6.6. Выбор cad/cam-системы

Цель этого материала состоит в том, чтобы помочь усвоить некоторые важные термины из области CAD/CAM-систем; а также лучше понять то, что вы хотите и то, что вы можете реально получить в результате внедрения на предприятии любой CAD/CAM-системы.

Три вопроса. Сначала остановимся на трех вопросах, которые Вы должны задать себе после ознакомления с любой CAD/CAM-системой:

1. Действительно ли CAD/CAM-система поможет мне в повседневной работе?

2. Допускает ли эта CAD/CAM-система модульное наращивание или изменение своих функций?

3. Соответствует ли стоимость CAD/CAM-системы увеличению производительности и качества, достигаемых в разумные сроки?

Если вы не сможете ответить положительно на эти вопросы, вероятно нужно отказаться от покупки и посмотреть в сторону поставщика другой CAD/CAM-истемы. Концепция модульности программного обеспечения сродни понятию модернизации компьютеров. Как правило, правильно спроектированный программный продукт удовлетворит основные потребности вашего предприятия (вопрос 1). Кроме того, хорошо спроектированная система предполагает наличие механизма выборочного обновления своих функций, вместо одного общего и дорогостоящего обновления всей программы (вопрос 2). Конечно, срок окупаемости программы (вопрос 3) варьируется в зависимости от бизнеса. Вы можете легко составить бизнес план по окупаемости CAD/CAM-системы.

Актуальный момент. Предположим, что ваш завод в настоящее время использует только токарное оборудование с ЧПУ. Тогда на текущий момент вы должны приобрести только ту часть САМ-системы, которая обеспечит вам автоматизацию именно токарной обработки. Но предположим то, что в течение года Вы планируете купить еще и токарный обрабатывающий центр. Тогда возникает вопрос. Сможете ли вы модернизировать закупленную вами САМ-систему до уровня подготовки управляющих программ для этого более сложного оборудования? Будут ли полностью востребованы вами все возможности закупленной САМ-системы или вы переплачиваете за ненужные вам функции? Таким образом, вы должны проанализировать потребности как текущего, так и будущего производства и только потом осуществить покупку той или иной программы.

Многозадачный режим Windows - в наши дни почти все программное обеспечение работает в среде Windows. Большинство САМ-программ уже имеет знакомый вам простой графический интерфейс, используемый другими программами в вашем офисе. Однако, остерегайтесь! Некоторые САМ-программы "полглащают" все ресурсы компьютера, загружая центральный процессор настолько, что препятствуют работе других программ в фоновом режиме. При выборе САМ-системы вы должны удостовериться в том, что она действительно допускает истинный многозадачный режим Windows (т.е. способность запускать множество процессов, каждый из которых будет способен выполняться "на заднем плане", в то время как вы работаете в активном режиме).

Ядро САМ-системы. Какими возможностями должно обладать "ядро" любой из САМ-систем? Импортирование модели детали. Сегодня вам вряд ли принесут кальку из конструкторского бюро. Новая работа появиться не на рабочем столе, а придет по сети в виде электронного файла в ваш компьютер. А это означает, что САМ-система должна иметь функции точного и аккуратного импортирования данных. Для выполнения этого условия, САМ-система должна иметь встроенный транслятор, предназначенный для чтения как нейтрального, так и специфического форматов файлов передачи данных от CAD-систем.

Нейтральные форматы: IGES и STEP. IGES транслятор весьма распространен в Северной Америке. Некоторые САМ-системы блестяще точно интерпретируют IGES-файлы. Это ценная особенность, называемая "flavoring", гарантирует, что Вы безошибочно импортируете файл с описанием детали или изделия, сделанный конструктором.

Следующая версия IGES или следующий шаг в стандартизации обмена данными в CAD/CAM-системах называется STEP (International STandard for the Exchange of Product Model Data). Начиная с 1983 г., Международный Комитет по Стандартизации (ISO) в Женеве вырабатывает новый глобальный стандарт для передачи информации в программных продуктах в течение всего производственного цикла проектирования и изготовления детали. В файле будут накапливаться не только данные о геометрии (например, кривые, поверхности, твердые тела), но и протоколы испытаний или исследований.

