota, aby zmienić położenie wrzeciona względem obrabianych powierzchni. Idąc dalej, zakładka Macros pozwala zdefiniować sposób podejścia, czy wyjścia z operacji. Ostatnią edycję w tej operacji dokonamy w Feeds and Speeds, gdzie dostosujemy parametry skrawania. Pierwsza operacja zgrubna wygląda jak na rysunku poniżej.
Analogicznie tworzę operacje zgrubne dla jeszcze dwóch stron statuetki.
Operacja Spiral Milling pozwala na wykończenie powierzchni płaskich i tutaj też mamy do wyboru wiele typów ścieżek.
Do tej pory zrealizowaliśmy operacje indeksowane, gdzie narzędzie pracowało normalnie do płaszczyzny obróbki. Zastanawiając się nad operacjami wykańczającymi mamy do wyboru dwie możliwości:
- Operacje konturowania (Profile Contouring)
- Operacja wieloosiowa bokiem freza (Multi-axis Swarf Milling)
Żeby poprawnie zdefiniować operację konturowania, musimy wcześniej dodać płaszczyzny pomocnicze. Dla każdej obrabianej z osobna ściany musi zostać stworzona płaszczyzna pochylona do niej pod kątem 90stp. W przypadku wyboru operacji typu SWARF potrzebujemy ścianę i cztery punkty do ustalenia pochylenia narzędzia. Na tej statuetce w większości mamy ściany trójkątne, z trzema wierzchołkami, co jest problematyczne na tyle, że nie będziemy mogli wziąć takiej ściany bezpośrednio z modelu. Będzie brakowało jednego punktu do pełnego zdefiniowania operacji. Dlatego, w samym modelu w SolidWorks dodaję powierzchnie pomocnicze, w których dla oryginalnych ścian bryły cofam przycięcie.
Dzięki tak przygotowanym powierzchniom już w samej aplikacji Delmia Multi-axis Machining jesteśmy w stanie zdefiniować operację typu SWARF.
Dodanie operacji wykańczającej Multi-axis Swarf Milling
Aby dodać nową operację SWARF, wybieram z dolnego paska menu operację oznaczoną jako Multi-axis Swarf Milling.
Będąc w oknie operacji, musimy określić ścianę, którą będziemy wykańczać i synchronizację, czyli punkty, które określą start i początek operacji, a także ustawienie narzędzia względem ściany.
Podobnie jak dla pozostałych operacji, w zakładce Strategy warto sprawdzić ustawienie robota (Lateral Axis) i ewentualnie obrócić wrzeciono.
W zakładce Macro definiujemy wejścia i wyjścia z operacji, co jest bardzo istotne dla właściwego przygotowania technologii. W tym konkretnym przypadku najlepiej sprawdzi się dodatkowy przejazd wzdłuż linii ruchu roboczego narzędzia (Add distance along a line motion) i dodatkowy ruch wzdłuż osi narzędzia. Dodatkowo każdy punkt programu może być edytowany za pomocą funkcji Action i Multi-Axis Editor, gdzie w obszarze roboczym na żywo możemy weryfikować, czy dany sposób podejścia jest osiągalny dla robota i czy jest optymalny.
Będąc w tym trybie, przyciskiem Modify Current Target można zmieniać położenie punktu w operacji i sterować wartościami wszystkich osi robota.
Po symulacji wszystkich operacji i weryfikacji bryłowej ostatnim zadaniem będzie wygenerowanie programu na robota. Dzięki wbudowanemu translatorowi możemy generować program bezpośrednio na sterowanie danego robota, lub za w formacie kodu APT.
Najważniejszym aspektem tego artykułu jest pokazanie, jak wirtualna symulacja ma przełożenie na rzeczywistość. Na targach w Kielcach STOM-TOOL 2024 dokładnie ta cela i programowanie robota zostały zaprezentowane. Stworzony program został uruchomiony na rzeczywistym robocie frezującym, który wykonał zaprojektowaną statuetkę. Ten artykuł podkreśla, jak efektywne i bezpieczne jest wykorzystanie platformy 3DEXPERIENCE do tworzenia zaawansowanych systemów robotycznych, które mogą być dokładnie przetestowane w wirtualnym środowisku przed ich wdrożeniem w rzeczywistości.
Zachęcam również do przeczytania artykułu Łukasza Ogrodowczyka Przygotowanie celi zrobotyzowanej w oprogramowaniu DELMIA, które opisuje proces tworzenia celi zrobotyzowanej.
Te dwa teksty zawierają szczegółowy proces tworzenia celi zrobotyzowanej, w tym tworzenie layoutu i ustawianie wszystkich komponentów w wirtualnym środowisku, a następnie symulację i programowanie robota frezującego przy użyciu narzędzi dostępnych na platformie 3DEXPERIENCE.
