6 - 2003

SURFCAM 2002 plus. Что нового?

Александр Николаев

Ассоциативная 2,5-координатная фрезерная обработка

Advanced Machining Logic. Дополнительные модули, сокращающие время обработки

Step Reduction Milling (SRM)

SURFCAM Pattern Slicing

SURFCAM Hole Processing

Высокоскоростная фрезерная обработка в SURFCAM

Имитация и проверка процесса обработки. SURFCAM Verify — Predator Virtual CNC

Заключение

В предыдущих статьях мы писали о подходах к выбору оптимальной CAM-системы, об основных возможностях CAD/CAM-системы SURFCAM, об отдельных модулях этой системы и примерах ее применения на отечественных предприятиях. В этой статье мы хотим рассказать об изменениях и новых интересных возможностях, появившихся в версиях SURFCAM 2002 и 2002 plus.

Ассоциативная 2,5-координатная фрезерная обработка

Потребность пользователей в ассоциативности траектории обработки детали с ее геометрической моделью нашла свое отражение в новой возможности SURFCAM 2002. Операции 2,5-координатной фрезерной обработки: обработка по контуру, обработка карманов и обработка плоскостей — поддерживают такую ассоциативность. Геометрия деталей для этих операций задается набором простых элементов, таких как отрезки прямых, дуги окружностей, кривые NURBS, которые стыкуются между собой в своих крайних точках и образуют замкнутые или незамкнутые контуры или «цепочки». Эти контуры и определяют те или иные элементы и области детали, подвергаемые обработке. Информация об этих контурах сохраняется в SURFCAM вместе с траекторией операции обработки. При выборе в диспетчере операций ЧПУ SURFCAM команды ассоциативной регенерации траектории открывается диалоговое окно с параметрами операции. Можно изменить технологические параметры для этой операции, то есть задать другой инструмент и материал заготовки, изменить режимы резания, направление обхода, режимы подхода/отхода в зоне обработке и другие параметры.

• Если геометрия детали не изменялась, то ее не нужно выбирать заново, а траектория движения инструмента будет автоматически пересчитана.

• Если же до этого были сделаны изменения в геометрии детали, то система SURFCAM автоматически выполняет новый выбор измененных контуров детали. При этом выдается сообщение о том, сколько таких контуров было выбрано, и они подсвечиваются на экране. Это выполняется как для контуров участков и областей детали, подвергаемых обработке, так и для контуров, задающих заготовку. Пользователь может добавить или изменить выбор контуров либо согласиться с автоматическим выбором. После этого выполняется пересчет и регенерация траектории инструмента.

• Если же изменения в геометрии были настолько серьезными, что автоматически выполнить выбор измененных контуров не удается, то пользователь может сам произвести выбор нужных элементов. После этого выполняются пересчет и регенерация траектории инструмента.

При ассоциативном редактировании допускаются такие изменения в геометрии детали, как изменение размеров и масштаба, добавление или удаление отдельных геометрических элементов, которые входят в состав контуров, определяющих области детали, подвергаемые обработке. В SURFCAM 2003 планируется значительно расширить возможности ассоциативного редактирования траекторий обработки и распространить ее на все операции обработки.

Ассоциативность траекторий операций обработки деталей обеспечивает более тесную связь между CAD и CAM и позволяет сократить цикл подготовки производства. При изменениях в конструкции изделия отпадает необходимость полного перерасчета техпроцессов обработки.

В начало В начало

Advanced Machining Logic. Дополнительные модули, сокращающие время обработки

Вместе с SURFCAM 2002 была выпущена серия дополнительных модулей Advanced Machining Logic, расширяющих базовые возможности и основанных на современных методах и интеллектуальной логике. Эти модули, разработанные для обеспечения ряда специфических потребностей, продаются отдельно, дополнительно к SURFCAM, или стандартно входят в более функциональные конфигурации SURFCAM, такие как 4 Axis и 5 Axis.

