9 - 2010

Перспектива перехода к безбумажной технологии и повышения отдачи станков с ЧПУ

Специалисты считают, что потенциал CAM-решений весьма высок — это обусловлено тем, что с их помощью можно установить более тесный контакт между конструкторами и технологами, а также обеспечить переход на безбумажную технологию работы. А это, в свою очередь, означает экономию трудовых, временных и финансовых ресурсов. Редакция журнала «САПР и графика» попросила ответить на вопросы Алексея Сморыго, эксперта по технологиям механообработки компании «ИРИСОФТ», и он любезно согласился рассказать об особенностях работы технологов и применения CAM-систем на предприятиях.

«САПР и графика»: Алексей, последние несколько лет на предприятиях машиностроительной отрасли наблюдается тенденция к обновлению парка станков, закупаются новые, современные машины, позволяющие реализовать сложные технологии обработки изделий. Насколько эта модернизация действительно позволяет решить задачи предприятий быстро и качественно?

Алексей Сморыго: Насколько станки справляются с поставленной задачей, я не отвечу, здесь всё очень индивидуально. Я бы сформулировал вопрос несколько иначе: насколько обновления парка станков достаточно для решения вышеупомянутой задачи?

Хочу отметить, что такая тенденция действительно существует: считается, что достаточно просто купить новые дорогостоящие станки и всё будет хорошо — резко возрастет производительность и сократятся затраты. К сожалению, это не совсем так. Помимо станков, во-первых, нужны люди, которые смогут их грамотно эксплуатировать, а во-вторых, в качестве элемента, связующего и позволяющего максимально использовать возможности машины, необходимо соответствующее программное обеспечение, позволяющее разрабатывать и оптимизировать программы для управления станками. Зачастую об этом многие забывают или не уделяют данной проблеме достаточного внимания. Как результат — мощное, дорогостоящее оборудование не используется на все 100%, не задействуются все возможности, за которые заплачены немалые деньги, а следовательно, теряется весь смысл модернизации.

Краткая справка

Алексей Сморыго

Алексей Сморыго

В 1986 году окончил энергомашиностроительный факультет Ленинградского политехнического института им. М.И. Калинина (СПбГТУ) по специальности «Гусеничные и колесные машины».

В течение 14 лет работал технологом-программистом цеха штампов и приспособлений инструментального производства на Кировском заводе:

  • разработка технологии обработки и программ для станков с ЧПУ;
  • механическая обработка штампов и пресс­форм со сложной геометрией (ЗИЛ, ВАЗ, УАЗ, OPEL, JELCZ, Daewoo Motor).

Автор оригинальных технологических решений (технология изготовление чеканов для колесных штампов OPEL, технология изготовление штампа для параболической антенны).

Технолог­программист по станкам с ЧПУ фрезерной группы ООО «Катерпиллар Тосно»:

  • разработка технологической оснастки;
  • совершенствование технологии обработки на станках с ЧПУ в условиях серийного производства;
  • участник внутрикорпоративных проектов 6-Sigma;
  • автор инновационных технологических решений при изготовлении брекета базовой рамы трактора, позволяющих получать экономический эффект в 46 тыс. долл. только на одном из заводов корпорации;
  • подготовка управляющих программ для станков газовой и плазменной резки ESAB (COLUMBUS).
  • Эксперт по технологии механической обработки.
  • Более чем восьмилетний опыт работы в Pro/ENGINEER.
  • С 2003 года работает в компании «Ирисофт». Имеет сертификаты:
  • Pro/Engineer Application Engineer;
  • Vericut Training Course «NC Verification»;
  • Vericut Training Course «Machine Simulation».

Преподает на курсах по механообработке в учебном центре «Ирисофт».

Принимает участие в консалтинговых проектах по вопросам механообработки, в частности на предприятиях «Точная механическая обработка», «Компрессорный комплекс», «Мортеплотехника», «Невский завод» и пр.

СГ: Вы имеете в виду CAM-системы, если я вас правильно понял?

А.С.: Совершенно верно. Я сейчас говорю именно о CAM-системах. Многие предприятия работают по старинке, руководствуясь знаниями специалистов, полученными 10 лет назад. Конечно, опыт очень важен, и я ни в коем случае не хочу сказать, что его нет и что нет грамотных специалистов — безусловно, есть. Другое дело, что технологии очень быстро развиваются, и использование CAM-технологий позволяет в разы уменьшить количество ошибок, повысить эффективность загрузки станочного оборудования, в том числе и за счет выявления ошибок на стадии технологической подготовки, а не в процессе наладки оборудования или постановки в производство.