Специфические форматы данных. Файлы такого типа содержат полное описание данных о геометрии детали, поскольку используют внутренний формат баз данных CAD/CAM-системы. Однако каждая CAD/CAM-система имеет собственный формат баз, а, следовательно, и оригинальный формат файла обмена. Следовательно, для импорта таких данных из разных систем вам потребуются уже несколько программ-трансляторов. Причем вы должны учитывать еще и то, что новейшие версии импортирующих программ весьма дороги. Поэтому вы можете ожидать значительных затрат при их покупке у радостно встречающего вас продавца.

Поэтому при выборе CAD/CAM-системы будьте бдительны и требуйте включения в состав CAD/CAM-системы условно-бесплатных версий программ для импорта (трансляции) файлов универсальных форматов, применяющихся в автомобильной, авиационной или космической отраслей производства.

Заканчивая разговор о программах прямого импортирования, стоит упомянуть о новой технологии "one-step data transfer", в которой одним кликом мыши вы запросто импортируете CAD-файл в отдельно взятую САМ-систему.

Тесная связь автоматизированного проектирования и изготовления деталей. Хорошо спроектированная CAD/CAM-система обеспечивает пользователя функционалом, необходимым для проектирования изделий, поддерживая все уровни, начиная с концептуального и заканчивая эскизным проектированием. Но для нас более важна именно интеграция CAD и САМ-частей такой системы.

Проектирование. В настоящий момент любая, в том числе даже самая недорогая по стоимости САМ-система, должна иметь сегодня средства 3D-KapKacHoro проектирования , включая поддержку NURBS, а кроме того - аппарат быстрой закраски поверхностей, включая управление источником света; далее - динамическое вращение в пространстве, оконные операции, сечения и еще - быструю перерисовку чертежа при изменения вида. Компьютер, на которой эксплуатируется САМ-система, должен иметь видеокарту с аппаратной поддержкой стандарта OpenGI-для того, что бы обеспечить точное и быстрое, а также не мерцающее отображения вращения детали, состоящей из тысяч сегментов поверхностей, каждый из которых имеет свой цвет. Великолепная визуализация детали может "захватить" все внимание заказчиков и аппарата управления компании. Кроме того, большим плюсом при выборе САМ-системы будет иметь наличие в ней функций автоматического гладкого сопряжения поверхностей, сплайновых операций и т.п.

Твердые тела или поверхности? Твердотельные (solid) модели составлены из простых объектов типа цилиндр, конус, сфера, куб и содержат сведения не только о размерах детали, но и об объеме. Сегодня многие САМ-системы могут импортировать твердотельные модели деталей из CAD-систем, а затем, используя эти данные, сгенерировать соответствующие управляющие программы. Многие эксперты склонны утверждать, что твердотельные модели удобны для описания простых моделей, а модели, описанные на уровне поверхностей, оптимальны для описания сложных моделей. Таким образом, твердотельные модели очень полезны на концептуальной стадии проекта, но когда вы хотите обработать поверхность на станке с ЧПУ, лучше использовать 3D скульптурную модель.

Время на обучение. Станочники и их начальники знают, что время, потраченное на обучение, это потерянное время. И чем оно короче, тем меньше денег вы потеряете. Сегодня хорошая CAD/CAM-система должна быть одинаково эффективна как для эксперта, так и для новичка, снабжая последнего учебными пособиями или подсказками. В любой момент, нажимая на клавишу "Помощь", вы рассчитываете на то, что программное обеспечение должно обеспечить вывод исчерпывающей информации о том, что вы должны еще сделать для успешного завершения текущей операции. Сегодня уже стал стандартом механизм контекстно-чувствительной подсказки с гипертекстовыми переходами и ссылками. Некоторые поставщики предлагают покупателям именно электронный справочник, а не бумажный вариант документации. Другие поставщики предлагают встроенные аудиовизуальные компоненты, в результате пользователи могут рассматривать обучающие ролики, не закрывая основное окно с проектом. Наконец, многие CAD/CAM-приложения допускают доступ к обучающим материалам через Интернет.

