ЧПУ в CATIA V5

Евгений Лесников

Конструкторское внимание сосредоточено на достижениях завтрашнего дня,
на горизонте — куда более совершенные технологии…
Том Хопкининс

Что делает CATIA одним из лидеров среди САПР

Простота и мощь. Модули ЧПУ в CATIA V5 R7

   PMG (Prismatic Machining)

   SMG (3-Axis Surface Machining 2)

   MMG (Multi-Axis Surface Machining 2)

   LMG (Lathe Machining)

   CATIA Machinist

Новые возможности CATIA V5 R7 и прежние наработки

   Стратегии обработки

   Подвод и отвод инструмента

   Выбор инструмента и его редактирование

   Визуализация

   Редактирование управляющих программ

От управления станком к управлению предприятием

Что делает CATIA одним из лидеров среди САПР

Представьте себе положение начальника конструкторского отдела, когда ему приходится заставлять своих подчиненных вносить изменения в уже готовый проект. А сколько хороших конструкторских задумок могут так и не увидеть свет лишь из-за того, что спроектированное изделие нельзя изготовить. Причиной тому могут быть как несовершенство производства, так и недостатки программного продукта, которым пользуются инженеры предприятия. Невозможно создать изделие сложной формы без использования мощного инструмента поверхностного и твердотельного моделирования, без возможности использовать поверхности на основе коников и параметризацию изделия. Конструктор не может эффективно работать, если для внесения изменения ему требуется заново перепроектировать изделие. Все эти проблемы можно решить с помощью CATIA.

Конечно, такие возможности, как хорошее твердотельное и поверхностное моделирование, параметризация, автоматизированный чертежный модуль, создание сложных сборок, автоматическое обновление трехмерной твердотельной компоновки, создание ассоциативной управляемой модели любой степени сложности с любым количеством иерархически наследуемых связей, а также множество специализированных модулей для различных технических задач позволяют CATIA претендовать на самые высокие места в рейтингах. Но для того, чтобы стать лидером на рынке, необходимо иметь мощные базовые модули. К их числу, несомненно, относятся модули программирования станков с ЧПУ. О них мы и поговорим, но для начала, чтобы быть объективными, давайте обратимся к представленной на диаграмме статистике.

За день до начала лета независимая исследовательская компания CIMdata¹ (США) опубликовала на своем сайте статистику о положении дел на рынке CAM-приложений и программ. Согласно цифрам за 2000 год, CATIA занимает лидирующее положение на рынке CAM — 16,2%. Такого результата фирмам IBM и Dassault Systems удалось достичь благодаря работе с партнерами. Кроме того, IBM уделяет пристальное внимание средним и малым фирмам.

Простота и мощь. Модули ЧПУ в CATIA V5 R7

CATIA состоит из пяти модулей для программирования станков с ЧПУ, каждый из которых имеет разные возможности. Рассмотрим их подробнее.

PMG (Prismatic Machining)

Это модуль для обработки трехмерных деталей на 2,5-осевых станках. Он позволяет генерировать программы для операций фрезерования, сверления, расточки и т.д. Модуль PMG, специально разработанный для создания оснастки и обработки призматических деталей (например, корпусных деталей), удовлетворяет большинству требований производства. Кроме того, PMG может использоваться в качестве автономного модуля в цехах, где установлено оборудование с ЧПУ.

SMG (3-Axis Surface Machining 2)

Как вы уже поняли из названия, это модуль для 3-осевой обработки. Он имеет широкий набор функций, позволяющий быстро создавать, проверять и редактировать программы (подробнее об этих функциях мы поговорим чуть ниже). Технология мгновенного обновления цикла позволяет быстро изменить траектории движения инструмента после внесения изменений в проект. Интересно, что для всех операций поддерживается возможность высокоскоростного фрезерования. В условиях современного производства это очень важная возможность. Особенно это актуально для производства с современным высокоскоростным оборудованием, и именно здесь выигрыш во времени обработки наиболее ощутим. К тому же на таких производствах выигрыш в несколько дней весьма важен. В России это, как правило, небольшие производства штамповой оснастки и пресс-форм. Данный модуль применяется и для изготовления других продуктов, например прототипов.

