Delcam for SolidWorks — высокоэффективная CAM-система для решения сложных производственных задач

Константин Евченко, Сергей Прядильщиков

Британская компания Delcam (www.delcam.com), основанная в 1977 году, специализируется на разработке CAD/CAM/CAI­систем. Имеющиеся в арсенале компании программы охватывают весь спектр производственных задач по 3D­моделированию, разработке управляющих программ для станков с ЧПУ, а также контролю точности выпускаемой продукции. Заказчиками Delcam являются свыше 40 тыс. предприятий и организаций в 80 странах мира. Технической поддержкой и сопровождением программных продуктов занимаются более 350 региональных представительств, шесть из которых находятся в России и по одному на Украине и в Белоруссии. По оценкам независимой аналитической компании CIMdata, Delcam на протяжении уже более 12 лет является крупнейшим в мире специализированным разработчиком CAM­систем.

В настоящее время в семействе разрабатываемых Delcam CAD/CAM/CAI­систем насчитывается пять самостоятельных CAM­систем, ориентированных на различные области применения и секторы рынка механообработки. Флагманский программный продукт — CAM­система PowerMILL, благодаря возможностям которого компания Delcam получила всемирную известность, ориентирован главным образом на сложные виды многоосевой фрезерной обработки. Сегодня PowerMILL по праву считается одной из самых совершенных и надежных CAM­систем, в которой реализовано несколько запатентованных Delcam инновационных методов обработки. Это и технология сглаживания траектории инструмента Race­line machining, и трохоидальная обработка, стратегия черновой обработки Vortex, технология MachineDNA и т.д. CAM­система PowerMILL позволяет выполнять разработку исключительно сложных управляющих программ для обработки на пятиосевых станках с ЧПУ внутренних каналов, турбинных лопаток и моноколес. Имеется также модуль для программирования промышленных роботов. Интеграция PowerMILL с CAI­системой PowerINSPECT и координатно­измерительными машинами позволяет эффективно решать задачи адаптивной механообработки и виртуального базирования. Следует отметить, что большинство перспективных технологий механообработки компания Delcam сначала тестирует и доводит до совершенства в PowerMILL, а затем реализует их в других своих CAM­системах.

Стремительное развитие в конце ХХ века вычислительной техники и широкое распространение станков с ЧПУ на предприятиях малого и среднего бизнеса потребовало от разработчиков CAM­систем создания продуктов, позволяющих в значительной мере автоматизировать процесс разработки УП. Одним из пионеров в этой области была американская фирма EGS, которая в 1995 году впервые предложила и реализовала в своем коммерческом программном продукте FeatureCAM концепцию обработки типовых конструктивно­технологических элементов. Такой подход позволил полностью автоматизировать процесс разработки УП, сведя в идеале все действия технолога­программиста к нажатию одной кнопки. В 2005 году компания Delcam, которая на тот момент уже давно была признанным экспертом в области разработки CAM­систем, приобрела разработчика FeatureCAM — фирму EGS. Это дало возможность FeatureCAM унаследовать большое количество эффективных стратегий и методов обработки из CAM­системы PowerMILL.

Отличительной особенностью FeatureCAM во всем семействе разрабатываемых компанией CAM­систем является высокая степень автоматизации разработки УП, основанная на распознавании типовых конструктивно­технологических элементов и встроенной базе знаний инструмента и рекомендуемых режимов обработки. В отличие от PowerMILL, FeatureCAM позволяет программировать не только фрезерную, но и токарную, токарно­фрезерную и электроэрозионную обработку. Благодаря простоте использования и широкому спектру поддерживаемых станков с ЧПУ различной архитектуры, FeatureCAM является самой универсальной из всех разработанных компанией Delcam CAM­систем. FeatureCAM пользуется большим спросом у предприятий, которым необходимо в максимально сжатые сроки создавать надежные управляющие программы, обладающие достаточно высокой эффективностью и позволяющие гарантированно получить высокий результат обработки на реальном станке с первого раза.

