САПР ЧПУ Visual Mill: 4-я версия = 4-осевая обработка

Андрей Серавкин

Нужно любить то, что ты делаешь, и тогда труд, даже самый грубый, возвышается до ТВОРЧЕСТВА.
Максим Горький

Системы подготовки управляющих программ для станков с числовым программным управлением (западная аббревиатура — CAM) используются сейчас практически во всех отраслях промышленности. На современном высокооборотном фрезерном станке с ЧПУ деталь может быть получена с высочайшей чистотой поверхности без дополнительной механической обработки, что позволяет экономить время и деньги при изготовлении дорогих пресс-форм, клише, электродов и прочих изделий, изготавливаемых штучно.

Как и САПР конструктора, CAM-системы можно условно разделить на три категории по уровню доступного сервиса и решаемым задачам:

1. Легкие системы, зачастую поставляемые разработчиками станков, — это системы с минимальным пользовательским интерфейсом и средствами, которые предназначены для выхода на соответствующий станок и решают только типовые задачи. Они практически не имеют трансляторов форматов конструкторских систем проектирования, а средства описания обрабатываемой геометрии довольно бедны. В результате возможности даже самого совершенного оборудования используются с помощью такого программного обеспечения не более чем на 50%. Сюда же следует отнести так называемые плоские системы, обеспечивающие токарную и 2,5-координатную фрезерную обработку. Эти системы хорошо сбалансированы, имеют удобный инструментарий разработки программ и получения данных из конструкторских САПР и направлены на решение определенного класса задач (контурная обработка, гравирование, выборка пазов и карманов).
2. Системы среднего уровня предназначены для создания управляющих программ 3-координатной обработки, но при этом могут иметь ограниченные возможности 4- и 5-координатной обработки. Системы этой категории включают весь функционал легких систем, обладают широким набором трансляторов популярных конструкторских САПР, средствами создания и редактирования обрабатываемых контуров и поверхностей. Помимо этого они могут включать средства визуализации процесса обработки и расчета режимов обработки. С помощью генератора постпроцессоров полученные программы могут быть переправлены практически на любую стойку ЧПУ.
3. Системы высокого уровня разрабатываются поставщиками интегрированных CAD/CAM/CAE-систем высокого уровня, например Unigraphics. Системы этой категории обладают всеми возможностями двух предыдущих и не имеют ограничений при обработке до пяти координат геометрии практически любой сложности. С помощью систем такого класса не составит никакого труда сформировать программу для обработки крыльчатки турбины или зубчатого колеса, модели которых были построены по набору вычисленных сечений.

Visual Mill, о которой далее пойдет речь, — это удобная система среднего уровня, 3-я версия которой обладала возможностями 3-координатной фрезерной и 4-координатной индексной (поворот головки инструмента на дискретный угол, задаваемый таблицей) обработки. При удобстве инструментария и огромном выборе трансляторов для конструкторских САПР система Visual Mill является самой недорогой среди представленных на российском рынке импортных САПР ЧПУ.

Версия 4 предлагает новые возможности, среди которых — полная поддержка 4-координатной обработки, оптимизация траектории движения инструмента, сравнение геометрии модели и геометрии заготовки, полученной после обработки, на соответствие в пределах заданного допуска.

Возможности Visual Mill лучше всего продемонстрировать на примере 4-координатной обработки. Выберем модель головы персонажа одной из компьютерных игр, созданную в 3ds max.

Предварительно отмасштабированную модель сохраняем в файле обмена (использовался формат STL — StereoLithography), после чего просто открываем в Visual Mill.

Теперь обрабатываемую геометрию необходимо позиционировать с точки зрения ее положения на станке. Поскольку заготовка должна будет вращаться вокруг своей оси, то начало системы координат было установлено по центру детали в ее нижней части. Затем деталь была повернута на 270° по отношению к оси Х. Далее необходимо задать ось вращения (4-я координата обработки) заготовки, которая в результате проходит по центру детали и совпадает с осью Y системы координат станка (заготовка установлена на поворотную головку, фреза направлена навстречу оси Z).

Выбираем заготовку — тело вращения с припуском на обработку 0,5 мм. Габаритные размеры детали по отношению к оси вращения система определяет самостоятельно.

Теперь очередь за инструментом: выбираем сферическую фрезу заданного диаметра, длины и т.д. (библиотека инструментов, соответствующая конкретным условиям предприятия, может быть создана один раз, а затем подгружаться). Среди поддерживаемых видов инструмента — сферическая, торцевая, коническая и профильная фрезы, сверла различного типа.

Задание параметров операции (как и во всех других режимах) сопровождается графическими подсказками: это одна из причин, по которой в названии продукта присутствует слово Visual. Для 4-координатной обработки задаем:

• параметры припуска: общий размер, максимальное отклонение (плюс и минус) по отношению к поверхности заготовки при ее аппроксимации ломаной;
• способ перемещения инструмента по поверхности, который влияет на обрабатываемую зону и формируемую текстуру поверхности: перемещение инструмента вдоль оси вращения или поперек, однонаправленная или двунаправленная обработка, направление перемещения, обрабатываемая область;
• параметры проходов: расстояние между соседними проходами (этот параметр непосредственно влияет на чистоту поверхности и может задаваться в процентах от диаметра инструмента или числовым значением), максимальная глубина обработки (если этот параметр не указывается, то в качестве ограничения используется геометрия детали).

Когда параметры операции заданы, то автоматически формируются траектории движения инструмента и становится доступной функция имитации процесса обработки.

Имитацию можно проводить в различных режимах:

• открыть сгенерированную траекторию инструмента в покадровом представлении и посмотреть положение фрезы в отдельно взятой точке траектории;
• просмотреть проход фрезы в динамике с шагом в 10/100/1000/10 000 кадров с удалением материала вдоль траектории обработки;
• просчитать обработку в фоновом режиме и посмотреть получившуюся в результате обработки деталь.

Полученную в результате проектирования траекторию обработки можно преобразовывать и в дальнейшем.

Среди прочих возможностей необходимо назвать следующие:

• при создании пресс-форм для совместного изготовления нескольких одинаковых деталей или коррексов, зеркальных деталей, подобных деталей и т.д. — операции масштабирования, зеркального отражения (кстати, эту операцию можно использовать для станков, система координат которых образует не правую, а левую тройку векторов), построение прямоугольного массива;
• аппроксимация траектории движения дуговыми сегментами;
• ручная вставка машинных команд по включению охлаждения, смене оборотов шпинделя и подачи, смене инструмента.

Наконец, прежде чем выходить на станок, можно посмотреть, насколько полученная деталь отличается от исходной модели в рамках определенного допуска.

При формировании программы в кодах станка используются постпроцессоры для соответствующих стоек ЧПУ. В состав поставки Visual Mill включены постпроцессоры для основных моделей ЧПУ от мировых производителей. Помимо этого с программой поставляется генератор постпроцессоров, позволяющий создать постпроцессор и для других стоек ЧПУ в кодах ISO с использованием параметрического описания фрагментов программы. При создании многооперационной программы с различными видами обработки в текст программы автоматически вставляются блоки для смены инструмента, для изменения режимов резания, для дуговой и спиральной аппроксимации (если таковые используются) и пр.

Специальным предложением компании-разработчика MecSoft и его представителя в России — компании Consistent Software является комплект Visual Mill 4.0 c известной системой поверхностного моделирования Rhinoceros 2.0. Данное решение обеспечит удобство создания обрабатываемых поверхностей, а Visual Mill доведет модель до реального воплощения в дереве, железе и даже мраморе.

«САПР и графика» 12'2002