Для наглядности приведу один пример из своего опыта, не называя компании. Один и тот же станок. При разработке управляющей программы вручную обработка детали (эмпеллер) велась 40 часов с последующей обработкой на слесарном участке 10-12 часов. После разработки управляющей программы с помощью CAM-системы время обработки составило 10 часов при отсутствии необходимости в последующей слесарной обработке. Выводы каждый может сделать сам — они очевидны! И такие примеры можно найти на всех предприятиях, прошедших через внедрение CAM-систем.

СГ: Как отмечают игроки рынка, на многих предприятиях до сих пор наблюдается разрыв между конструкторами и технологами, что обусловлено необходимостью разрабатывать на основе чертежей или дорабатывать 3D-модели изделия для их запуска в производство. Какие вы видите выходы из данной ситуации?

А.С.: Такая ситуация действительно существует. Я бы разделил эту проблему на две: организационную и техническую. Если этот разрыв имеет место на предприятии, которое производит собственные конструкторские разработки, то при наличии CAD/CAM-системы эти вопросы решаются организационно — путем выработки правил совместной работы с последующим их неукоснительным соблюдением всеми участниками. Наибольшие неудобства испытывают компании, специализирующиеся исключительно на производстве. Для них, действительно, спасением может стать тщательно подобранное программное обеспечение. Я поясню ситуацию. Если в целом заказ является выгодным, то производитель принимает ситуацию с КД как объективную реальность. А реальность такова, что формы передачи конструкторской документации предприятию-изготовителю по-прежнему могут быть различными: от качественно выполненной 3D-модели с исчерпывающей технологической информацией до чертежа в электронном виде или даже на бумажном носителе. Производитель вынужден приспосабливаться к ситуации, и нередко приходится создавать модель, необходимую для разработки управляющей программы, на основе чертежей, зачастую попутно решая и еще ряд задач. Среди них — выявление конструкторских ошибок, проверка на собираемость в случае изготовления сопряженных деталей, разработка технологической оснастки и т.д. Да и 3D-модель может потребовать дальнейшей доработки. Она может оказаться непригодной для непосредственного использования технологами­программистами, поскольку выполнена в упрощенном варианте, предназначенном исключительно для выпуска чертежа. В результате технолог вынужден повторно выполнять работу конструктора. Нельзя также не упомянуть о возможности управления границами поля допуска. В подавляющем большинстве CAD-пакетов принято создавать модели по номинальным размерам. Речь идет о действительных размерах 3D-модели. Разумеется, при передаче подобной модели в CAM-систему они такими и остаются. Как в этих условиях решаются вопросы допусков? В лучшем случае технолог вынужден работать не только с 3D-моделью, но и с чертежом и управлять допуском непосредственно в CAM- системе путем назначения припуска соответствующей величины и знака. В худшем случае эта задача сваливается на плечи оператора станка, который, изучая чертеж, будет задавать необходимые значения корректоров для режущего инструмента.

CAD/CAM-системы, например Pro/ENGINEER Wildfire 5.0, способны взять на себя все перечисленные задачи. Мне, как специалисту, который много лет изучал систему Pro/ENGINEER и работал с ней, проще осветить некоторые моменты на ее примере. В частности, для управления фактическими размерами 3D-модели в пределах поля допуска в системе Pro/ENGINEER существует специальный инструмент «Границы размера». В целом о Pro/ENGINEER можно сказать следующее: в распоряжении технологов оказывается «всеядный» пакет в плане трансляции данных, очень эффективный инструмент проектирования и, наконец, глубоко проработанная CAM-система. По моему мнению, идеальным условием для воплощения самых современных технологий является работа заказчика и исполнителя в единой CAD/CAM-среде. В этом случае технолог работает с исходной параметрической моделью конструктора или с унаследованной моделью, которая ассоциативно связана с первоисточником.

СГ: Каким образом могут быть реализованы эти технологии?

А.С.: Выбор в пользу 3D-проектирования сделало за нас само время. Преимущества применения электронных 3D-моделей в цепи «конструктор — технолог» сегодня очевидны для всех. Первыми испытали восторг при появлении технологий работы с электронными 3D-моделями те, кто занимался изготовлением деталей со сложной геометрической формой. Поскольку не всякая геометрия изделия может быть достоверно описана с помощью чертежа, такие задачи до появления электронной модели решались только путем дорогостоящего макетирования.

Основное требование к 3D-моделям — обес-печение их качества. И речь идет не только о качестве геометрии. Современные подходы к 3D-проектированию в CAD/CAM-системах позволяют создать электронную модель, которую можно считать самодостаточным объектом с точки зрения как конструктора, так и технолога.

