Проблемы выбора САМ–приложения

Один из сложных вопросов для пользователя, начинающего работу со станками с ЧПУ - это выбор программного обеспечения. На пути от постановки задачи до воплощения идеи в готовое изделие вам потребуются два различных вида программ, каждая из которых играет свою важную роль.

Первая из этих программа – это САD–приложение. CAD (Computer-Aided-Design)  - средства автоматизированного проектирования. Как следует из названия, это в частности программа, предназначенная для проектирования детали, которую вы собираетесь обработать на станке с ЧПУ. Существуют тысячи доступных CAD–программ и многие из них подходят для решения наших задач. В основном они могут быть разделены на две группы: 2D и 3D программы. В 2D CAD–программах создаются только плоские чертежи. Хотя чертеж и может содержать различные размеры и виды, дающие представление о том, как должна выглядеть деталь в действительности, всё же результат работы 2D CAD–программы - это плоский двухмерный чертеж.

На выходе 3D CAD–программы мы получаем файл с полным представлением 3D–объекта, готовый для использования в различных производственных приложениях. Как правило, эти CAD–программы несколько сложнее 2D программ, так как задают полное описание трехмерной модели, но выходной файл идеально подходит для дальнейшего использования в системах с ЧПУ. Важно отметить, что 3D CAD-программа также имеет возможность представлять и плоские объекты: деталь можно рассматривать, как плоский объект, с дополнительным указанием его толщины (глубины).

Вторая из этих программ - это САM–приложение. CAM (Computer-Aided-Manufacturing) - Средства автоматизированного проектирования обработки. CAM-программа получает выходной файл из CAD–программы и производит необходимые расчеты и вычисления, чтобы, образно говоря, "объяснить" фрезерному или иному станку с ЧПУ, как вырезать заданный объект из заданной заготовки. Как и CAD, CAM–программы доступны в 2D или 3D–версиях, в зависимости от типа принимаемого ими входного файла. Результатом работы CAM–программы является траектория перемещений инструмента, представленная в виде G–кодового файла. G–коды (в русской терминологии УП или Управляющая программа) - это стандартный формат файла для описания траектории перемещений инструмента и поддерживается практически любой системой с ЧПУ.

Рис. 1.  Зависимость CAM–приложения от CAD–приложения

Первой проблемой выбора САМ–приложения может стать выбор CAD– приложения, по той причине, что некоторые САМ–приложения надстраиваются в CAD–приложения.

В другом случае уже само CAD– приложение может иметь встроенный CAM–модуль. Выбор CAD– приложения зависит от  следующих факторов:

• решаемой задачи;
• уровня владения 3D моделированием конечного пользователя;
• цены CAD–приложения, её сопровождения и модификации;
• широты охвата задач проектирования;
• удобство работы в CAD–приложение;
• наличия CAM–приложения;
• наличие широкой библиотечной поддержки стандартных решений;
• возможности и простоты передачи файлов в другие CAD/CAM– приложения и много другого.

Наиболее распространёнными CAD–приложениями на сегодняшний день являются:

• Unigraphics (NX);
• SolidWorks;
• Autodesk Inventor;
• Autodesk AutoCAD;
• Компас 3D;
• T-FLEX CAD;
• CATIA и многие другие.

Флагманами среди CAD–приложения на сегодняшний день являются Unigraphics (NX) и SolidWorks. Так же себя не плохо в последнее время зарекомендовала Российская разработка  ЗАО “Аскон” Компас 3D.

Рассмотрим данные программы по порядку.

Unigraphics (NX) – флагманская CAD/CAM/CAE PLM–система от компании Siemens PLM Software. Программа использует ядро геометрического моделирования Parasolid. Unigraphics является CAD/CAM/CAE - системой высокого уровня. Данная программа позволяет осуществлять полностью виртуальное проектирование изделий, механообработка деталей сложных форм, имеет полностью ассоциативную базу данных мастер-модели и многое другое. Unigraphics подходит  для всех областей промышленности, включая автомобилестроение, авиационную и космическую промышленности, станкостроение, производство товаров народного потребления и т.п.

