Токарная обработка в CAD/CAM ADEM

Алексей Казаков, Андрей Красильников

База приспособлений, заготовок и инструментальной оснастки

Инструмент произвольной формы

Многоинструментальная обработка

Определение врезания и расточка глубоких областей

Совмещение токарной и фрезерной обработки

Опыт пользователей

   Государственное научно-производственное предприятие «Конверсия» (г. Ижевск)

   АО «Аэросила» (г. Ступино)

   НИКИЭТ (г. Москва)

   АО «НЕФТЕМАШ» (г. Ижевск)

Компания Omega technologies ltd объявила о выпуске релиза CAD/CAM-системы ADEM, версии 6.2. Этой публикацией мы открываем цикл статей, посвященных новым возможностям системы.

Сегодня уже трудно представить предприятие, которое не использует современные CAD/CAM-системы либо не находится на этапе их выбора. Многие из подобных программных продуктов позволяют автоматизировать ту или иную область промышленного производства, постоянно расширяя свою функциональность. В частности, очень многие из них позволяют готовить управляющие программы для токарных станков. Среди российских заводов, пожалуй, не найти практически ни одного, где бы такие станки ни использовались. Их возможности постоянно совершенствуются, предоставляя пользователям новые режимы работы.

Однако наряду с поддержкой таких чисто технических новинок от CAM-систем требуется еще и «умение» работать в тесной взаимосвязи с другим программным обеспечением. Это могут быть системы управления базами данных, системы документооборота или просто электронные архивы. Рассмотрим возможности, предоставляемые системой ADEM в области получения технологической информации из баз данных.

База приспособлений, заготовок и инструментальной оснастки

Прежде чем приступать к описанию работы с базами, следует отметить, что эта возможность в той или иной мере применима и к другим видам обработки, которые реализованы в системе ADEM (фрезерная, сверлильно-расточная и др.), но в этой статье мы будем рассматривать ее применительно к токарной обработке.

Работа с базами данных для большинства пользователей имеет важное значение. За годы работы у них наверняка накопилось множество подобных баз, или они еще создаются. Реальная ситуация на предприятиях такова, что подобные базы создаются с использованием различных СУБД, их структуры иногда различаются кардинально, да и располагаются они, как правило, на разных серверах. Поэтому, если ограничить CAD/CAM-систему использованием только определенных типов баз данных, то в любом случае рано или поздно придется столкнуться с проблемами стыковки и использования уже имеющейся информации. Конечно, можно использовать различные механизмы импорта/экспорта, но наряду с потерей информации они ничего, кроме дополнительной «головной боли», не принесут. Отсюда можно сделать вывод, что современные CAD/CAM должны позволять получать и передавать информацию в любые системы — независимо от их типа, структуры и местоположения.

Для решения подобных вопросов в системе ADEM разработан механизм настройки на любые базы данных, поддерживающие язык SQL-запросов. На основе полученной из базы информации можно выполнить пользовательские программы, например для расчета режимов резания, и только после этого передать их пользователю.

В модуле токарной обработки этот механизм используется для выбора:

• приспособлений (зажимные патроны, оправки и др.);
• заготовок (возможно использование предварительно обработанных заготовок);
• инструментальной оснастки.

Для приспособлений из базы может быть получена величина оставляемого припуска, позволяющего избежать соударения инструмента и патрона с приспособлением.

Наряду с числовой и текстовой информацией базы могут содержать и геометрическую информацию, например контуры и модели приспособлений, заготовок, режущих пластинок и резцедержателей, непосредственно используемых при расчете траектории движения инструмента и контроле на столкновение с деталью.

Теперь рассмотрим ряд новых функций, непосредственно относящихся к токарной обработке.

Инструмент произвольной формы

В системе ADEM разработан уникальный алгоритм, который позволяет учитывать геометрию режущей пластинки и резцедержателя при расчете траектории движения инструмента, не допуская столкновений инструмента с деталью и приспособлением.

Суть данного алгоритма заключается в необходимости модифицировать исходные контуры получаемой детали и заготовки таким образом, чтобы движение по этим контурам отображало реальный контакт инструмента с деталью. Если опустить технические аспекты, весь расчет можно разделить на три основных этапа:

1. Построение контура, отражающего движение настроечной точки инструмента при обкате объединенным контуром режущей пластинки и резцедержателя контура детали.
2. Построение контура, отражающего движение настроечной точки инструмента при обкате контуром режущей пластинки контура заготовки.
3. Объединение обоих контуров.

В результате получаем замкнутый контур, гарантирующий отсутствие столкновений с деталью при любых формах режущей пластинки и резцедержателя. В настоящий момент системой контролируются столкновения только на чистовых проходах, но в самое ближайшее время ожидается появление версии, где подобный контроль будет выполняться и для черновых проходов. Моделирование процесса точения возможно в плоскости и в пространстве с учетом параметров, выбранных пользователем из базы данных.

Следует отметить, что для реализации данного алгоритма был использован механизм булевых операций, разработанный для модуля фрезерования методом сечений постоянной плоскостью и успешно используемый в системе ADEM в течение нескольких лет.