"Продвинутое" программирование. Сегодня даже самые недорогие САМ-системы включают пополняемые и модифицируемые пользователем базы инструментов и материалов. "Продвинутая" система автоматизированного программирования для станков с ЧПУ предлагает пользователю автоматическое назначение скоростей подач и оборотов для выбранных их материалов и инструментов, основанное на алгоритмизации некоторого опыта и технологической практики. Конечно, технологи могут отменить или изменить автоматически назначенные параметры обработки, но с другой стороны некоторое время могут использовать их в целях проверки собственных знаний и опыта. Для эффективной работы технолога САМ-система должна иметь продвинутый GUI интерфейс, при помощи которого можно было бы быстро упорядочивать и изменять как путь движения инструмента, так и ассоциированные с ним технологические команды, а также команды постпроцессирования.

Если вы программируете обработку на станках с ЧПУ для группы однотипных деталей, то наверняка хотите иметь возможность копирования методов, параметров и стратегии обработки, а также их адаптации к новой слегка измененной геометрии детали. Эта опция сокращает время для подготовки к изготовлению "похожих" деталей. Когда ваша управляющая программа готова, вы должны получить также и распечатку листинга для наладки станка и циклограммы времени изготовления. Убедитесь, что эти отчеты могут быть легко экспортированы в популярные программы работы с электронными таблицами.

Если вы планируете изготавливать пресс-формы, то убедитесь в том, что выбранная вами САМ-система поддерживает такие операции.

Важные опции металлообработки. Существует масса весьма важных параметров, по которым можно составить мнение о САМ-системе, но их обзор выходит за рамки этой статьи. Однако, коротко вспомним о самых важных.

Предотвращение зареза (Gouge Avoidance). Завод вряд ли будет работать эффективно, если предварительная или чистовая обработка детали приведет к зарезам, т.е. съему излишней части контура детали. Поэтому для того, чтобы избежать подобных неприятностей, САМ-система должна включать как средства для верификации пути движения инструмента, так и базы данных с параметрами инструмента, приспособлений для крепления деталей и параметров станка. Проверьте безошибочность расчета траектории пути инструмента на сложных деталях, прежде чем поверить заявлению о том, что САМ-система правильно генерирует сколь угодно сложный путь движения инструмента, свободный от зарезов или перерезов.

Поддержка оригинального инструмента (Supported Tools). Сегодня САМ-системы не должны ограничивать технолога выбором только стандартизованного инструмента. Поскольку каждый инструмент имеет преимущества в обработке различных частей детали, САМ-системы должны поддерживать описание параметров произвольного инструмента и правильно рассчитать и исследовать полученную траекторию его движения.

Защита от плохо проработанных моделей (Edge Protection of Less-Than-Perfect Models). Некоторые САМ-системы автоматически генерируют код для обработки промежутков между двумя поверхностями. Это делает возможным проектирование поверхностей произвольной формы. Однако, такой метод нередко приводит к зарезам. Мне представляется, что необходимо применять более надежный метод, называемый "защита граней(ес1де protection)", который увязывает величину смещения инструмента и параметры каждой поверхности.

Подача для ускоренных перемещений (Feed-Between Moves). Большинство САМ-систем автоматически рассчитывает значительное число перемещений инструмента. После того как инструмент пришел в конец строки обхода поверхности, программное обеспечение должно решить, как переместится в начало следующей строчки. Некоторые САМ-системы действуют по "тупому" методу - подняться вверх и на быстром ходу переместиться в нужную точку. Но часто это приводит либо лишним подъемам по Z, либо столкновению с препятствиями(нео6ра6отанными частями заготовки) на быстром ходу.

Управление безопасным движением по Z (Scallop-Height Control). Для уменьшения рабочего времени обработки детали, САМ система должна оптимально подбирать безопасное перемещение по Z, принимая во внимание как высоту перемещения, заданную пользователем, так и рассчитывая возможность соударения с деталью на данной высоте.

