Опыт использования Power Solution в инструментальном производстве
Успех запуска нового изделия в производство в равной степени зависит как от сроков его разработки, так и от сроков подготовки вторичных средств производства (оснастки). Нерациональные временные затраты на любой из этих стадий могут либо обернуться для предприятия потерей доли рынка, либо привести к ситуации, когда изделие окажется вне рамок потребительского спроса. Ни для кого не секрет, что качественное и своевременное изготовление сложной оснастки может быть достигнуто только посредством применения ориентированных CAD/CAM-систем и комплекса современного металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ. Данная статья посвящена описанию примера применения программного комплекса фирмы Delcam plc в инструментальном производстве ОАО «МЗ “Маяк”».
Первое рабочее место с CAD/CAM-системой фирмы Delcam plc появилось на заводе ОАО «МЗ “Маяк”» в 1995 году. Его применение позволило максимально использовать возможности закупленного современного металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ для изготовления пресс-форм и штампов со сложными формообразующими. Перед новым подразделением была поставлена задача изготовления сложной оснастки как для обеспечения внутризаводских нужд, так и для сторонних организаций.
Одной из наиболее интересных была работа по моделированию и изготовлению литьевых форм и окончательной обработке компонентов эндопротеза коленного сустава, выполненная для НПО «Остеомед».
Эндопротез предназначен для лечения последствий артроза, артрита, а также различных онкологических заболеваний. Эндопротез коленного сустава, работающий по принципу подвижной платформы, имеет развитые контактирующие поверхности трения с изменяемыми усилием и давлением при взаимодействии подвижных элементов. При этом принцип полного анатомического соответствия геометрии не является обязательным. За счет применения хромокобальтового сплава и высокомолекулярного полиэтилена удалось добиться уменьшения износа трущихся поверхностей и обеспечить срок службы около 10 лет. Конструкция эндопротеза дает возможность одновременного эндопротезирования крестообразных связок коленного сустава.
Первый этап работы по моделированию эндопротеза был выполнен в пакете объемного
моделирования PowerShape, позволяющем осуществить построение трехмерных моделей
любых сложных деталей и их последующую подготовку к производству. Powershape
является гибридным моделировщиком, включающим в себя функции поверхностного
и твердотельного моделирования. Для проектировщика, занятого в инструментальном
производстве, предназначен набор функций по построению поверхностей разъема,
введению литьевых уклонов, учету усадок, а также функций по анализу обрабатываемости
детали — поиск вертикальных стенок и поднутрений, определение максимального
радиуса инструмента для выполнения обработки. 
Таким образом, на основе построенной и скорректированной с учетом литьевой усадки модели эндопротеза была создана поверхность разъема детали и получены модели матриц литьевой формы, которую предстояло обработать на фрезерном станке с ЧПУ.
Управляющие программы обработки для фрезерного станка создавались в пакете механообработки Powermill, который может использоваться совместно с модулем моделирования, а также как отдельное рабочее место, установленное в цехе. Пакет Powermill предназначен как для использования в инструментальном производстве (возможность создания 3-5-координатных траекторий обработки сложных поверхностей), так и в основном производстве (выполнение 2-2,5-координатной обработки с предварительным заданием обрабатываемых контуров — примитивов).
Высокая производительность и удобство работы обеспечиваются интерфейсом пакета
Powermill, построенного по принципу последовательного выполнения операций, начиная
с задания условий и параметров обработки, генерации черновых, получистовых и
чистовых обработок и заканчивая их визуализацией и проверкой на возможность
столкновений патрона с заготовкой.
Для обработки формообразующей поверхности литьевой формы эндопротеза использовалась
предварительно обработанная заготовка, в которой выборка материала производилась
фрезой относительно большого диаметра, после чего выполнялась доработка фрезой
меньшего диаметра посредством использования функции остаточного фрезерования.
Powermill включает в себя большой набор стратегий чистовой обработки, таких как растровая, спиральная и дуговая стратегии, обработка по уровням Z, обработка 3D-offset, проекционная обработка, а также стратегию доработки угловых поверхностей, что обеспечивает исключительную гибкость действий технолога.
В чистовой обработке формообразующих использовались следующие стратегии: по уровням Z, проекционная обработка, доработка углов и 3D-offset, которая позволяет создавать траекторию движения режущего инструмента с постоянным шагом по поверхности, обеспечивая более быструю и качественную обработку поверхности детали.
На последнем этапе подготовки пакета управляющих программ была проведена проверка возможности столкновения держателя инструмента с заготовкой. Для этого были заданы параметры держателя инструмента (патрона). Кроме проверки возможности столкновений система автоматически определяет минимально необходимый вылет фрезы для проведения обработки.
Результат работы — пакет управляющих программ для фрезерного станка с ЧПУ, обеспечивший быстрое и качественное изготовление литьевых форм, а также непосредственно обрабатываемых компонентов эндопротеза.
«САПР и графика» 3'2001