MMG (Multi-Axis Surface Machining 2)

Это модуль для 3-, 4- и 5-осевой обработки. В модуле MMG используются операции многоосевой обработки поверхности и множество стратегий управления осями движения инструментов, включая наклон осей инструментов. Являясь дополнительным модулем к модулю 3-осевой обработки, MMG использует специальные операции 3-осевой обработки поверхности. Модуль хорошо адаптирован для изготовления макетов, штампов и пресс-форм в автомобильной промышленности, поскольку применение одновременной 5-осевой обработки позволяет получить поверхности высокого качества. Кроме того, модуль MMG служит для обработки прототипов и для специальных доводочных операций. Использование 5-осевой обработки на производстве штампов и пресс-форм часто позволяет избежать дополнительных технологических операций, таких как электроэрозия и ручная доводка изделия.

LMG (Lathe Machining)

В последнем выпуске CATIA V5 R7 появился новый модуль, предназначенный для токарной обработки. Этот модуль позволяет создавать 2-осевые токарные операции. Модуль LMG может создавать программы для токарных операций, используя трехмерные модели — тела вращения. И наконец, при помощи данного модуля можно делать операции расточки, развертки и т.п., так как LMG поддерживает вертикальные и горизонтальные оси инструмента.

CATIA Machinist

Кроме модулей, входящих в состав CATIA, существует и самостоятельный модуль — CATIA Machinist. Его интерфейс уже знаком пользователям Euclid Machinist. Модуль CATIA Machinist служит для 3-осевой фрезерной обработки. Он может быть использован как самостоятельный CAM-модуль при работе с другими CAD- системами, а не только с CATIA. Вы можете импортировать файлы из CATIA V5 и CATIA V4, можете загрузить в CATIA Machinist файлы форматов IGES, STL, VDA. Это самый первый модуль, который использовался с CATIA V5, но сейчас в CATIA имеются и другие модули с интерфейсом CATIA V5, о которых мы и расскажем более подробно.

PMG, SMG, MMG, LMG можно использовать как отдельные модули для создания управляющих программ совместно с различными CAD-программами. Все эти модули охватывают весь производственный процесс — от определения траектории движения режущего инструмента до данных числового управления с помощью механизма исполнительного постпроцессора. Интуитивно понятный интерфейс пользователя на основе графических диалоговых окон позволяет быстро определить траектории движения режущего инструмента. Можно легко создавать новые инструменты и интегрировать их в каталоги инструментов либо извлекать инструменты из внешних баз инструментов. Документация для цеха создается автоматически в формате HTML. Взаимосвязь с модулями проектирования CATIA позволяет эффективно вносить изменения в проект. Модули можно использовать совместно с модулями DELMIA, что позволяет полностью интегрировать и оптимизировать производственный процесс.

Для платформы Р2 — базовой платформы CATIA — доступны все эти модули. Для платформы Р1 недавно стали доступны модули PMG и LMG. Как вам, наверное, известно — это облегченная платформа, которая позволяет работать на менее мощных компьютерах с CATIA. Данная платформа, продаваемая по цене САПР среднего уровня, обладает функциональностью и мощью тяжелого САПР.

А теперь рассмотрим возможности CATIA в создании программ для оборудования с ЧПУ.

Новые возможности CATIA V5 R7 и прежние наработки

Для того чтобы технолог мог написать хорошую программу для станка с ЧПУ, CAM-система, с которой он работает, должна иметь:

• широкий набор стратегий обработки детали;
• различные варианты подвода и отвода инструмента от заготовки;
• большой выбор инструмента с возможностью его редактирования;
• возможность использовать различные виды обрабатывающего оборудования;
• поддержку скоростного фрезерования;
• контроль столкновений и зарезов;
• хорошую визуализацию управляющих программ;
• инструмент для редактирования программ;
• большой набор постпроцессоров и возможность их создания;
• поддержку форматов APT и ISO;
• возможность импортировать данные из форматов STEP, IGES, STL.

Есть ли в CATIA все эти возможности? Давайте посмотрим.

Стратегии обработки

В CATIA существует достаточно богатый набор стратегий обработки — одних только операций для работы с отверстиями (расточка, сверление, развертка и т.д.) целых 19.