Step Reduction Milling (SRM)

Модуль SRM представляет новую технологию и является первым и главным модулем в серии Advanced Machining Logic. Запатентованная технология обработки представляет собой новое решение для чернового и получистового фрезерования внутренних полостей фасонных деталей типа матриц штампов и пресс-форм. Для набора из нескольких инструментов создается единая оптимальная операция и управляющая программа фрезерования детали. Траектория всех инструментов автоматически синхронизируется так, что каждый последующий инструмент меньшего диаметра выполняет доработку в углах, а затем совершает проходы, разбивающие ступеньки от предыдущего инструмента пополам. Такой метод обработки обеспечивает значительное сокращение числа проходов для каждого инструмента по сравнению с типовыми технологиями, используемыми в других CAM-системах. При этом достигается сокращение общего времени обработки до 50%. Время разработки и расчета управляющих программ для этой операции также значительно меньше, чем при применении типовых технологий других CAM-систем.

В начало В начало

SURFCAM Pattern Slicing

Модуль Pattern Slicing предназначен для использования в производстве крупногабаритных изделий и деталей, состоящих из нескольких компонентов. Траектория обработки всей детали автоматически делится на уровни, определяемые пользователем и соответствующие отдельным компонентам. Обработка для каждого уровня представляет собой отдельную операцию. Это позволяет выполнять обработку отдельных компонентов одновременно на нескольких станках, что уменьшает полное машинное время.

SURFCAM Hole Processing

Модуль Hole Processing автоматизирует процесс обработки отверстий. Один раз создается шаблон типового, часто используемого процесса обработки. Например, такой шаблон может включать набор из нескольких операций обработки отверстий: разметку или центровку отверстий, сверление или глубокое сверление, растачивание, нарезание резьбы и др. Можно создать любое количество необходимых шаблонов для часто применяемых техпроцессов и просто изменять параметры, специфичные для обработки конкретной детали. Отверстия могут задаваться в виде наборов точек, окружностей с сортировкой по диаметрам, с осевыми линиями, определяющими глубину отверстий. Порядок обработки отверстий задается и управляется с использованием различных методов оптимизации. Это позволяет создавать кратчайшие траектории и обеспечивать минимальное машинное время. Режим точного позиционирования гарантирует высокую точность, обеспечивая подход к каждому отверстию с понижением подачи и по одному направлению. Модуль SURFCAM Hole Processing стандартно входит в конфигурации SURFCAM 2 Axis PLUS и выше. Пользователи SURFCAM 2 Axis могут приобретать его как дополнение.

В начало В начало

Высокоскоростная фрезерная обработка в SURFCAM

С появлением новых конструкций станков и инструментов значение высокоскоростной обработки (High Speed Machining), и в особенности высокоскоростного фрезерования, значительно возросло. Применение технологии высокоскоростного фрезерования приводит к значительному повышению производительности при обработке металлов резанием с одновременным повышением качества поверхности готовых деталей. Это особенно важно в производстве пресс-форм и другой технологической оснастки. Повышение производительности достигается за счет применения более высоких скоростей резания, которые в два-три раза превышают обычные. При этом равнодействующая сила резания уменьшается, что позволяет значительно увеличить объем резания и достигнуть большей производительности. Повышение качества поверхности детали обусловливается возможностью значительно уменьшить расстояние между соседними проходами фрезерования. При этом повышается точность формы обрабатываемой поверхности и уменьшается остаточная шероховатость. Последующая ручная обработка значительно сокращается, а зачастую и исключается.

Кроме современных станков, обладающих высокой жесткостью конструкции, оснащенных высокоскоростными шпинделями, цифровыми системами ЧПУ и инструментом с высокой стойкостью, метод высокоскоростного фрезерования требует использования CAM-систем, обеспечивающих ряд специальных функций. Система SURFCAM и раньше поддерживала функции высокоскоростного фрезерования для режимов 2,5- и 3-координатной обработки. В новых версиях они еще больше расширены и улучшены.

Модуль SURFCAM 2 Axis для 2,5-координатной фрезерной обработки позволяет создавать траектории движения инструмента гладкими, без изломов и углов. Это выполняется посредством вставки в углы и места изломов траектории касательных дуг, размеры которых зависят от параметров. Можно выполнить замену всех перемещений быстрого позиционирования на перемещения с ускоренной подачей, а также округление углов в местах резкого изменения направления движения инструмента в этих перемещениях. Это обеспечивается непрерывностью режима высокоскоростной обработки в течение всей операции обработки детали. SURFCAM также предоставляет возможность выполнять перемещение подвода и отвода инструмента в местах начала и завершения рабочих проходов траектории по касательной дуге.