SolidWorks – программный комплекс САПР для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Обеспечивает разработку изделий любой степени сложности и назначения. Система управления инженерными данными SolidWorks Enterprise PDM (SWE–PDM) в составе программного комплекса SolidWorks позволяет сформировать единое информационное пространство предприятия, обеспечивая коллективную (параллельную) разработку изделия и технологий изготовления, управление архивной документацией, повторное использование наработок, автоматизацию бизнес-процессов, подготовку данных для системы управления ресурсами предприятия и многое другое.

Решение масштабируется от небольших инновационных компаний до крупных корпораций и концернов. Ядром системы являются базовые конфигурации: SolidWorks Standard, SolidWorks Professional и SolidWorks Premium, ставшие де-факто стандартом автоматизированного проектирования во всем мире.

Компас–3D – система трехмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования «Компас-График» и модуль проектирования спецификаций.

Система Компас–3D предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.

Ключевой особенностью Компас–3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН.

Теперь после того, как мы выбрали CAD–приложение, проанализировав решаемою задачу, мы встали перед самой главной проблемой – выбор CAM–приложения.

Как уже выше говорилось, в некоторых CAD–приложения может быть встроенная CAM–программа (например, Unigraphics (NX)). Но, как правило, данные программы очень дорогие (стоят порядком 50000$ за 1 копию). В этом случае проще приобрести CAD–приложение и CAM–приложение отдельно.

Основными моментами, на которые надо уделить внимание при выборе CAM–приложения являются:

• тип проектируемой операции (токарная, фрезерная и т.п.);
• широкая библиотечная база, включающая используемое оборудование и инструмент;
• способность автоматически рассчитывать режимы резания и припуска на механическую обработку;
• способность автоматически подбирать инструмент;
• уровень владения G–кодом конечного пользователя, для оценки адекватности программы;
• наличие многоосевой обработки;
• совместимость CAD и CAM–приложения;
• наличие ПК способного по своим системным параметрам рассчитать и создать траектории движения инструмента, G-код для станка с ЧПУ.
• наличие системы ЧПУ понимающей G–код.

Самыми распространенными CAM приложениями на сегодняшней день являются:

• NX CAM;
• CAMWorks;
• SolidCAM;
• PowerMILL;
• HyperMILL;
• EdgeCAM;
• MasterCAM;
• PEPS;
• UNICAM;
• SprutCAM;
• TopSolid;
• DevCAM и многие другие.

Наиболее широкими возможностями обладают NX CAM, CAMWorks, PowerMILL, HyperMILL, MasterCAM. Рассмотрим возможности 2 флагманских CAM программ - NX CAM и CAMWorks.

NX CAM – система автоматизированной разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (числовым программным управлением) от компании Siemens PLM Software. Входит в состав Unigraphics (NX).

NX CAM – ключевой компонент системы технологического проектирования, которая также включает в себя средства передачи информации в производство и многие другие функции.

Набор средств для программирования станков с ЧПУ позволяет применять NX CAM в самых разнообразных отраслях. NX CAM внедрён и используется в авиационно-космической и оборонной промышленности, автомобилестроении, машиностроении, производстве потребительских товаров, медицинского оборудования и многих других отраслях.

NX CAM поставляется и как отдельное рабочее место для программирования обработки, и как CAD/CAM–система, а также может включать систему управления технологическими данными и библиотеками инструментов. NX CAM поддерживает совместную работу с приложениями конструкторского проектирования NX, образуя единое решение. NX CAM поставляется с трансляторами, встроенными средствами визуализации обработки, редактором постпроцессоров.

Изготовление изделий со сложной геометрией внешних обводов требует соответствующего программного обеспечения для расчёта управляющей программы для станка с ЧПУ. В зависимости от сложности детали применяется токарная обработка, фрезерная обработка на станках с тремя-пятью управляемыми осями, токарно-фрезерная, электроэрозионная обработка проволокой. Система NX CAM обладает всеми возможностями для формирования траекторий инструмента для соответствующих типов обработки.

