3 - 2001

Опыт использования Power Solution в инструментальном производстве

Леонид Зюбин

Успех запуска нового изделия в производство в равной степени зависит как от сроков его разработки, так и от сроков подготовки вторичных средств производства (оснастки). Нерациональные временные затраты на любой из этих стадий могут либо обернуться для предприятия потерей доли рынка, либо привести к ситуации, когда изделие окажется вне рамок потребительского спроса. Ни для кого не секрет, что качественное и своевременное изготовление сложной оснастки может быть достигнуто только посредством применения ориентированных CAD/CAM-систем и комплекса современного металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ. Данная статья посвящена описанию примера применения программного комплекса фирмы Delcam plc в инструментальном производстве ОАО «МЗ “Маяк”».

Первое рабочее место с CAD/CAM-системой фирмы Delcam plc появилось на заводе ОАО «МЗ “Маяк”» в 1995 году. Его применение позволило максимально использовать возможности закупленного современного металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ для изготовления пресс-форм и штампов со сложными формообразующими. Перед новым подразделением была поставлена задача изготовления сложной оснастки как для обеспечения внутризаводских нужд, так и для сторонних организаций.

Одной из наиболее интересных была работа по моделированию и изготовлению литьевых форм и окончательной обработке компонентов эндопротеза коленного сустава, выполненная для НПО «Остеомед».

Эндопротез предназначен для лечения последствий артроза, артрита, а также различных онкологических заболеваний. Эндопротез коленного сустава, работающий по принципу подвижной платформы, имеет развитые контактирующие поверхности трения с изменяемыми усилием и давлением при взаимодействии подвижных элементов. При этом принцип полного анатомического соответствия геометрии не является обязательным. За счет применения хромокобальтового сплава и высокомолекулярного полиэтилена удалось добиться уменьшения износа трущихся поверхностей и обеспечить срок службы около 10 лет. Конструкция эндопротеза дает возможность одновременного эндопротезирования крестообразных связок коленного сустава.

Первый этап работы по моделированию эндопротеза был выполнен в пакете объемного моделирования PowerShape, позволяющем осуществить построение трехмерных моделей любых сложных деталей и их последующую подготовку к производству. Powershape является гибридным моделировщиком, включающим в себя функции поверхностного и твердотельного моделирования. Для проектировщика, занятого в инструментальном производстве, предназначен набор функций по построению поверхностей разъема, введению литьевых уклонов, учету усадок, а также функций по анализу обрабатываемости детали — поиск вертикальных стенок и поднутрений, определение максимального радиуса инструмента для выполнения обработки.

Таким образом, на основе построенной и скорректированной с учетом литьевой усадки модели эндопротеза была создана поверхность разъема детали и получены модели матриц литьевой формы, которую предстояло обработать на фрезерном станке с ЧПУ.

Управляющие программы обработки для фрезерного станка создавались в пакете механообработки Powermill, который может использоваться совместно с модулем моделирования, а также как отдельное рабочее место, установленное в цехе. Пакет Powermill предназначен как для использования в инструментальном производстве (возможность создания 3-5-координатных траекторий обработки сложных поверхностей), так и в основном производстве (выполнение 2-2,5-координатной обработки с предварительным заданием обрабатываемых контуров — примитивов).

Высокая производительность и удобство работы обеспечиваются интерфейсом пакета Powermill, построенного по принципу последовательного выполнения операций, начиная с задания условий и параметров обработки, генерации черновых, получистовых и чистовых обработок и заканчивая их визуализацией и проверкой на возможность столкновений патрона с заготовкой.

Для обработки формообразующей поверхности литьевой формы эндопротеза использовалась предварительно обработанная заготовка, в которой выборка материала производилась фрезой относительно большого диаметра, после чего выполнялась доработка фрезой меньшего диаметра посредством использования функции остаточного фрезерования.

Powermill включает в себя большой набор стратегий чистовой обработки, таких как растровая, спиральная и дуговая стратегии, обработка по уровням Z, обработка 3D-offset, проекционная обработка, а также стратегию доработки угловых поверхностей, что обеспечивает исключительную гибкость действий технолога.

В чистовой обработке формообразующих использовались следующие стратегии: по уровням Z, проекционная обработка, доработка углов и 3D-offset, которая позволяет создавать траекторию движения режущего инструмента с постоянным шагом по поверхности, обеспечивая более быструю и качественную обработку поверхности детали.

На последнем этапе подготовки пакета управляющих программ была проведена проверка возможности столкновения держателя инструмента с заготовкой. Для этого были заданы параметры держателя инструмента (патрона). Кроме проверки возможности столкновений система автоматически определяет минимально необходимый вылет фрезы для проведения обработки.

Результат работы — пакет управляющих программ для фрезерного станка с ЧПУ, обеспечивший быстрое и качественное изготовление литьевых форм, а также непосредственно обрабатываемых компонентов эндопротеза.

«САПР и графика» 3'2001