Изготовление художественных декораций в фирме CNC Polystyrene при помощи CAM-системы PowerMILL Robot. Почему улыбаются заказчики?

Британская фирма CNC Polystyrene изготавливает крупномасштабные декоративные фигуры методом фрезерования при помощи оснащенного шпиндельной головкой промышленного робота ABB640. В зависимости от требований заказчика изделия из пенопласта и модельного пластика могут выполняться с необходимой степенью детализации внешней поверхности. Возможны варианты исполнения изделий для установки их как внутри помещений, так и на улице. Фирма CNC Polystyrene создавала декорации по заказу таких известных в Великобритании торговых сетей, как GAP, HarveyNicholls, Selfridges и Harrods. Один из самых необычных проектов, выполненных компанией, — серия фигур кроликов двухметрового роста для розничной сети магазинов Ann Summers. Кроме того, CNC Polystyrene участвовала в создании декораций для церемоний открытия и закрытия летних XXX Олимпийских игр в Лондоне.

За основу проекта в CNC Polystyrene берется 3D­модель фигуры, выполненная дизайнером в одном из геометрических моделировщиков. Как правило, 3D­модели фигур художественных персонажей изначально создаются в программах для компьютерной анимации, поэтому очень часто имеют различные технологические недостатки, значительно усложняющие их обработку на станках с ЧПУ (глубокие полости, поднутрения и труднодоступные зоны). Кроме того, созданные для визуализации 3D­модели могут содержать грубые ошибки в геометрии (неправильно обрезанные поверхности, вырывы, зазоры и перехлесты между соседними кромками), наличие которых может не иметь особого значения при анимации, но недопустимо при механообработке. Поэтому на начальном этапе технолог­программист устраняет в импортированной 3D­модели все недостатки геометрии. Для этой цели может использоваться CAD­система PowerSHAPE Pro, обладающая уникальной комбинацией возможностей поверхностного, твердотельного и фасетного 3D­моделирования. В PowerSHAPE Pro имеются эффективные инструменты для скульптурного 3D­моделирования, позволяющие интуитивно понятным способом редактировать триангулированные поверхности, поэтому за основу проекта может быть взято даже сканированное облако точек или триангулированная STL­модель.

По сравнению с традиционными ручными методами изготовления декоративных фигур, их производство на основе компьютерной CAD­модели при помощи оборудования с ЧПУ позволяет реализовать несколько очень важных преимуществ. Во­первых, можно без особого труда изготовить точную копию всего изделия целиком или любых отдельных его частей. Во­вторых, на станке с ЧПУ несложно выполнить точную зеркальную копию объекта и обработать симмет­ричные поверхности. В­третьих, компьютерная 3D­модель может быть произвольным образом отмасштабирована (равномерно или только в заданном направлении) для достижения требуемых размеров или массы. И наконец, в­четвертых, при помощи фасетного моделирования в компьютерную 3D­модель гораздо проще вносить локальные и глобальные изменения. Например, заказчик может попросить увеличить у фигуры кисти рук или изменить угол наклона туловища для большей художественной выразительности.

Как показывает опыт многих производителей художественных декораций, большинство заказчиков стараются избегать сборных конструкций и предпочитают получить сразу полностью готовое окрашенное изделие. Заметные при внешнем осмотре готового изделия технологические сочленения способны сильно исказить художественный замысел, поэтому производители стараются делать фигуры из минимально возможного количества составных частей. «Нам приходилось изготавливать множество крупногабаритных декораций для телевидения и кинематографа. В этих проектах мы всегда имели дело с ограничениями, связанными с размерами детали, которую мы могли изготовить из цельной заготовки, — вспоминает управляющий производством фирмы CNC Polystyrene Дерек Гибб (Derek Gibb). — Установленный на подвижной платформе промышленный робот ABB640 позволяет нам обрабатывать цельные крупногабаритные детали более 2,5 м высотой и почти двухметровой ширины и глубины. Во многих случаях фрезерование фигуры из цельной заготовки дает существенный выигрыш по времени по сравнению с изготовлением аналогичной сборной конструкции из нескольких частей».

Управляющие программы для фрезерной обработки при помощи промышленного робота ABB640 технологи­программисты фирмы CNC Polystyrene разрабатывают в CAM­системе PowerMILL Robot (продукт британской компании Delcam). «CAM­система PowerMILL Robot позволяет нам изготавливать любые самые фантастические декорации, — делится опытом Дерек Гибб. — Нам всегда приятно видеть счастливые лица наших заказчиков, принимающих готовое изделие».