NX CAM имеет широкий набор встроенных средств автоматизации - от мастеров и шаблонов до возможностей программирования обработки типовых конструктивных элементов.

Генератор программ ЧПУ включает в себя стратегии обработки, предназначенные для создания программ с минимальным участием инженера.

Концепция мастер–модели является базой, на которой строится распределение данных между модулем проектирования и остальными модулями NX, в том числе и модулями CAM. Ассоциативная связь между исходной параметрической моделью и сформированной траекторией инструмента делает процесс обновления траектории быстрым и лёгким.

Для того чтобы программу можно было запустить на определённом станке, необходимо её преобразовать в машинные коды данного станка. Это делается с помощью постпроцессора. В системе NX существует специальный модуль для настройки постпроцессора для любых управляющих стоек и станков с ЧПУ. Основные настройки выполняются без использования программирования, однако возможно подключение специальных процедур на языке Tcl, что открывает широкие возможности по внесению в постпроцессор любых необходимых уникальных изменений.

Для сложного многофункционального оборудования компания Siemens PLM Software разработала концепцию пакета поддержки станка. В такой пакет входит не только постпроцессор, но и 3D–модель станка, драйвер симуляции на основе G-кодов, шаблоны типовых технологических операций, примеры деталей и документация. Кроме того, для Siemens Sinumerik 840D поддерживается симуляция обработки с применением виртуального контроллера.

CAMWorks –модуль для создания управляющих программ для станков с ЧПУ. Включает программирование фрезерной, токарной, токарно-фрезерной и проволочной эрозионной обработки средствами модуля CAMWorks.

Модуль CAMWorks позволяет создавать программы фрезерной, токарной, токарно-фрезерной и проволочной эрозионной обработки. Поддерживаются следующие типы станков:

• фрезерные с одновременным управлением двумя - пятью осями;
• токарные одно- и двухшпиндельные, с одним или двумя суппортами, с программно управляемыми вспомогательными механизмами (задние бабки, люнеты, ловители деталей и т.п.);
• токарно-фрезерные одно- и двухшпиндельные, с одним или двумя суппортами, с программноуправляемыми вспомогательными механизмами, с одновременным управлением двумя - пятью осями;
• эрозионные двух- и четырёхосевые.

Обработка ведётся непосредственно в среде SolidWorks и непосредственно по модели SolidWorks. Результаты работы программиста сохраняются в этой же модели детали или сборки SolidWorks. Таким образом обеспечивается полная ассоциативность модели и траекторий инструмента, что приводит к автоматическому обновлению всех траекторий инструмента при проведении изменений модели.

При добавлении в модель SolidWorks каких-либо технологических данных, таких как обозначения шероховатости, базы, допуски формы и расположения поверхностей, допуски на размеры, технолог-программист всегда имеет непосредственный доступ к ним, что облегчает выбор схемы базирования детали на станке и подбор необходимых для обеспечения заданного качества детали инструмента и режимов резания. Деталь может быть легко адаптирована к нуждам обработки посредством, например, исключения лишних с точки зрения обработки элементов геометрии или путём пересчёта исполнительных размеров модели в середину поля допуска.

В режиме работы со сборкой SolidWorks можно выполнять совместную обработку нескольких деталей, программировать обработку серии деталей, или просто полностью смоделировать всю реальную обстановку на столе станка - всю оснастку, заготовку любой сложности и так далее - для наиболее полного учёта реалий обработки уже на самых ранних этапах создания программы.

Если соблюдать выше описанные правила выбора CAM приложения, то на выходе мы получим приложение для создания управляющих программ для станков с ЧПУ, наиболее оптимально подходящее для решаемой задачи, соответствующая имеющимся в распоряжении оборудованию и инструменту, значительно сокращающей время на подготовку управляющих программ для станков с ЧПУ и обрабатывает деталь с требуемой точностью.

Статья подготовлена коллективом Metal Working Group.

Перепечатка, копирование, воспроизведение или иное использование материалов, статей и уроков, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на www.metalworkinggroup.ru.

Поделиться: