3. Механообработка. Модуль сам

3.1 Возможности современных cam-модулей [5]

CAD/CAM-системы предназначены для проек­тирования, моделирования изделий и подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Сегодня большинство компаний рекламируют свои продукты как CAD/CAM. Однако очень немногие из систем действительно являются таковыми и позволяют не только создавать математические модели, но и материализовывать их в металле.

Современные технические требования изделий все чаще определяют очень сложные формы деталей и высокую точность изготовления. В связи с этим появ­ляются станки и инструменты с новыми функциональными возможностями. Соответственно, и программное обеспечение, управляющее технологическими процессами, должно становиться более интеллектуальным.

Чтобы удовлетворить потребности взыскательного пользователя, CAD/CAM-системы должны постоянно наращивать свой интеллект, уметь управлять все боль­шим числом параметров. Это касается не только геометрических, но и математи­ческих и физических параметров.

Разнообразие способов механообработки связано в первую очередь с желани­ем сократить затраты на изготовление детали заданной формы и качества. Теоре­тически любую деталь можно получить с помощью напильника. Но в очень ред­ких случаях это экономически целесообразно. Современная терминология определяет следующие разновидности фрезерных работ в зависимости от количе­ства управляемых осей станка:

• 2 координаты — плоская, обработка производится в одной плоскости;

• 2.5 координаты — плоская, обработка производится в параллельных плоскостях;

• 3 координаты — объемная, обработка производится в трехмерном простран­стве при постоянном направлении оси инструмента по отношению к плос­кости стола;

• 5 координат — пространственная, обработка производится в трехмерном пространстве с переменным направлением оси инструмента по отношению к плоскости стола.

Независимо от количества управляемых координат, может быть применен один из методов (стратегий) формирования траектории движения инструмента либо их комбинация. Так как не существует интеллектуальных программ, которые бы ав­томатически выбирали комбинацию стратегий для той или иной детали, выбор оставлен за пользователем.

Таблица 3.1 Схемы 2.5-координатной обработки в CAD/CAM ADEM

Эквидистанта — эквидистантная обработка от центра к границам обрабатываемого элемента
Обратная эквидистанта — эквидистантная обработка от границ обрабатываемого элемента к центру. Обычно применяется для обработки плоскостей.
Петля эквидистантная — обработка по ленточной спирали с сохранением выбранного (встречное или попутное) направления фрезерования. Обычно применяется для обработки уступов.
Зигзаг эквидистантный — обработка по ленточной спирали с чередованием встречного и попутного направления фрезерования. Обычно применяется для обработки уступов.
Спираль — обработка элемента по спирали. Если наружным контуром является окружность, то траектория является спиралью Архимеда.
Петля — обработка в параллельных плоскостях с сохранением выбранного (встречное или попутное) направления фрезерования. Направление обработки может меняться.
Зигзаг — обработка в параллельных плоскостях с чередованием встречного и попутного направления фрезерования. Направление обработки может меняться.
Петля контурная — обработка, с сохранением выбранного (встречное или попутное) направления фрезерования. Траектория формируется по кратчайшему расстоянию между двумя контурами.
Зигзаг контурный — обработка, с чередованием встречного и попутного направления фрезерования. Траектория формируется по кратчайшему расстоянию между двумя контурами

Применяя к детали те или иные стратегии формирования траектории, можно получать различные управляющие программы. Самое важное, что время обработки и качество получаемой поверхности будут также отличаться. Вывод — применение правильной стратегии механообработки приводит к снижению затрат на производство.

Появление нового оборудования — быстрорежущих станков и сверхтвердого инструмента внесло ряд корректив в методы формирования траекторий движе­ния. На первый план вышли проблемы вибропрочности дорогостоящего режуще­го инструмента. Основной причиной вибрации при быстром резании является негладкость траектории. Вторым важным фактором является изменение направ­ления усилия резания, которое определяется не только кривой перемещения, но и положением материала относительно инструмента.

Зонная обработка- способ изготовления деталей с дискретной сменой ориентации детали в пространстве. Самый простой пример — это фрезерование шести граней куба на 2-координатном станке за шесть установов. Реальные детали значительно сложнее, и зоны обработки (плоскости обработки) могут иметь произвольную пространственную ориентацию. Современные САПР позволяет производить подобную обработку практически на всех видах оборудования.

Так как зонная обработка в первую очередь обеспечивает оптимальный доступ к различным элементам детали, то нередко возникает вопрос о рациональном рас­пределении элементов по зонам. Если на многих корпусных деталях технолог не встречает трудностей в решении этой задачи, то на сложных обводообразующих изделиях ему необходима помощь со стороны CAD/CAM-системы. Одним из эф­фективных и самых простых способов распределения по зонам является задание диапазонов углов обработки. При этом обрабатывается лишь та часть поверхности, где угол между поверхностью и осью инструмента лежит в заданном диапазоне. Соответственно, при изменении ориентации детали, обработке будут подлежать другие области.

В интегрированных CAD/CAM-системах пользователь имеет возможность управлять не только технологическими парамет­рами, но и геометрией и топологией модели. Этот фактор имеет иногда решаю­щее значение. Например, необходимо произвести обработку с переменным остаточным припуском. CAM позволяет задать только постоянный припуск, но, используя CAD, можно модифицировать поверхности, получив же­лаемую геометрию детали с припуском, что решит данную задачу.

Аналогично и с прижимами, и с другими крепежными механизмами. Их дос­таточно добавить в модель и объявить поверхностями контроля, чтобы программа обошла их, не задев инструментом.

Одним из важнейших свойств CAD/CAM системы является адаптация к ста­ночному парку.

Рассмотрим традиционную схему построения CAD/CAM-системы, выполня­ющей фрезерную обработку (рис.3.1).

Условно обозначены:

• 3D — модуль объемного моделирования;

• 2D — модуль плоского моделирования, оформления чертежей;

• NC3 — модуль объемной механообработки (3х, 5х);

• NC2 — модуль плоской механообработки (2х, 2.5х, 4х).

Рис. 3.1. Схема построения CAD/CAM-системы, выполняющей фрезерную обработку: а) традиционная схема; б) схема с распределенными функциями

В интегрированных CAD/CAM-системах с распределен­ными функциями 2D выведен на уровень независимого модуля и является ядром системы для плоских задач. Таким образом, САПР может быть легкой и тяжелой интегри­рованной CAD/CAM-системой, потому что возможно существование самостоя­тельных вариантов.