При 3-координатной фрезерной обработке для обеспечения высокой точности и качества поверхности детали, представляющей собой сложную геометрическую модель, состоящую из множества поверхностей, требуется представление траектории движения инструмента в виде последовательностей очень малых участков линейной интерполяции вдоль поверхностей детали. Функция предварительного просмотра (Look-Ahead) системы ЧПУ многих современных станков обеспечивает отработку таких последовательностей участков линейной интерполяции с необходимой точностью и с высокой скоростью подачи. Однако при резком изменении направления движения инструмента существует предельное значение угла излома траектории, когда эти возможности системы ЧПУ станка неэффективны или их недостаточно.

В SURFCAM при подготовке управляющих программ для 3-координатного высокоскоростного фрезерования технолог-программист может задавать значение этого предельного угла. При превышении заданного предельного угла SURFCAM позволяет сгладить излом добавлением плавных участков в траекторию инструмента. Параметры сглаживающих участков задаются и контролируются технологом.

Одной из важных возможностей современных станков и системы ЧПУ, поддерживающих и обеспечивающих высокоскоростное фрезерование, является применение сплайновой (NURBS) интерполяции для воспроизведения сложной криволинейной поверхности детали. Средства высокоскоростной обработки в SURFCAM предоставляют возможности аппроксимации и замены участков линейной интерполяции от точки к точке на участки сплайновой (NURBS) или круговой интерполяции. Это приводит к значительному уменьшению объема управляющей программы, а также к снижению времени обработки на станке. Плавность траектории инструмента и соответственно качество поверхности детали при этом возрастают.

Область применения высокоскоростной фрезерной обработки постоянно расширяются. Это автомобильная и авиационная промышленность, инструментальное и модельное производство, производство пресс-форм, штампов и другой технологической оснастки. Успешное внедрение и применение методов высокоскоростной фрезерной обработки невозможно без использования современной CAM-системы для подготовки управляющих программ, такой как SURFCAM.

В начало В начало

Имитация и проверка процесса обработки. SURFCAM Verify — Predator Virtual CNC

Задача проверки, отладки и запуска в производство управляющих программ является важной и довольно трудоемкой. Ошибки в управляющих программах могут привести к поломке станка, инструмента и приспособлений, а также к порче заготовок. Сократить связанные с этим значительные потери времени и средств помогает программное обеспечение для имитации и проверки процесса обработки на станках с ЧПУ.

В системе SURFCAM используется встроенное средство проверки и имитации обработки — SURFCAM Verify с динамическим отображением удаления материала с заготовки. Оно позволяет обнаружить возможные ошибки без выполнения отладки на станке с ЧПУ и помогает создавать управляющие программы для станков с ЧПУ быстрее и эффективнее.

Встроенный вариант проверки функционирует непосредственно в среде программы SURFCAM на графическом уровне и оптимизирован по быстродействию и точности отображения. Проверка и имитация выполняются для токарной и 2-5-координатной фрезерной обработки и включены во все соответствующие модули линии SURFCAM (SURFCAM 2 Axis/Plus, 3 Axis/Plus, 4 Axis и 5 Axis).

Кроме того, с системой SURFCAM поставляется внешняя программа проверки и имитации процесса обработки — Predator Virtual CNC, содержащая набор дополнительных функций и возможностей. Среди разнообразных методов и режимов отображения процесса обработки выделяется режим «Турбо», при котором скорость проверки для разных типов инструментов достигает нескольких тысяч кадров УП в секунду. Следует также отметить функцию глубокого увеличения. Она позволяет создавать отдельные твердотельные модели выделенных фрагментов обрабатываемой детали для выполнения точного контроля.

Программа Predator Virtual CNC может поставляться отдельно от системы SURFCAM и использоваться для проверки и отладки уже готовых управляющих программ, представленных в кодах системы ЧПУ станка. В этом случае в состав программы входит библиотека готовых трансляторов для популярных систем ЧПУ. Настраиваемый репостпроцессор позволяет выполнять настройку и адаптацию на различные другие системы ЧПУ.

