4 - 2001

SprutCAM версия 3: оптимальное решение в подготовке программ ЧПУ

Алексей Пуртов

В настоящее время станки с ЧПУ широко используются для обработки деталей сложной формы. При генерации управляющих программ сегодня уже практически невозможно обойтись без CAM-системы. Одним из основных требований технолога к такой системе является получение необходимого качества поверхности детали при минимальном времени обработки. Для снижения трудоемкости разработки оптимальных управляющих программ необходимо наделить CAM-систему элементами интеллекта. Именно в этом направлении идет развитие SprutCAM.

В новую версию внесено множество изменений. Возросло количество импортируемых форматов, файлы некоторых CAD-систем читаются напрямую. Наряду с импортом твердых тел, поверхностей и кривых в различных аналитических видах (от канонических до NURBS) появилась поддержка триангулированных и сеточных моделей. Модель для обработки задается любым количеством элементов в произвольном сочетании. Нет каких-либо особых требований на сшиваемость поверхностей между собой. SprutCAM хорошо интегрируется с любой CAD-системой и одинаково надежно работает с любой геометрической моделью. Функции пространственных преобразований как всей модели, так и ее элементов обеспечивают возможность внесения необходимых изменений в модель и обработки ее с нескольких установов.

Среда двухмерных геометрических построений, так полюбившаяся пользователям предыдущих версий, не претерпела кардинальных изменений. Определяемые 2D-объекты могут располагаться в произвольных плоскостях, имеются средства привязки к координатам 3D-модели. Все построенные геометрические объекты имеют в системе двоякое представление: графическое и текстовое. Между этими представлениями существует однозначная связь. Редактирование текстовых определений влечет одновременное изменение чертежа, и, наоборот, интерактивное изменение чертежа приводит к изменению определений. Любая модификация параметров геометрического элемента приводит к автоматическому переопределению всех ссылающихся на него объектов. Между геометрическими объектами могут быть наложены дополнительные параметрические связи через переменные и функции.

Основные изменения произошли в технологической части системы. Появились новые типы операций, расширился набор поддерживаемых типов инструмента, обновлен набор параметров операций. Система стала в целом более гибкой и позволяет получать оптимальную траекторию движения инструмента и минимизировать время обработки на станке.

Процесс обработки представлен в виде последовательности отдельных операций. В любое время возможны изменение порядка операций в технологическом процессе и редактирование их параметров. Автоматически формируется расчетно-технологическая карта (РТК) со схемой наладки, последовательностью операций, списком используемого инструмента и, при необходимости, с координатами точек предварительного засверливания. РТК формируется в формате документа Microsoft Word и доступна для дальнейшего редактирования.

При создании новой операции все ее параметры заполняются автоматически — исходя из геометрии обрабатываемой детали, установленных параметров по умолчанию и прочих условий. Созданная операция полностью готова к выполнению, но технолог всегда может вмешаться в процесс и изменить значение любого параметра. Как правило, изменения, которые необходимо внести в предлагаемую настройку операции, минимальны. Такой подход избавляет технолога от рутинного ввода большого количества параметров.

Обрабатываемая модель представляет собой произвольный набор твердых тел, поверхностей, сеточных объектов и кривых. Количество объектов в модели, а также условия их сопряжения не ограничены. Имеется возможность установки произвольного числа запрещенных зон, зон обработки. Разрешается указывать ограничивающие модели и отдельные поверхности. Заготовка может быть представлена в виде призмы с произвольным сечением основания, набора секций различного сечения и высоты, поковки или отливки либо модели свободной формы. Таким образом, возможно получение управляющих программ для обработки модели любой сложности из заготовки произвольной формы, с учетом крепежных элементов.

Обработка производится различными типами концевых фрез — от стандартных цилиндрических или сферических до конических с двумя радиусами скругления. Предусмотрены все необходимые функции для работы с базой инструмента.

Расширен набор технологических операций, изменились их параметры. Черновая выборка материала для объемных моделей может производиться послойной, построчной или управляемой операциями, а для плоских моделей — выборкой области. Появилась черновая выборка остаточного материала. Речь идет не о доработке после применения инструмента определенного размера, а о доработке материала, оставшегося после осуществления всех предыдущих операций. Можно значительно сократить время черновой обработки и одновременно увеличить качество получаемой детали, применив обдирку фрезой большого диаметра, а затем выборку остаточного материала фрезой меньшего диаметра.

В чистовых операциях изменены параметры настройки построчных, управляемых и послойных операций. Теперь можно, например, обрабатывать участки детали с углом наклона, близким к боковому углу конической фрезы, или обрабатывать только горизонтальные области. При этом система определяет такие участки автоматически, без вмешательства технолога. Появились комплексные чистовые операции для оптимизации обработки пологих и крутых участков модели, а также построчные оптимизированные операции, позволяющие обрабатывать модель несколькими построчными операциями. В таких операциях используются сразу несколько типов обработки, каждый из которых работает лишь на том участке, где его применение оптимально. В результате вся поверхность модели обрабатывается лишь однажды и каждый ее участок фрезеруется оптимальным образом. Применение комплексных и построчных оптимизированных операций позволяет сократить время чистовой обработки в 1,5-2 раза по сравнению с обычными способами обработки.