В процессе технологической подготовки производства у пользователей возникают задачи по доработке CAD­моделей. Для максимально эффективного решения этих задач Delcam предлагает заказчикам собственный гибридный 3D­моделировщик PowerSHAPE, построенный на нескольких геометрических ядрах, в том числе и на ядре Parasolid. Функционал и интерфейс PowerSHAPE ориентирован на максимально эффективное редактирование поверхностных и твердотельных CAD­моделей. PowerSHAPE также поддерживает фасетное 3D­моделирование, позволяющее обрабатывать облака 3D­точек и создавать на их основе триангулированные поверхности, — этот функционал незаменим при решении задач обратного проектирования на основе физических прототипов (реверсивного инжиниринга). Во многих аспектах возможности PowerSHAPE уникальны. Например, в PowerSHAPE нет необходимости кропотливо «зашивать» вырезы и отверстия в поверхностях, можно просто удалить ненужную кромку из описания конкретной поверхности или изменить границы обрезки. Этот функционал особенно полезен в том случае, когда технолог­программист вынужден дорабатывать импортированную 3D­модель из другой CAD­системы (при этом дерево построения 3D­модели отсутствует). Несмотря на то что PowerSHAPE является самостоятельным продуктом, он очень часто используется в тандеме с CAM­системой PowerMILL.

Среди заказчиков Delcam имеется большое количество предприятий­субподрядчиков, которые специализируются на механообработке и выполняют сторонние заказы. Специально для этой группы пользователей Delcam разработала конвертор данных PS­Exchange, способный транслировать 3D­геометрию практически из всех популярных CAD­систем (включая формат файлов M3D CAD­системы КОМПАС­3D российской компании АСКОН). Для последующей верификации, лечения и доработки геометрии рекомендуется использовать CAD­систему PowerSHAPE, которая позволяет создавать качественную 3D­модель, пригодную для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ. Если 3D­модель изделия изначально разрабатывалась в CAD­системе на основе ядра Parasolid (например, NX, SolidWorks или Solid Edge), то она может быть передана напрямую в PowerSHAPE посредством формата данных Parasolid. Именно Parasolid признан сегодня самым распространенным форматом 3D­данных — порядка 40% всех CAD­моделей в мире создается именно в нем.

Многие промышленные предприятия полного цикла, которые занимаются проектированием, конструированием, технологической подготовкой производства и изготовлением продукции на станках с ЧПУ, используют популярную CAD­систему SolidWorks, имеющую большое количество приложений сторонних разработчиков, охватывающих широкий спектр задач — от конструкторско­технологической подготовки производства и компьютерного моделирования различных физических процессов (CAE­систем) до управления инженерными данными. Чтобы помочь таким пользователям в построении единого эффективного комплексного решения на основе CAD­системы SolidWorks, компания Delcam разработала CAM­систему Delcam for SolidWorks. Это приложение было полностью протестировано и сертифицировано SolidWorks Corp. на статус Gold­приложения. Данный статус подтверждает тот факт, что CAM­система Delcam for SolidWorks полностью интегрируется в программную среду CAD­системы SolidWorks. Это позволяет пользователю воспринимать два отдельных программных продукта как единое целое. Очевидно, что для успешного освоения CAM­системы Delcam for SolidWorks пользователь должен уметь работать в SolidWorks.

Интеграция в SolidWorks также позволила обеспечить полную ассоциативность с геометрией изделия. Структура дерева построения SolidWorks позволяет четко диверсифицировать элементы, построенные на основе скетчей (бобышки, тела вращения и т.п.) и соседних поверхностей (скругления, фаски, оболочки и т.д.), что повышает качество автоматического распознавания типовых объектов. Пользователь Delcam for SolidWorks может воспользоваться тремя способами распознавания типовых конструктивно­технологических элементов:

• полностью автоматическое распознавание — пользователь должен выбрать 3D­модель в дереве построения SolidWorks, и CAM­система сама распознает все элементы и назначит операции для обработки;
• интерактивное распознавание — пользователь в интерактивном режиме указывает необходимые для обработки элементы детали, а программа автоматически распознает их и задает технологию обработки;
• ручное задание посредством дерева SolidWorks — пользователь указывает в дереве построения SolidWorks конкретные элементы 3D­модели, которые должны быть обработаны за одну операцию.

Delcam for SolidWorks унаследовала лучшие качества из CAM­систем FeatureCAM и PowerMILL. Из FeatureCAM взята концепция автоматического распознавания типовых обрабатываемых элементов, а также стратегии и методы задания токарной, фрезерной и токарно­фрезерной обработки. Из PowerMILL были заимствованы алгоритмы многопоточных 64­битных вычислений и технология высокоскоростной обработки. Следует отметить, что, несмотря на многие схожие черты между FeatureCAM и Delcam for SolidWorks, эти CAM­системы используют собственные форматы данных, несовместимые друг с другом.

CAM­система Delcam for SolidWorks предназначена для реализации следующих видов обработки на станках с ЧПУ:

• 2,5D­фрезерование и сверление;
• трехосевое фрезерование;
• точение;
• токарно­фрезерная обработка;
• пятиосевая позиционная (3+2) фрезерная обработка;
• непрерывная пятиосевая фрезерная обработка;
• двух­ и четырехосевая проволочная электроэрозионная резка.