«Компания Delcam предлагает лучшее программное обеспечение в отрасли, поэтому мы решили сотрудничать именно с ней»,  — заявляет управляющий директор фирмы CNC Polystyrene Джефф Филлипс (Jeff Phillips). Важным преимуществом современной автоматизированной технологии производства декораций является возможность изготовления не­ограниченного количества точных копий изделия. «В старые времена скульптор мог вручную изготовить нечто похожее, но сегодня заказчикам часто требуется по нескольку абсолютно идентичных копий декораций», — объясняет он.

CAM­система PowerMILL Robot позволяет технологам­программистам досконально проанализировать управляющую программу и выполнить точную 3D­симуляцию обработки на компьютере, прежде чем включить промышленный робот. Это дает возможность значительно уменьшить вероятность появления в процессе обработки зарезов, столкновений и непредвиденных простоев. Компьютерная 3D­симуляция также позволяет выполнять поиск рациональной стратегии перемещения кинематических звеньев робота с учетом всех факторов, таких как приоритет использования и фактические ограничения каждой из осей, геометрия обрабатываемой детали, размеры инструмента и т.д. Кроме того, 3D­симуляция обработки позволяет продемонстрировать заказчику, как в точности будет выглядеть готовое изделие с учетом оговоренного в заказе качества обработки (определяемого в основном высотой гребешка между проходами концевой сферической фрезы). При калькуляции стоимости изготовления изделия из легкообрабатываемого материала одним из ключевых факторов является время обработки изделия на станке с ЧПУ, поэтому заказчик может сам найти золотую середину между качеством обработки и своими финансовыми возможностями. Благодаря CAM­системе PowerMILL Robot все изделия изготавливаются качественно с первого раза в соответствии с запланированным производственным графиком. В конечном счете это позволяет CNC Polystyrene предлагать заказчикам выгодные цены и строго соблюдать сроки выполнения заказов.

Изначально компания Delcam предлагала своим заказчикам для создания управляющих программ для промышленных роботов дополнительный внешний модуль для CAM­системы PowerMILL, написанный на языке программирования VB. Современный программный продукт PowerMILL Robot был полностью переписан и интегрирован в CAM­систему, что дает пользователям возможность применять весь арсенал эффективных стратегий многоосевой механообработки PowerMILL и работать одновременно над несколькими проектами. Постпроцессирование готовой управляющей программы выполняется непосредственно в последовательность команд используемого на конкретном роботе ЧПУ­контроллера, что исключает возможность появления ошибок при преобразовании кода в сторонних трансляторах. Конфигуратор PowerMILL Robot обеспечивает повторное использование назначенных пользователем параметров, таких как ограничения перемещений по осям отдельных звеньев и их начальное положение в пространстве, параметры инструмента и т.п. CAM­система PowerMILL Robot также позволяет выполнять анализ и оптимизацию управляющих программ, а именно:

отображение рабочей зоны робота для оптимизации расположения в ней обрабатываемой детали с целью обеспечения максимально свободного доступа ко всем обрабатываемым элементам;

просмотр в процессе выполнения УП диапазона перемещений всех звеньев робота по каждой из осей для анализа кинематики и предотвращения столкновений;

выявление любых обстоятельств и препятствий, способных помешать успешному выполнению УП, включая уведомления о достижении роботом предельных положений или возникновении сингулярности;

анализ кинематики робота с использованием подробных графиков, отображающих текущее положение осей, границы их возможных перемещений, точки сингулярности и перевороты «кисти»;

просмотр значений ускорения по каждой из осей в виде графиков с целью предотвращения высоких динамических нагрузок.

«CAM­система PowerMILL Robot сделала нашу работу гораздо проще, — отмечает Дерек Гибб. — Всякий раз, когда нам приходилось обращаться в службу технической поддержки Delcam, мы получали полезные советы. Если у нас не получалось решить проблему по телефону, мы отсылали специалистам из Delcam свой проект по Интернету, после чего они сами анализировали ситуацию и предлагали нам возможные готовые решения».

«Наши заказчики требуют от нас изготовления все более крупных и качественных декораций, и мы должны соответствовать всем их запросам, чтобы успешно работать на этом рынке. Без нашего промышленного робота и CAM­системы PowerMILL Robot мы бы просто не выжили», — подытожил г­н Филлипс.

***

Примеры выполненных фирмой CNC Polystyrene проектов можно увидеть на ее сайте www.cncpolystyrene.co.uk, а также на видеосайте компании Delcam: www.delcam.tv/cnc­polystyrene.

САПР и графика 5`2014