Программа Predator содержит библиотеку инструментов с оправками и держателями. Поддерживается 25 типов инструментов, включая фасонный тип, задаваемый пользователем. Информация об инструменте может быть прочитана из комментариев управляющей программы.

Модели заготовки и прижимных приспособлений могут быть представлены в виде разных геометрических форм, включая произвольную форму в формате STL, которая может быть импортирована из любой CAD-системы. Отдельные модели могут комбинироваться для создания комплексных фасонных заготовок, сложных приспособлений, столов и плит-спутников.

Обработанные модели можно сохранить в STL-формате. Может быть выполнено сравнение STL-моделей обработанной и спроектированной детали с заданием точности сравнения. При этом определяются и выделяются разным цветом места с зарезами и участки, где остался избыточный материал. Средствами анализа можно определить величину отклонений в любой указанной точке и номер кадра управляющей программы, соответствующий этой точке.

Программа Predator позволяет распознавать и анализировать отдельные объекты на модели обрабатываемой детали. Распознаются такие объекты, как кромки, дуги, цилиндры, сферы и плоскости. Специальными средствами можно выполнять точные измерения размеров отдельных объектов и взаимного расположения объектов и элементов на твердотельной модели обрабатываемой детали.

В новую версию программы Predator Virtual CNC добавлена возможность создания виртуальной модели станка с ЧПУ и имитации его работы по управляющей программе. В библиотеке программы уже содержится ряд готовых моделей станков, которые можно использовать или создать на их основе свои собственные. Сначала создаются виртуальные детали и узлы станка из STL-моделей любой формы. Затем определяются тип станка и количество осей координат. Описывается кинематика узлов станка: поступательное и вращательное движение рабочих органов и стола станка с учетом взаимного расположения и конструкции, задаются пределы перемещений по всем осям станка для подвижных частей и узлов. Станку присваивается система ЧПУ из библиотеки существующих репостпроцессоров Predator или создается файл описания команд новой системы ЧПУ. Перед выполнением имитации работы станка загружается файл управляющей программы, на столе станка размещаются модели заготовки и прижимных приспособлений, заполняется таблица корректоров инструмента и смещений. Имитацию работы станка с динамическим отображением на экране можно выполнять с различной скоростью или по одному кадру управляющей программы. При выполнении управляющей программы на виртуальной модели станка осуществляется контроль потенциальных коллизий различных частей и узлов, учитываются коррекция на радиус инструмента и значения смещений системы координат.

Эта новая возможность позволяет предотвратить возможные столкновения и поломки различных подвижных частей и узлов станков с ЧПУ при выполнении сложных управляющих программ многокоординатной обработки.

В начало В начало

Заключение

Мы рассказали только о нескольких наиболее интересных новых возможностях программы SURFCAM 2002 и 2002 plus. Существует еще целый ряд улучшений и дополнений, которые мы не сможем подробно осветить в данной статье. Это электроэрозионная обработка в SURFCAM, модуль параметрического твердотельного моделирования SURFCAM Solids, бесплатные трансляторы геометрических данных из различных CAD-систем в форматах IGES, Parasolid, ACIS, DXF, DWG, дополнительные трансляторы из CATIA и Pro/ENGINEER и другие интересные функции. За дополнительной информацией можно обратиться в компанию EMT. Компания Surfware, Inc. всегда учитывает пожелания пользователей в новых версиях SURFCAM — во многом благодаря этому программа SURFCAM пользуется популярностью и с успехом применяется во всем мире, в том числе и на целом ряде отечественных предприятий. В числе пользователей SURFCAM — Заволжский моторный завод, смоленский завод «Измеритель», кинешемский завод «Автоагрегат», Воронежский завод тяжелых штампов, запорожское ПО «Прогресс» и другие предприятия. В различных рейтингах компьютерных компаний, занимающихся программным обеспечением по подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ, фирма Surfware, Inc. неизменно находится в первой десятке.

В начало В начало

«САПР и графика» 6'2003