CAM­система Delcam for SolidWorks имеет модульную структуру, что позволяет заказчикам подобрать решение, точно соответствующее потребностям их предприятия, а затем по мере необходимости наращивать функционал программы.

Функциональные возможности Delcam for SolidWorks позволяют заказчикам не просто решать частные задачи по программированию тех или иных видов обработки на станках с ЧПУ, но и повысить эффективность производства в целом благодаря освоению более эффективных технологий обработки. У подразделения Delcam Professional Service накоплен большой практический опыт по внедрению у заказчиков хорошо зарекомендовавших себя прогрессивных методов производства. Например, пятиосевая позиционная (3+2) фрезерная обработка — один из самых эффективных и действенных методов повышения эффективности производства и качества выпускаемой продукции, так как в большинстве случаев позволяет обработать деталь за один технологический установ сразу с пяти сторон. Тем самым исключается погрешность повторного базирования и отпадает необходимость изготовления дорогостоящего вспомогательного комплекта крепежной технологической оснастки. Применение установленных непосредственно на станок с ЧПУ прецизионных контактных измерительных систем (так называемых измерительных головок) позволяет реализовать технологии виртуального базирования и адаптивной механообработки, а также значительно снизить потери времени на межоперационный контроль точности. Еще один прогрессивный метод повышения производительности — применение токарно­фрезерных обрабатывающих центров, оснащенных дополнительными осями с приводным инструментом. CAM­система Delcam for SolidWorks поддерживает приводной инструмент по осям X, Z, B, C, Y. Каждое из перечисленных направлений повышения производительности полностью поддерживается в Delcam for SolidWorks.

Delcam for SolidWorks содержит большое количество функций, повышающих эффективность обработки на станке. Например, при 2,5D­обработке по Z­уровню CAM­система автоматически распознает пологие и отвесные участки поверхностей, а затем на отвесных участках добавляет дополнительные проходы на промежуточных высотах, что позволяет снизить высоту оставшихся «террас». При черновой и чистовой обработке пользователь может при помощи специального фильтра исключить из обработки мелкие замкнутые карманы и отверстия, что позволит применить более производительный инструмент большего диаметра. При непрерывной пятиосевой обработке функция предотвращения столкновений автоматически отклоняет ось инструмента. При этом значения углов отклонения и опережения изменяются таким образом, чтобы исключить резкие движения поворотного стола, которые могут привести к плохому качеству обработки поверхности.

Главная цель, которую преследовала компания Delcam при разработке Delcam for SolidWorks, — простота использования CAM­системы, основанная на исключительно высокой степени автоматизации подготовки управляющих программ. При этом встроенные базы знаний режимов обработки, а также БД инструментов и материалов могут быть настроены в соответствии со стандартами предприятия. Кроме того, пользователь может изменить алгоритмы обработки типовых обрабатываемых элементов в соответствии с личными предпочтениями.

После того как в Delcam for SolidWorks будут в автоматическом или ручном режиме распознаны типовые обрабатываемые элементы, CAM­система сама выбирает из имеющегося набора подходящий инструмент, назначает стратегии обработки и задает скорость подачи на всех участках траектории. В зависимости от заложенных алгоритмов одна операция может быть автоматически разбита на черновую, получистовую и чистовую обработку. Затем CAM­система выполняет расчет траекторий инструмента и полную 3D­визуализацию обработки. Все заложенные в базу знаний Delcam for SolidWorks инновационные стратегии и методы обработки были тщательно протестированы разработчиками на собственных многоосевых станках с ЧПУ (на первом этаже штаб­квартиры Delcam в Бирмингеме расположен большой производственный участок), благодаря чему пользователи могут быть уверены в надежности управляющих программ и качественном результате обработки.

CAM­система Delcam for SolidWorks непрерывно развивается. Например, в 2014­й версии, выход которой запланирован на сентябрь 2013 года, разработчики добавили для токарно­фрезерных станков поддержку программируемой задней бабки и люнет. Большинство новых функций и усовершенствований разработчики Delcam внедряют после тщательного тестирования сразу во все CAM­системы, так как Delcam for SolidWorks, FeatureCAM и PowerMILL не конкурируют, а взаимно дополняют друг друга.

В заключение отметим, что все пользователи SolidWorks могут поближе познакомиться с CAM­системой Delcam for SolidWorks, скачав абсолютно бесплатную версию Delcam for SolidWorks XPRESS (предназначенную для 2D­фрезерования и сверления) с сайта
www.delcamforsolidworks.com.

САПР и графика 7`2013