Чистовая доработка остаточного материала также дает возможность получить высокую чистоту обработки и заметно сократить станочное время. Система автоматически определяет недообработанные зоны, доработку которых можно осуществить любым из чистовых способов, в том числе комплексным и построчным оптимизированным.

Третья версия системы может формировать траекторию движения фрезы с учетом заданной технологом высоты гребешка между соседними проходами. Предусмотрено множество типов подходов, отходов инструмента и способов врезаний к следующему слою обработки. Подачи инструмента могут быть как постоянными, так и вычисляемыми, в зависимости от угла наклона каждого элементарного участка траектории.

SprutCAM содержит специализированные операции для гравировки текстов и рисунков любой сложности. Модель для гравировки может быть как создана в самой системе, так и импортирована практически из любого дизайнерского пакета. Поскольку совпадение бокового угла модели с углом фрезы не является обязательным условием, эту черновую обработку детали можно проводить различными типами инструмента. Для получения боковой поверхности высокого качества гравировка может производиться несколькими слоями. Как и полагается в системе такого класса, гравировка производится с 3D-доработкой внутренних углов. При включении этой опции в местах, которые не могут быть обработаны на текущем уровне из-за габаритов инструмента, будет сгенерирована трехмерная доработка — участок траектории, полученный из условия одновременного касания инструментом модели в нескольких точках.

Имеется встроенная подсистема моделирования обработки. Формируемая модель обработанной детали обладает высокой степенью достоверности и позволяет наглядно оценить качество обработки, сравнить ее с исходной моделью, выявить возможные недочеты. Предусмотрен режим отдельного просмотра недоработанных участков и участков врезания в модель. (Участки врезания в модель появляются, например, при задании отрицательного припуска.)

В стандартный комплект поставки входят файлы настройки постпроцессора на наиболее распространенные системы ЧПУ. Если в стандартном наборе нет необходимого файла настройки, он может быть создан при помощи Инвариантного постпроцессора. Адаптация постпроцессора к формату используемой системы достаточно проста и может быть выполнена самим технологом.

Еще несколько лет назад организация работ в CAM-системе «выбери поверхность (или несколько поверхностей) и обработай таким-то способом» считалась вполне приемлемой. Однако современные модели состоят из сотен поверхностей, причем не всегда объединенных между собой, поэтому сама постановка задачи обработки по отдельным поверхностям становится неактуальной. В SprutCAM принцип формирования обработки другой. Он выглядит примерно так: взяли заготовку и большим инструментом удалили ненужный материал, потом инструментом поменьше доработали то, что осталось. Конечно, возможность обработки поверхностей по отдельности осталась, но это, скорее, дань традиции, а не основной способ формирования траектории.

В SprutCAM, как это и должно быть в современной системе, всегда соблюдается правило: модель не должна «зарезаться» ни при каких обстоятельствах, будь то рабочий ход, переход, подход, врезание или засверливание. И это не зависит ни от инструмента, ни от типа обработки, ни от параметров. Технолог устанавливает способ обработки, а система генерирует управляющую программу так, чтобы удалить материал вне модели.

Важным отличием SprutCAM от большинства систем является построение траектории движения инструмента непосредственно по формообразующим элементам исходной модели без какой-либо предварительной аппроксимации или триангуляции. Это позволяет, во-первых, максимально экономно использовать ресурсы компьютера, что особенно важно при получении управляющих программ для сложных деталей, а во-вторых, производить расчет траектории движения инструмента практически с любой необходимой точностью.

И наконец, самое заметное, что бросается в глаза при первом же знакомстве с системой, — это понятный технологу интерфейс. Действия и их последовательность не имеют жестких ограничений. Любое изменение технологических параметров приводит к изменению соответствующих схем и рисунков, поэтому технолог, даже впервые увидевший систему, сразу понимает, за что отвечает тот или иной параметр. Система осваивается легко и быстро, в то время как абсолютное большинство аналогичных по возможностям систем требуют длительного обучения и работы с документацией.

Поскольку всего несколько лет назад российский рынок САПР был скорее мертв, чем жив, сегодня отечественные разработки мирового уровня в области CAM можно буквально пересчитать по пальцам. SprutCAM может одинаково успешно использоваться как для обработки потока штампов для кузовных деталей автомобиля, так и для получения простейших деталей. По функциональным возможностям и надежности SprutCAM не уступает лучшим зарубежным аналогам. Кроме того, являются безусловными плюсами русскоязычные (не переводные) интерфейс и документация, а также близость службы поддержки и собственно разработчика. Быстрое освоение и хорошая поддержка программного продукта значат очень много, обусловливая прежде всего существенное снижение затрат пользователя на обучение персонала и на решение текущих проблем.

Оценить возможности новой версии SprutCAM очень просто — демонстрационная версия находится на http://www.sprut.ru/.

«САПР и графика» 4'2001