2 - 2004

Расширение функциональных возможностей системы ГеММа-3D версии 9.0

Владимир Вермель, Валерий Зиняев, Прокопий Николаев

Повышенный интерес к современным конструкторским и технологическим системам многих машиностроительных предприятий, вызванный их заметным подъемом, заставляет разработчиков программного обеспечения идти в ногу с развитием технологий проектирования и изготовления изделий, к которым предъявляются все более жесткие требования по качеству и срокам их создания. Не остается без изменений и одна из самых распространенных на территории России технологических систем — ГеММа-3D. В данной статье представлен обзор новых возможностей выпущенной недавно версии 9.0, которые значительно расширяют ее функциональность по сравнению с предыдущими версиями системы.

Основной тенденцией в развитии систем автоматизированного проектирования и подготовки производства является переход к качественной интеграции и созданию комплексной системы, способной решать любые задачи, связанные с проектированием. Тесное партнерство с АО «АСКОН» (разработчиком продуктов семейства КОМПАС) по прошествии нескольких лет привело к созданию в версии 9.0 прямого интерфейса, обеспечивающего непосредственно импорт исходных моделей системы КОМПАС 3D в систему ГеММа-3D для дальнейшей механической обработки. Таким образом, можно уверенно говорить, что связка лучших российских программных продуктов в области проектирования и подготовки программ обработки для оборудования с ЧПУ «КОМПАС — ГеММа-3D» является законченным решением для комплексной автоматизации проектирования и подготовки производства изделий различной степени сложности при минимальных финансовых затратах.

Основным изменением в интерфейсе стало использование графических возможностей библиотеки OpenGL. В новой версии выполнение всех операций: моделирования, пространственного преобразования модели (масштабирования, вращения, перемещения), подготовки и отображения проходов инструмента и управляющих программ — осуществляется в тоновом, тоново-каркасном или каркасном режиме (рис. 1). Стала проще работа с уровнями при создании моделей, состоящих из большого количества агрегатов, распределенных по уровням. Параметры обработки, наиболее часто используемые для каждой стратегии, могут быть сохранены в конфигурационном файле, и при работе с новым файлом или при загрузке типовой модели могут устанавливаться ранее сохраненные параметры. Упростилась операция смены свойств как отдельных графических элементов (точек, отрезков, кривых, поверхностей), так и их совокупностей. Появилась возможность настройки управления сценой (вращение, сдвиг, масштаб), так же как в системах КОМПАС 3D, SolidWorks, Solid Edge, CATIA и т.д.

Для дополнительного удобства работы в геометрическом 3D-редакторе на этапе моделирования изделия или подготовки механической обработки модели детали, пришедшей из другой CAD-системы, появился ряд новых возможностей построения геометрических объектов. Например, объект «заплатка» позволяет простым указанием границ поверхностей закрыть торцы геометрических объектов, возможные «прорехи» (отверстия и щели) для композиции поверхностей и т.д., мешающие построению программ обработки или формированию замкнутых оболочек. С целью повышения надежности и сокращения времени моделирования были переработаны алгоритмы создания различных поверхностей — сопряжений (постоянным и переменным радиусом) сложных композиций поверхностей с возможностью автоматической обрезки, расширен состав стратегий построения кинематических поверхностей, поверхностей соединения двух поверхностей третьей поверхностью, являющейся продолжением двух предыдущих. На всем протяжении работы в геометрическом редакторе действует поддержка операций «Отмена/Повтор» для процедур создания, модификации и удаления геометрических объектов на неограниченное количество шагов.

Для построения технологических ограничений и выделения зон обработки, а также для быстрого получения проекции сложного профиля детали на плоскости (например, для задания границы заготовки контуром, описывающим в проекции XY-профиль детали) появился соответствующий пункт, который наряду с другими утилитами построения ограничений позволяет быстро обозначить зоны ограничений/обработки. Последнее обстоятельство очень важно для технолога-программиста, который готовит программы обработки деталей, импортированных в систему ГеММа-3D из других CAD-систем. Дело в том, что большинство CAD-систем экспортируют только поверхности (оболочки, тела) модели и не передают те кривые, по которым изначально строилась модель, поэтому технолог-программист должен потратить время на их восстановление. Эта задача эффективно решена в системе ГеММа-3D.

В предыдущую версию системы входили разнообразные библиотеки шрифтов, содержащие собственные библиотеки, стандартные шрифты Windows, библиотеки художественных символов, а также шрифты ГОСТ, которые могли быть использованы для операций объемной и плоской гравировки, маркировки изделий, оформления чертежей и эскизов деталей. В версии 9.0 появилась возможность создавать собственные библиотеки, элементами которых могут быть не только буквы и цифры, но и любые объекты геометрического 2D-редактора (рис. 2).

