Десять достоинств SprutCAM

Борис Кузьмин, Алексей Пуртов

Компания «СПРУТ-Технология» продолжает рассказывать читателям журнала о своих базовых универсальных разработках. В процессе работы над проектом SprutCAM был проведен комплексный анализ современных систем. Спектр требований, полученный с учетом 15-летнего опыта разработки систем автоматизации, дал возможность выявить наиболее перспективные тенденции развития CAM-систем. Это позволило спроектировать систему, отвечающую требованиям сегодняшнего дня, конкурентоспособную не только на российском, но и на мировом рынке САМ-систем. В этой статье авторы сделали попытку рассмотреть достоинства системы.

1. Импорт. В SprutCAM реализована удачная интеграция с любой CAD-системой. Хочется особо отметить качественный импорт, реализованный в SprutCAM из IGES-формата. Этот, пожалуй, самый распространенный формат обмена геометрическими данными потребовал больших усилий с нашей стороны. Проблема импорта заключается в том, что IGES — довольно широкий формат, и CAD-системы задействуют при экспорте разные области представления геометрических данных (рис. 1), что вызывает затруднения при обмене даже между «тяжелыми» системами.

   Устойчивый импорт из различных форматов позволяет избежать потери информации при передаче геометрической модели. К тому же представление внутренней геометрической модели сходно по структуре с моделями большинства современных CAD-систем, что практически исключает возникновение ошибок при интерпретации модели сторонних систем (рис. 2). Наряду с импортом твердых тел, поверхностей и кривых в различных аналитических видах (от канонических до NURBS) предусмотрена поддержка триангулированных и сеточных моделей. Модель для обработки задается любым количеством элементов в произвольном сочетании. Отсутствуют ограничения по сложности модели, по «сшиваемости» поверхностей внутри модели; одинаково устойчиво производится работа с твердотельными, поверхностными, сеточными моделями, причем в любом сочетании.

2. Интерфейс. Самой яркой, бросающейся в глаза отличительной чертой SprutCAM по сравнению с другими CAM-системами является интерфейс. Перед созданием первой версии мы проанализировали, пожалуй, все известные системы данного направления. И оказалось, что — то ли в силу традиций, то ли в силу консерватизма, то ли в силу технологии создания систем — разработчики придерживались какой-то нечетко определенной линии. Технолог, общающийся с подобными системами, должен не только владеть вопросами технологии, но и знать, как эту технологию реализовать в виде последовательности нажатия кнопок и выбора из бесконечных иерархий меню той или иной функции. Впрочем, это беда не только универсальных CAM-систем, но и CAD-систем.

   В основу идеологии SprutCAM положен объектно-ориентированный, точнее сказать, операционно-ориентированный интерфейс. Выбрав тип операции (рис. 3), наглядно проиллюстрированный в виде картинки, технологу в дальнейшем, на какую бы кнопку, отвечающую за назначение параметров («Подход», «Параметры», «Подача», «Модель», «Стратегия»), он ни нажал будет выдаваться только такая информация, которая относится к этой операции (рис. 4). И при этом — никаких жестких правил и последовательностей действий. Любое изменение технологических параметров приводит к изменению соответствующих схем и рисунков. Поэтому технолог, даже впервые увидевший систему, сразу понимает, за что отвечает тот или иной параметр.

   Экраны по назначению подходов и врезания для различных типов операций приведены на рис. 5.

   Удобный интерфейс практически исключает необходимость использования документации (рис. 6).

   Такое нестандартное решение проблемы интерфейса, характерное для компании «СПРУТ-Технология», позволяет говорить о ней как о законодателе моды в этом направлении.

3. Простота в освоении и использовании. Данное достоинство является прямым следствием предыдущего. Система осваивается легко и быстро, не требует от технолога переквалификации, хотя абсолютное большинство аналогичных по возможностям систем требуют длительного обучения и работы с документацией.

   Рисунки, иллюстрирующие назначение параметров, структурно параметризированы и изменяются при выборе тех или иных параметров (рис. 7, 8).

4. Функциональность. Большой набор функций по работе с геометрической моделью детали, задание заготовки, инструмента, типов и параметров операций, моделирование обработки составляют достоинства системы.

   Средства формирования технологической модели позволяют включать различные фрагменты поверхностей импортированных моделей, выполнять инвертирование, перенос, поворот, управлять параметрами визуализации. Возможен доступ к фрагментам модели — как через окно дерева модели, так и посредством интерактивного выбора на экране.

