12 - 2012

CAD/CAM/CAI-решения компании Delcam. Интеграция метрологических комплексов и многоосевой механообработки на станках с ЧПУ

Константин Евченко

Британская компания Delcam plc является одним из крупнейших в мире специализированных разработчиков CAM­систем, предназначенных для программирования различных видов сложной механообработки на станках с ЧПУ. Она получила широкую известность и признание прежде всего благодаря своему флагманскому программному продукту — CAM­системе PowerMILL, в которой реализованы самые прогрессивные методы многоосевой фрезерной обработки, такие как HSM (высокоскоростная механообработка), технология Machine DNA и стратегия Vortex (вихревая), а также трохоидальная стратегия обработки. PowerMILL содержит высокоэффективные стратегии для пятиосевой позиционной (3+2) и непрерывной механообработки, поддерживает полную 3D­модель остаточного припуска и имеет модули для фрезерования каналов, обработки лопаток, моноколес и импеллеров. Особо следует отметить технологии адаптивной механообработки и виртуального базирования, основанные на применении измерительных головок и выполнении замеров непосредственно на станке с ЧПУ. Адаптивная обработка может использоваться, например, для восстановления методом наплавления кромок лопаток турбореактивных двигателей, а технология виртуального базирования — для адаптации управляющей программы под конкретный установ крупногабаритной детали на станке.

Компания Delcam непрерывно совершенствует и развивает применяемые технологии механо­обработки, которые реализуются в семействе разрабатываемых ею CAM­систем. Заказчики компании получают в свое распоряжение высокоэффективные программные продукты, имеющие многолетний опыт успешной коммерческой эксплуатации. Для того чтобы охватить весь спектр решаемых заказчиками задач, Delcam предлагает смежные решения, например CAD­систему для поверхностного и твердотельного 3D­моделирования PowerSHAPE и CAI­систему для контроля точности изготовления продукции PowerINSPECT. Благодаря глубокой интеграции, программные продукты Delcam обладают уникальными возможностями. К примеру, PowerSHAPE может не только эффективно работать с облаками сканированных точек и поддерживает фасетное 3D­моделирование, но и предоставляет возможность наложения на CAD­модели рельефных изображений или текстур, которые, в свою очередь, могут быть созданы в другой разработке Delcam — CAD/CAM­системе ArtCAM. Благодаря тому что PowerSHAPE поддерживает не только гибридное, но и фасетное 3D­моделирование, эта CAD­система позволяет успешно решать задачи обратного проектирования (реверсивного инжиниринга), возникающие в процессе проектирования изделий на основе физических прототипов.

Для развития и апробации своих решений компания Delcam имеет оснащенный современным многоосевым станочным оборудованием с ЧПУ производственный участок, находящийся на первом этаже головного офиса в Бирмингеме (Великобритания). Недавним приобретением компании стал пятиосевой обрабатывающий центр Hermle C50 UMT, имеющий поддержку C­оси и дополняющий производственные возможности уже эксплуатируемых пятиосевых станков DMG, Mazak и Huron. Одним из достоинств Hermle C50 UMT является возможность кругового вращения поворотного стола со скоростью до 500 об./мин, что позволяет осуществлять на нем комплексную токарно­фрезерную обработку. При этом основной фрезерный шпиндель неподвижно фиксируется в определенном положении, обеспечивая тем самым хорошую точность при высокой производительности обработки (за счет относительно высоких нагрузок на инструмент).

Наличие у Delcam собственного производственного участка позволяет компании гарантировать пользователям, что с новой версией или обновлением они получат полностью протестированную на реальном оборудовании CAM­систему. В то же время компания применяет оборудование не только для тестирования и совершенствования программных решений, но и для выполнения особо сложных производственных заказов, поступающих как от потенциальных пользователей программного обеспечения, так и от различных промышленных предприятий аэрокосмической и энергетической отраслей, которые не могут решить производственные задачи такой степени сложности самостоятельно. За выполнение сторонних заказов в Delcam отвечает специально сформированное для этого в 2011 году подразделение Professional Service Group, одной из важных функций которого является выявление потребностей предприятий и постановка задач для разработчиков на перспективу. Выполнение сложных проектов, от которых уже отказались другие производители, позволяет разработчикам Delcam постоянно быть в курсе последних достижений станкостроительной отрасли и развивать новые прогрессивные методы механообработки.