В отличие от предыдущей версии системы, в которой 2D- и 2,5D-обработка выполнялась только в плоскостях XY, в версии 9.0 возможно одновременное программирование в любой из плоскостей базовой системы координат. Таким образом, обработка детали при различном положении инструмента может быть произведена за один установ (рис. 3).

В последнее время актуальной стала автоматизация программирования для операции пробивки на прессах, управляемых ЧПУ, для вырубки изделий из листовой заготовки. Такой модуль появился и в версии 9.0 системы ГеММа-3D (рис. 4). Он позволяет организовать пробивку в двух основных режимах — вырубки и высечки. Вырубка определяется количеством ударов, формируемых на линейном или круговом элементе обрабатываемого контура и выполняемых пуансоном заданной формы и геометрии. Высечка определяется шагом перемещения пуансона между ударами.

В настоящей версии системы поддерживаются следующие стратегии вырубки и высечки:

• одиночный удар — пробивка производится пуансоном произвольной формы в точках, заданных пользователем;

• горизонтальная /вертикальная вырубка — позволяет производить вырубку прямоугольным пуансоном по контуру, содержащему прямолинейные вертикальные или горизонтальные участки;

• вырубка (высечка) контура цилиндрическим пуансоном — позволяет производить вырубку цилиндрическим пуансоном сложных криволинейных контуров;

• решетка — пробивка производится пуансоном произвольной формы в точках, расположенных с определенным шагом по осям X и Y между точками (узлами решетки);

• окно — позволяет с помощью прямоугольного пуансона максимально выбрать материал в зоне, ограниченной контуром;

• комплексная вырубка (высечка) — дает возможность производить обработку контура сразу несколькими пуансонами различной формы.

В ГеММа-3D претерпела существенные изменения операция лазерной и плазменной резки, включающая большое количество вариантов обработки каждого контура изделия из множества имеющихся. Всего предусмотрено 20 независимых переключателей условий обработки контуров, что дает более 500 тыс. вариантов настройки. При этом в зависимости от ограничивающих условий (способа подхода/отхода, наличия гарантированного зазора между контурами, использования/не использования перемычек и т.д.) будет построен проход, являющийся наилучшим для конкретных условий обработки.

Применительно к технологическим операциям резки и вырубки реализована операция раскладки однотипных и разнотипных деталей из заданной совокупности на листе заготовки с возможностью их поворота. Если раскладываемая деталь содержит элемент маркировки, то в процессе ее раскладки на листе заготовки каждой из разложенных деталей будет автоматически присвоен уникальный номер, отличный от предыдущего на заданный шаг.

Расширились возможности системы ГеММа-3D и в области объемного фрезерования. При этом в качестве заготовки для черновой обработки может быть использована заготовка не только в форме параллелепипеда или поверхности выдавливания, но и в форме произвольной поверхности (или оболочки), повторяющей, например, форму заготовки, которая получена литьем.

К имеющимся стратегиям черновой обработки была добавлена стратегия, обеспечивающая задание шага перемещения инструмента относительно одной из каркасных линий или характерного сечения детали. Данная стратегия наиболее эффективна в случае обработки корпусных деталей, имеющих вертикальные, наклонные и плоские участки геометрии. В этом случае заданный шаг будет выдержан на всех перечисленных участках поверхностей, обеспечивая равномерные «гребешки» по всему профилю детали. Помимо этого при черновой обработке деталей, содержащих глубокие карманы, может быть задана определенная последовательность выборки материала, что обеспечит минимальный износ режущего инструмента.

Давно известная и эффективно используемая в предыдущих версиях системы стратегия чистовой 3-, 4- и 5-координатной обработки вдоль UV-линий отдельных поверхностей стала доступной для обработки оболочек. При этом, задавая направление движения фрезы вдоль строк и направление создания строк для группы обрабатываемых поверхностей, составляющих оболочку детали, можно реализовать комплексный проход обработки детали в целом, учитывающий особенности движения инструмента в сложных зонах, которые при автоматическом расчете траектории учесть очень сложно.

Кроме того, возможны контроль и удаление подрезов как обрабатываемой оболочки, так и поверхностей, которые можно указать в качестве ограничения.