Многоинструментальная обработка

В современных условиях от любого оборудования с ЧПУ стараются добиться максимальной эффективности, например увеличивая скорость резания за счет применения новых материалов режущих пластинок. В последнее время на заводах все чаще стали появляться токарные станки, обеспечивающие обработку несколькими револьверными головками одновременно. Для поддержки таких станков в новую версию CAD/CAM ADEM введена технологическая команда «Контрольная точка», которая обеспечивает синхронизацию одновременно работающих головок. Эта команда с таким же успехом может применяться для синхронизации многошпиндельных фрезерных станков.

Итак, для того чтобы прибегнуть к этому виду обработки, необходимо создать несколько проектов, задав в каждом из них обработку для каждой головки отдельно. Далее следует во всех проектах расставить команды, синхронизирующие работу револьверных головок. При этом следует учитывать, что при получении команды «Контрольная точка» система остановит выполнение текущего проекта до прихода команд с тем же номером в других проектах. После этого одновременная работа всех проектов будет продолжена, если не будут заданы дополнительные условия. Таковыми могут быть, например, выстой в течение нескольких секунд или оборотов шпинделя, прохождение другой головкой определенного расстояния.

Используя данную технологическую команду, можно указать, что все инструменты применяются для выборки одной области, чередуя проходы. В данном случае отвод одного инструмента в позицию следующего прохода выполняется одновременно с рабочим перемещением другого. По умолчанию система ориентирована на обработку каждым инструментом отдельного объекта.

Определение врезания и расточка глубоких областей

Эти две на первый взгляд разные возможности ADEM описаны в одном параграфе не случайно: обе они призваны обеспечить лучшие условия обработки и, как следствие, лучшее качество поверхности.

Для того чтобы облегчить условия резания на начальных этапах обработки, когда инструмент снимает максимальное количество материала, в системе предусмотрена возможность определения условий врезания. В зависимости от схемы обработки набор параметров различается, хотя и содержит общие величины, такие как подача врезания. Например, для прорезной обработки кроме длины участка врезания задается еще и ширина области врезания, на которой происходит поочередное переключение режущих кромок прорезного резца.

Для облегчения выборки глубоких внутренних областей задания условий врезания недостаточно, поскольку в этом случае процесс охлаждения инструмента и удаления стружки из зоны резания затруднен. Поэтому в систему введен специальный параметр, позволяющий автоматически останавливать обработку после определенного числа проходов — для контроля за состоянием режущих кромок и удаления стружки.

Совмещение токарной и фрезерной обработки

Интеграция — неотъемлемое свойство современных CAD/CAM-систем. Она может и должна проявляться не только на уровне отдельных модулей систем, например CAD и CAM, но и внутри отдельных модулей. Примером тому может служить возможность задания совместной токарной и фрезерной обработки в одном проекте системы ADEM. Токарные обрабатывающие центры с дополнительной фрезерной головкой находят все более широкое применение как в России, так и за рубежом.

Параллельно с совершенствованием токарного модуля был разработан модуль многопозиционной фрезерной обработки, обеспечивающий обработку корпусных деталей на обрабатывающих центрах. Совместив свойства обоих модулей, мы получили уникальную возможность создавать комбинированные управляющие программы для любых типов обрабатывающих центров.

Опыт пользователей

Несмотря на то что версия 6.2 CAD/CAM ADEM была выпущена совсем недавно, ряд наших постоянных пользователей получили возможность опробовать бета-версию в условиях реального производства.

Государственное научно-производственное предприятие «Конверсия» (г. Ижевск)

Предприятие занимается проектированием профилегибочных станов и инструментальной оснастки к ним. С использованием системы ADEM его специалистами выполнено проектирование набора валков прокатного стана для прокатки П-образного профиля. Разработан комплект управляющих программ для обработки валков на системе ЧПУ 16А20-Ф3/НЦ-31. Впоследствии было выпущено несколько комплектов инструмента и проведены пусконаладочные работы.

АО «Аэросила» (г. Ступино)

Используя возможности новой версии системы ADEM, АО «Аэросила» наладило выпуск автомобильных и мотоциклетных колесных дисков. За счет комбинирования традиционных схем обработки с движением по методу «зигзаг» время обработки удалось сократить почти на треть, поскольку в этом случае резко сократилось количество холостых перемещений.

НИКИЭТ (г. Москва)

Создание управляющих программ на токарную обработку полностью обеспечивается CAD/CAM ADEM. Производится высокоточная обработка по сложным сплайновым поверхностям на основе плоских чертежей и эскизов. Используется вся функциональность модуля токарной обработки.

АО «НЕФТЕМАШ» (г. Ижевск)

Предприятие занимается выпуском оборудования для нефтедобычи. Отдел разработки программ для станков с ЧПУ с успехом использует ADEM уже в течение четырех лет. За два месяца опытной эксплуатации версии 6.2 было выпущено более 120 УП, из них примерно половина — для токарных станков. Специалистами отдела самостоятельно разработаны постпроцессоры на все станки, эксплуатирующиеся на заводе, в частности на токарный станок 1П756ДФ3 со стойкой НЦ80.

«САПР и графика» 4'2001