Для 2,5-осевой обработки существует также полный набор стратегий: фрезеровка полок, карманов, плоскостей, контуров, фрезеровка вдоль контура. Вы легко сможете написать программу, самостоятельно задавая точки траектории инструмента, поскольку такой тип обработки в CATIA тоже есть. Для 3-осевой обработки набор стратегий еще шире. Для черновой обработки существует два вида обработки, в каждом из которых можно определить нужную стратегию. Конечно, есть стратегии послойной обработки и обработки зигзагом. Можно автоматически определять недоработанные участки для дальнейшей обработки. Имеется так называемая карандашная обработка. А в новом, 7-м релизе появилась и обработка по спирали.

Подвод и отвод инструмента

Без хорошего набора способов подвода и отвода инструмента вести обработку сложно, разработчики CATIA об этом позаботились особо. Технолог может воспользоваться стандартными способами или задать свой, для чего предусмотрена специальная настройка подводов, отводов, переходов от одного слоя к другому, переходов от одного прохода к другому. Есть специальные настройки подходов и переходов для высокоскоростной обработки.

Выбор инструмента и его редактирование

Эта проблема для пользователей CATIA решена полностью: огромный выбор инструмента плюс возможность его создания и редактирования. Если же и этого окажется мало, то вы можете подключить собственную внешнюю базу инструментов.

Редактировать инструмент очень просто, так как у вас перед глазами будет его эскиз. Указывая на нужный размер, вы тут же получаете доступ к его редактированию.

Визуализация

Хороший технолог, имея в своем распоряжении мощный инструмент для визуализации, может выявить большинство проблем, которые могут возникнуть при обработке на станке. В этом смысле CATIA действительно есть чем похвастаться. Вы можете просмотреть траекторию инструмента, увидеть в разных цветах подводы, отводы инструмента, ускоренный и рабочий ход, можете увидеть точки траектории инструмента, наложить обработки друг на друга и увидеть их в разном цвете. Лично мне очень нравится возможность вращать деталь во время просмотра программы с удалением материала — не хватает только имитации звука работающего станка. Хотя не исключено, что разработчики подумают и об этом, ведь все остальное уже есть.

Редактирование управляющих программ

В работе технолога не избежать редактирования управляющих программ. CAM-система может быть очень хороша, но учесть все реалии производства просто невозможно. Для редактирования программ в CATIA присутствует целый набор средств: вы можете производить операции трансформации (поворот, перемещение, симметрия относительно плоскости); можете редактировать отдельные точки, сшивать программы, удалять участки программы; можете делать вырезы в траектории нужной формы.

Кроме того, в CATIA можно создавать и просматривать программы в APT- и ISO-форматах. Существует богатый выбор постпроцессоров. Можно создавать обрабатываемые зоны, проверять на столкновение инструмента и заготовки, прижимов и т.д. Поработав с CATIA, вы обязательно найдете для себя много интересного.

От управления станком к управлению предприятием

CATIA предоставляет в распоряжение технолога богатый набор средств, но этот арсенал может работать на предприятии гораздо эффективнее, если совместно с CATIA использовать PDM. Наверное, каждому руководителю технологического отдела, начальнику цеха или производства приходилось сталкиваться с такой ситуацией, когда невозможно начать обрабатывать деталь на станке с ЧПУ из-за отсутствия технолога-программиста. Это связано со сложившейся практикой, когда один человек занимается обработкой конкретной детали. А что делать, если этот человек по какой-либо причине отсутствует? Его надо заменить другим, но тому потребуется много времени для ознакомления с работой. Положение усложняется в том случае, если обработка уже начата. Решить такую проблему можно с помощью PDM, поскольку четкое ведение проекта, контроль изменений, фиксация всей проделанной работы позволяют быстро продолжить работу над изделием. Есть еще одна важная задача, которую поможет решить PDM технологу-программисту, — это связь с конструктором. От координации действий конструктора и технолога в значительной мере зависит качество конечного изделия, а возможность отслеживать изменения в проекте позволяет технологу вовремя избежать ошибок. В результате использования PDM можно контролировать процесс проектирования и изготовления изделия в целом. А от управления проектом до управления предприятием не так уж и далеко.

Стоит подумать?

Подумать действительно стоит, так как все перечисленные возможности еще в прошлом году позволили занять CATIA лидирующее положение на рынке CAM-систем. Ну а если я вас не убедил, то попробуйте лично поработать на CATIA, тем более что такая возможность теперь есть. Вы можете на законных основаниях и совершенно бесплатно получить временную лицензию для своей организации. Так воспользуйтесь же этой возможностью!

«САПР и графика» 9'2001