Расширены возможности программирования 5-координатной обработки. Появилось много новых стратегий, обеспечивающих фрезерование сложных поверхностей. В частности, создан полноценный модуль, позволяющий легко провести обработку моноколес любой сложности (включая выборку межлопаточного пространства и эффективного фрезерования самих лопаток). При этом может быть учтена возможность поворота фрезы и стола станка (рис. 5).

Хорошо зарекомендовавший себя модуль визуального контроля процесса обработки G(eMMa)-Mill, поставлявшийся ранее в виде отдельной программы, в новой версии системы ГеММа-3D интегрирован в общий интерфейс. Это позволяет отображать процесс съема материала не только по созданной управляющей программе, но и по группе указанных проходов инструмента, что значительно ускоряет процесс контроля (рис. 6). С появлением в системе ГеММа-3D возможности задания заготовки произвольной формы стало допустимым использование данной заготовки для процесса визуализации обработки.

В связи с дальнейшим развитием станочного оборудования, повышением его точностных и динамических характеристик наряду с возрастанием требований к точности, экономичности и производительности изготовления деталей возникает вопрос обеспечения поддержки новых возможностей оборудования программными средствами САМ-систем. Разработки в этом направлении продолжаются и в системе ГеММа-3D. Реализованы возможности создания гладких (без изломов) траекторий рабочих движений инструмента, подвода и отвода инструмента по касательным дугам окружностей, переходов между строками на высоте безопасного перехода (при одностороннем движении фрезы) по траекториям, также не содержащим угловых точек (рис. 7).

Для повышения точности обработки, особенно при увеличении рабочих перемещений, в системе ГеММа-3D с самых ранних версий используется круговая интерполяция траекторий движения инструмента, позволившая исключить основное количество точек излома траектории при сокращении объема управляющих программ. Существенным ограничением применения круговой интерполяции является возможность ее использования только в базовых плоскостях системы координат. Для сложных пространственных траекторий дуги могут переводиться в сегменты винтовых линий, а также возможна интерполяция исходной траектории сплайнами. Однако их реализация в программе обработки требует наличия соответствующего аппарата в системе управления станка, который наиболее часто встречается именно в современных стойках управления.

Наряду с оптимизацией траекторий немаловажное значение имеет и реализация оптимальных режимов обработки. Для этих целей был разработан модуль оптимизации исходных подач. На основе анализа условий окружения фрезы материалом обрабатываемой детали по радиусу, глубине и ширине обработки (включая двустороннее резание при движении в канале) автоматически корректируется заданная номинальная подача, определенная для типовых условий резания (рис. 8). Более подробное описание данного модуля приведено в «САПР и графика» № 6’2003.

В новой версии системы ГеММа-3D появился табличный генератор постпроцессоров, учитывающий основные параметры большинства систем управления (управление сменой инструмента, задание способа перемещений, технологические команды и G-функции, условия включения корректоров и др.). Такой генератор позволяет быстро ввести в работу новую стойку управления станка при наличии только паспортных данных на станок.

Расширилась сфера применения системы для технологических работ — в нее включен модуль для создания расчетно-технологических карт, которые содержат основные сведения, необходимые оператору станка для наладки оборудования: типы станка и стойки управления, режимы резания и технологические параметры обработки, эскиз детали и другая информация.

С развитием систем управления станков с ЧПУ стало возможным программировать с их помощью типовые циклы и сложные операции обработки, что облегчает работу технологов-программистов, программирующих на стойках и вставляющих необходимые вызовы непосредственно в текст управляющей программы. Для реализации таких возможностей системы управления с применением САМ-программы в ГеММа-3D предусмотрены специальные средства макропрограммирования, включающие редактор форм для создания окон диалога. С их помощью в генерируемые программы обработки можно включать дополнительные функции систем управления станками, а также запрограммировать специфические функции каждой стойки (рис. 9).

В этой статье были освещены лишь основные и наиболее важные новшества, которые появились в версии 9.0 системы ГеММа-3D. Всего было сделано свыше 50 изменений, касающихся интерфейса пользователя, удобства работы с системой, расширения возможностей проверенных временем стратегий обработки и разработки перспективных стратегий, ориентированных на современное оборудование.

Основными преимуществами системы ГеММа-3D, сделавшими ее общепризнанной, стали быстрая адаптация ее к любым условиям производства, оказание помощи по ее внедрению и тесное взаимодействие разработчиков с пользователями системы. Последнее обстоятельство позволяет реализовывать в системе ГеММа-3D практически все нетрадиционные виды механической обработки.

В следующих статьях мы продолжим обзор новых возможностей системы ГеММа-3D

«САПР и графика» 2'2004