   Полнофункциональная среда 2D-геометрических построений имеет средства привязки к координатам 3D-модели и позволяет расположить построенные объекты в произвольных плоскостях. Плоские контуры используются как зоны ограничения при обработке, как направляющие кривые при определении стратегии, а также для определения геометрии заготовки.

   Заготовка задается в виде параллелепипеда или призмы, наборной заготовки, поковки или отливки либо свободной формы, импортируемой из CAD-системы. Имеется возможность установки произвольного числа запрещенных зон, зон обработки. Разрешается указывать ограничивающие модели и отдельные поверхности. Таким образом, возможно получение управляющих программ для обработки модели любой сложности из заготовки произвольной формы, с учетом крепежных элементов (рис. 9).

   В системе используются инструменты восьми типов (рис. 10), различающиеся списком доступных геометрических параметров:

   • цилиндрическая фреза (длина, диаметр);
   • сферическая фреза (длина, диаметр);
   • тороидальная фреза (длина, диаметр, радиус скругления);
   • двухрадиусная фреза (длина, диаметр, радиус скругления у цилиндрической части, радиус скругления вершины);
   • двухрадиусная ограниченная фреза (длина, диаметр, радиус скругления у цилиндрической части, радиус скругления у вершины, высота);
   • коническая фреза (длина, диаметр, радиус скругления у цилиндрической части, радиус скругления вершины, угол);
   • коническая ограниченная фреза (длина, диаметр, радиус скругления у цилиндрической части, радиус скругления у вершины, угол, высота);
   • гравер (длина, диаметр, угол, высота, диаметр вершины).

   Реализованы необходимые функции для работы с библиотекой инструментов.

   Все операции разделены на три группы: черновые, чистовые и доработки. Черновые операции обеспечивают выборку всего материала заготовки, чистовые — требуемое качество поверхности, доработки — удаление материала заготовки, оставшегося от работы предыдущих операций. Типы операций: послойная черновая; построчная черновая; управляемая черновая; выборка области; обработка отверстия; послойная чистовая; построчная чистовая; управляемая чистовая; построчная чистовая оптимизированная; гравировальная; обработка 2D-контура; обработка 3D-кривой; послойная доработка; построчная доработка (рис. 11); построчная оптимизированная доработка; комплексная чистовая (рис. 12); комплексная доработка; послойная доработка с выборкой; доработка области.

   Для управляемых операций возможны следующие комбинации:

   • вдоль одной кривой без ограничений;
   • вдоль одной кривой с ограничениями;
   • поперек одной кривой без ограничений;
   • поперек одной кривой с ограничениями;
   • вдоль двух кривых с заходом на кривые;
   • вдоль двух кривых с доходом до кривой;
   • вдоль двух кривых без ограничений;
   • поперек двух кривых с заходом на кривую;
   • поперек двух кривых с доходом до кривой;
   • поперек двух кривых без ограничений.

   Возможны гравировальные операции с объемной доработкой внутренних углов. Доступно также формирование сложных текстов и рисунков «одним проходом фрезы» (от формы фасонной части фрезы, толщины линии или размеров области зависит глубина врезания инструмента). При формировании модели для гравировки и построения запрещенных зон и зон обработки из набора кривых динамически отображается получаемая объемная модель.

   Применение вычисляемой подачи позволяет сделать нагрузку на инструмент более равномерной и сократить станочное время. Для различных типов операций устанавливается свои наборы подач: ускоренная подача; рабочая подача; подача подхода; подача отхода; подача перехода к следующей строчке; подача возврата по обработанному к предыдущей строчке; подача первой строчки; подача чистового прохода; подача в углах. Предусмотрена возможность задания величины подачи в процентах от рабочей подачи.

   Построение траектории движения инструмента ведется непосредственно по объемной модели, без предварительной триангуляции, что экономит ресурсы компьютера (это особенно важно при обработке сложных моделей) и дает возможность производить расчеты практически с любой точностью.

   В SprutCAM всегда соблюдается правило: модель не должна «зарезаться» ни при каких обстоятельствах — будь то рабочий ход, переход, подход, врезание или засверливание, причем независимо от инструмента, типа обработки и параметров. Технолог устанавливает способ обработки, а система генерирует управляющую программу так, чтобы удалить материал вне модели.