Сотрудничество с Delcam дает заказчикам возможность внедрять на собственных предприятиях лучший опыт передовых мировых производителей, совершенствовать технологический процесс и снижать производственные издержки. Отметим, что к одним из наиболее универсальных и действенных способов повышения производительности и качества обработки можно отнести переход на пятиосевое позиционное (3+2) фрезерование и адаптивную механообработку.

Одно из тесно связанных с механообработкой направлений — конт­роль точности изготовления продукции. Для этого Delcam разрабатывает CAI­систему PowerINSPECT, поддерживающую практически все виды координатно­измерительных машин с контактными датчиками, а также лазерные и оптические измерительные системы. В частности, возможна бесконтактная оцифровка тел сложной формы при помощи лазерных сканирующих головок, установленных на портативные КИМ­манипуляторы типа «рука» с ручным управлением. Недостатком такого комплекса является трудоемкая работа оператора, внешне напоминающая тщательную покраску изделия из пульверизатора.

В последние годы всё большую популярность приобретает пяти­осевая обработка (фрезерование, сверление и обрезка) при помощи многоосевых промышленных роботов­манипуляторов с установленными на них шпиндельными головками или промышленными лазерами. Для программирования такого оборудования был разработан специальный, полностью интегрированный в PowerMILL программный интерфейс, поддерживающий роботы­манипуляторы различной кинематической схемы.

Из­за кинематической схемы, состоящей из нескольких подвижных звеньев, промышленные роботы­манипуляторы обладают относительно низкой жесткостью, что сильно ограничивает их применение при обработке металлических сплавов. Этот недостаток можно отчасти компенсировать при помощи адаптивной механообработки. Над этим работает возглавляемый компанией Delcam европейский консорциум COMET (www.cometproject.eu), объединяющий 13 производителей из восьми стран и софинансируемый Европейской комиссией в рамках Европейского плана восстановления экономики. Поскольку промышленные роботы­манипуляторы значительно вы­игрывают у многоосевых станков с ЧПУ по стоимости и обладают при этом более высокой функциональной гибкостью, в предстоящем процессе модернизации европейской промышленности они рассматриваются как один из главных кандидатов на роль универсальной производственной ячейки.

Для развития технологии адаптивной механообработки при помощи роботов­манипуляторов компания Delcam приобрела недавно роботизированный метрологический комплекс ATOS ScanBox фирмы GOM (www.gom.com), предназначенный для контроля точности изготовления и оцифровки изделий, а также решения задач реверсивного инжиниринга. Данный комплекс основан на оптическом 3D­сканере ATOS TripleScan 3D, установленном на промышленном роботе­манипуляторе. Это позволяет комбинировать точность технологии оптического сканирования в голубом свете TripleScanс с гибкостью «руки» робота­манипулятора. В результате появляется возможность сканировать изделия сложной формы (размером до 2 м) с очень высокой скоростью и точностью. Полученные при помощи сканера ATOS ScanBox трехмерные облака точек могут быть переданы в программное обеспечение Delcam для последующей обработки. Например, при помощи PowerINSPECT можно сравнить данные сканирования с эталонной CAD­моделью изделия или использовать их для реверсивного инжиниринга в геометрическом моделировщике PowerSHAPE. В перспективе компания Delcam планирует реализовать при помощи промышленных роботов­манипуляторов технологию адаптивной механообработки, что позволит значительно расширить область их применения для механообработки.

САПР и графика 12`2012