Модель, созданная в CAD/CAM-системе, имеет точные геометрические размеры (при необходимости — с учетом границы поля допуска), наделена физическими характеристиками, содержит параметры шероховатости, базы, допуски формы и расположения поверхностей, технические требования и т.д. Вероятность получения 3D-модели, которая будет наполнена абсолютно всей необходимой информацией, весьма высока. При этом трудозатраты на создание таких моделей зачастую не превышают трудозатраты на создание чертежей, а при наличии 3D-модели такого качества время, затрачиваемое на получение чертежа, соизмеримо с процедурой вывода на печать необходимого ракурса 3D-модели. Более того, на этапе проектирования в модель могут быть внедрены конструктивные элементы, содержащие технологию обработки. Это точка соприкосновения конструктора и технолога, которая делает их сотрудничество взаимовыгодным.

При современном уровне автоматизации производства — от работы конструктора до собственно изготовления детали — наличие бумажного чертежа не является насущной необходимостью. Последняя инстанция, где может понадобиться чертеж, — это цех, а точнее оператор станка с ЧПУ, который будет изготавливать деталь, и служба ОТК. Владение персональным компьютером уже давно перестало быть прерогативой инженеров. На многих предприятиях рядом со станком устанавливают ПК, на котором рабочий знакомится с предстоящей работой при помощи средств просмотра 3D-моделей, а также с картами наладки и ведомостью оснастки в электронном виде. В компьютерную модель какие­либо изменения могут быть внесены гораздо более оперативно, чем в чертеж, к тому же 3D-модель более наглядна.

То есть использование CAD/CAM-систем позволяет перейти к безбумажной технологии. Дело за малым — перестроить сознание…

В будущем безбумажные технологии, скорее всего, станут общепринятым стандартом, но и сейчас они уже доступны. Роль CAD/CAM-решения на данный момент велика еще и потому, что высокий уровень конкуренции между производителями в современных рыночных условиях требует уменьшения времени на разработку и производство, что, в свою очередь, напрямую зависит от возможностей используемого специалистами компании программного продукта.

СГ: Алексей, если уж речь зашла о Pro/ENGINEER Wildfire 5.0… Данная версия решения вышла в сентябре 2009 года и уже широко используется, поэтому говорить о ней как о новинке, наверное, не совсем верно… Тем не менее расскажите, пожалуйста, об основных отличиях CAM-модулей данной версии программного комплекса от предыдущих.

А.С.: Ряд особенностей касается непосредственно инструментария. Так, реализована функция назначения компенсации на радиус режущего инструмента для фрезерования резьбы, а также вывод траектории для кромки инструмента. Вы можете воспользоваться опцией автоматического погружения и подъема вдоль оси отверстия при фрезеровании резьбы.

В «Менеджере инструмента» появилась возможность заменить инструмент и автоматически обновить все NC-шаги, использующие этот инструмент, а также выбрать и затем удалить одновременно несколько режущих инструментов. Кроме того, теперь можно сохранить и восстановить группу инструментов, включая информацию о режимах резания в XML-файл «Менеджера инструмента».

Появилась в Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 и новая опция для управления ориентацией токарного инструмента. Дополнительные возможности предоставляют и такие функции, как поддержка различных форм сменных пластин при различных ориентациях державки токарного инструмента, графический инструмент для настройки синхронизации путей инструмента для четырехосевой токарной обработки, дополнительные варианты управления дискретизацией пути инструмента и числом проходов в пятиосевой поверхностной обработке.

Теперь возможен выбор окна фрезерования в качестве ссылочной геометрии для стратегии обработки «Грань» (торцевое фрезерование).

Появилась возможность создания таблицы семейства для производственной модели.

Предусмотрен вывод компенсации радиуса инструмента в 2D-контурной обработке, использующей винтовое движение подхода к контуру и отхода.

Расширен набор изображений, которые описывают параметры обработки. Теперь поиск параметров стал более удобным, а их назначение — более понятным.

Появилась поддержка разных форм сменных пластин при различной ориентации державки токарного инструмента (многофункциональный инструмент).

Чтобы упростить выбор обрабатываемой геометрии и согласовать его с логикой ядра Pro/ENGINEER, механизм выбора для производственной геометрии в новой версии был стандартизован: для поиска обрабатываемой геометрии используются стандартные ключевые термины Pro/ENGINEER, такие как окно фрезерования и поверхность фрезерования. Реализована возможность работы со стандартными инструментами Pro/ENGINEER для формирования набора поверхностей, такими как выбор группы поверхностей, «Поверхность и граница», «Петля и поверхность».

СГ: Что необходимо учитывать, чтобы не ошибиться в выборе CAM-системы?