   Проверка результатов расчета до получения управляющей программы осуществляется во встроенной среде моделирования обработки. Расчет недоработанного материала и участков врезания в модель (появляются при задании отрицательного припуска при обработке) производится автоматически. Предусмотрены возможность использования модели обработанной детали и недоработанных зон в процессе расчета траектории движения инструмента и экспорт их как геометрической модели во внешние файлы.

   Автоматически формируется расчетно-технологическая карта в формате Microsoft Word, включающая в себя эскизы детали, список технологических операций и используемых инструментов, необходимые данные для привязки систем координат и предварительной обработки (например, засверливания).

5. Интеллектуальность. Под интеллектуальностью SprutCAM понимается то, что система сама принимает решения о технологии обработки. Можно, например, обрабатывать участки детали с углом наклона, близким к боковому углу конической фрезы, или обработать только горизонтальные области. При этом технолог может не заботиться о поиске таких участков — система определит их автоматически. В системе реализованы комплексные чистовые операции для оптимизации обработки пологих и крутых участков модели, а также построчные оптимизированные операции, позволяющие обрабатывать модель несколькими построчными операциями. В таких операциях используются сразу несколько типов обработки, каждый из типов работает лишь на том участке, где его применение оптимально. В результате вся поверхность модели обрабатывается лишь однажды и каждый ее участок фрезеруется оптимальным образом.

   Недоработанные зоны автоматически определяются системой, а их доработка возможна любым из чистовых способов, в том числе комплексным и построчным оптимизированным.

   Автоматический расчет параметров вновь создаваемых операций позволяет избежать рутинного ввода большого количества значений: выбрав только операцию, можно запускать на расчет траектории инструмента.

6. Расширение функций. Как и любая универсальная система, разработанная компанией «СПРУТ-Технология», SprutCAM интегрирована с инструментальной средой СПРУТ, с помощью которой, например, используя операторы языковой подсистемы «Технологический процессор TPS»), возможно расширение технологических функций, написание специализированных макросов и т.п. самим пользователем.

   Благодаря интеграции со средой СПРУТ и с информационной моделью описания объекта проектирования (формат SMD), с одной стороны, достигается достаточная гибкость внутри системы, а с другой — предоставляется возможность эффективного использования системы в сквозных интегрированных САПР.

7. Постпроцессор. Возможность построения постпроцессора — отдельное достоинство системы SprutCAM.

   При помощи инвариантного постпроцессора разрабатываются файлы настройки постпроцессора на различные системы ЧПУ. В файле настройки постпроцессора содержится описание всех особенностей составления управляющих программ для указанной системы ЧПУ. Это описание используется исполняющей системой постпроцессора при формировании управляющей программы.

   Для разработки файла настройки постпроцессора необходимо заполнить данные о станке и системе ЧПУ, описать структуру и формат кадра, а также написать программы обработки технологических команд.

   Программы обработки технологических команд CLDATA пишутся на специальном проблемно-ориентированном языке СПРУТ и могут содержать математические выражения и функции, операторы ввода-вывода, условные операторы, циклы, операторы перехода, вызовы подпрограмм, операторы формирования кадров управляющей программы и операторы работы с файлом технологических команд.

   Изменения, вводимые в текст подпрограмм обработки записей CLDATA или описания регистров, возможно сразу отследить в перегенерируемом тексте управляющей программы.

   Заполнение данных о станке и системе ЧПУ, описание структуры и формата кадра, написание программ обработки команд, их трансляция и отладка производятся в среде инвариантного постпроцессора (рис. 13).

8. Отечественная разработка. По функциональным возможностям и надежности система SprutCAM не уступает лучшим зарубежным аналогам. Кроме того, русскоязычный интерфейс и документация, а также доступность службы поддержки и непосредственно разработчика являются безусловными плюсами. В программном продукте быстрое освоение и хорошая поддержка очень много значат — это значительное снижение затрат на обучение персонала и на решение текущих проблем.
9. Эффективность. Эффективность SprutCAM можно представить в виде дроби, где сумма перечисленных достоинств будет в числителе, а стоимости системы — в знаменателе.
10. Экспортируемость. Помимо русской существуют системы SprutCAM на английском, итальянском и немецком языках. Надежность, качество и в целом высокий уровень системы все больше привлекают внимание пользователей и в дальнем зарубежье.

В следующей статье мы расскажем о достоинствах NCTuner — системы контроля и окончательной доводки управляющих программ для двух- и трехкоординатных станков с ЧПУ.

«САПР и графика» 7'2001