А.С.: То есть какая CAM-система лучше? Это традиционный вопрос, который стоит перед покупателями CAM-решения, он неоднократно рассматривался в специализированных периодических изданиях. Прежде всего, я предлагаю расширить рамки вопроса. Чаще за выбором CAM-системы стоит более глобальная задача: как обеспечить эффективную работу приобретаемого оборудования с ЧПУ? В данном случае решать вопросы по мере их поступления — это не тот метод, который приведет к положительному результату. Если станки приобретаются под определенную продукцию, то руководитель в состоянии оценить, какие вспомогательные или попутные задачи подготовки производства необходимо будет решать. Подобная постановка вопроса и формирует требования к выбираемому продукту. Некоторые из этих проблем мы затронули при обсуждении разрыва между конструкторами и технологами. Добавим к ним разработку специализированной технологической оснастки с выпуском конструкторской документации, подготовку сопроводительной цеховой документации (ЦД: карт наладки, карт переходов), ведение базы режущего инструмента и режимов резания и пр. Если список этих задач окажется весомым, то следует обратить внимание на способность продукта решать вспомогательные задачи, так как, по данным аналитиков, доля времени, затраченная собственно на разработку управляющей программы, составляет около 20%. В этом аспекте выбор падает на CAD/CAM-решения и круг выбора существенно сужается. Например, в Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 этот набор функций уже реализован.

Современное оборудование открывает перед предприятиями широкие возможности. Но очень важно понимать, что парк современных станков сам по себе результата не даст — таких примеров достаточно. Большой потенциал требует надлежащих подходов к его применению и, конечно, соответствующим образом обученного персонала. А инновационные CAD/CAM-решения позволяют максимально полно использовать возможности современных станков.

СГ: Алексей, возвращаясь к решению компании РТС, расскажите, пожалуйста, что еще интересного есть в функциях пятой версии Pro/Engineer Wildfire.

А.С.: Стоит отметить возможность на этапе определения станка разрешить комбинировать измерительные процедуры и шаги обработки в единой производственной модели. Это необходимо для обеспечения эффективной работы с электронными измерительными устройствами, которые в настоящее время, как правило, входят в комплект поставки станков с ЧПУ. Полученный CL-файл будет содержать команды CL APT и синтаксис DMIS. Измерительные циклы отделены командами DMIS/ON|ОFF. Эта функциональность требует лицензии на модуль Computer Aided Verification option.

Кроме того, пользователь может автоматически создать настраиваемую в формате HTML цеховую документацию, содержащую отображение пути инструмента. При этом документация может включать такие элементы, как установочный вид производственной сборки, настраиваемые колонки с различной информацией по переходам, инструмент, режимы резания, время обработки, максимальные и минимальные перемещения по оси Z и т.д., снимок пути инструмента для каждого NC-перехода, карту инструмента, в том числе индивидуальную информацию об инструменте и его изображение.

Разумеется, изменения коснулись и интерфейса. С уверенностью можно сказать, что в модулях Pro/NC он стал дружелюбным. Первое, что отметит для себя пользователь, который обратится к CAM-модулю Pro/ENGINEER Wildfire 5.0, — это новая группа иконок c силуэтом режущего инструмента. В первую очередь это «Шаги», или, как их принято называть, «Стратегии обработки». Основные опции начального уровня, доступ к которым раньше осуществлялся через выпадающие колонки «Менеджера меню», перемещены в меню верхнего уровня и на панель инструментов. На уровне главного меню доступ ко всем функциям режима создания управляющих программ выполняется через две главные точки входа: «Ресурсы» и «Шаги». Вместе с тем расширено контекстное меню для работы через дерево модели.

Еще одно очень важное и заметное изменение: при сохранении файла производственной сборки пользователи не обнаружат файла с прежним расширением .*mfg. Вся производственная информация будет сохранена в *.asm-файле. Вы можете открыть *.mfg-файлы прежних версий Pro/ENGINEER, однако при сохранении они будут преобразованы в *.asm. Это упрощает управление данными производственной модели и обеспечивает дополнительные функциональные возможности, например формирование таблиц семейства и публикаций других производственных моделей.

СГ: Еще один вопрос. Вы столько лет проработали на производстве. Не стал ли переход в компанию системного интегратора шагом в сторону в плане вашего профессионального развития, не произошло ли сужение границ вашего развития?

А.С.: А вот тут я с вами совершенно не согласен — это было не сужение, а, наоборот, расширение рамок. Посудите сами: работая на производстве, я имел возможность развиваться как профессионал только в рамках задач одного предприятия, а работая в компании «Ирисофт», могу принимать участие в проектах на нескольких объектах, в большем количестве производственных компаний, помогать им решать их конкретные технические задачи различной сложности. В этом плане моя деятельность в компании системного интегратора значительно расширяет мой профессиональный опыт и багаж знаний.

Материал подготовил Дмитрий Красковский

САПР и графика 9`2010