Проверка похода и отхода инструмента (Gouge Checking of Lead-in and Lead-out Moves). Технолог нуждается в большом разнообразии схем подвода и отвода инструмента - по спирали, дуге, по трем координатам и т.п. для того, что бы плавно врезаться в металл, не вызвать поломки фрезы, "затяга" ее в деталь, отжима от детали и т.п. Убедитесь в том, что САМ-система обеспечивает вам множество средств программирования похода и отхода инструмента.

Обработка остатков (REST Machining). Это целиком связано с уровнем "интеллекта", заложенного в реализацию алгоритмов фрезерования САМ-системы. Умение САМ-системы точно "знать" сколько материала было снято в предыдущих циклах точения или фрезерования, может привести к ускорению обработки за счет более оптимизированной траектории получистового или чистового прохода.

Обработка вертикальных/плоских областей (Steep/Shallow Machining). Некоторые системы дают пользователю возможность программировать 3-х осевую обработку почти вертикальных или практически горизонтальных поверхностей детали. В этом случае, перемещения инструмента могут быть оптимизированы так, что бы сократить излишние холостые или ускоренные перемещения инструмента,

Интегрированная верификация УП (Integrated Toolpath Verification). Используя встроенное верификационное программное обеспечение, программист может вращать деталь на экране дисплея для того, что бы рассмотреть траекторию движения инструмента с каждой из интересующих его сторон. Это фактически устраняет потребность в отнимающих много времени пробных прогонах УП на станке (dry runs on the NC machine), а также ускоряет операции по запуску детали в производство. САМ-системы должны включать как минимум "легкую" 2/3-осевую верификацию пути движения инструмента. Большинство поставщиков САМ-систем допускают апгрейт своих систем, в том числе предоставляя модули 4/5-осевой верификации УП, но стоит это весьма не дешево.

Модули САМ-системы. Продавцы САМ-систем предлагают современные решения для поддержки 2, 3, 4 или 5-осевых станков с ЧПУ по весьма значительным ценам. Обычно, все решения, предлагаемые в САМ-системе нижнего ценового уровня, включаются в стоимость САМ-систем более высокого уровня. Но все же существующие САМ-системы весьма отличаются друг от друга, как по быстродействию, так и по "качеству" сгенерированного пути движения инструмента.

Поддержка токарного оборудования. Наименьшей по стоимости является поддержка двухкоординатного точения, как правило, поддерживающее грубое и чистовое точение плюс функции автоматизации нарезания резьбы. Обязательно поддерживается полностью настраиваемые пользователем функции точения, задание вылетов каждого инструмента, параметров холостого(ускороеного) хода, определение контура заготовки, а также верификация траектории по множеству параметров - соударение резца с деталью передней или задней частью, попытки зарезов на неограниченной траектории и т.п.

2/2.5 координатное фрезерование. Некоторые продавцы САМ-систем предлагают мощный пакет для 2.5-координатного фрезерования по цене, аналогичной пакету, автоматизирующему точение. Вы получаете: функции проектирования поверхностей, обработку карманов с препятствиями разной высоты по схемам спираль или зигзаг. Для достижения максимально эффективности (КПД) и минимального рабочего времени САМ-система должна автоматически подбирать минимально возможный безопасный подъем инструмента на обходе каждого препятствия при движении вдоль сложной поверхности всей детали.

3-х координатная обработка. Ваши технологи хотят иметь возможность выбора любого из методов обработки на любом доступном участке твердотельной или каркасной моделей детали. Здесь вам не обойтись без 3-х координатной обработки: автоматическая черновая и чистовая обработка с учетом Z-уровня, плоское (2.5D) фрезерование, фрезерование вдоль одной поверхности, фрезерование вдоль комбинации нескольких поверхностей, точное фрезерование тонкой фрезой(карандашное фрезерование), а также автоматическое 3D фрезерование карманов.

4/5-координатное фрезерование. Только небольшое число САМ-систем предоставляют средства для программирования действительно одновременной обработки по 4 или 5-координатам. Исследуйте реализацию 5-ти координатного фрезерования, где должны быть решены вопросы контурного фрезерования, поддержания нормали к поверхности, дробления и удаления стружки и полного контроля за углом наклона инструмента.

Фрезерование/Точение. Применение станков, допускающих одновременное фрезерование и точение, может привести к значительному росту производительности. Для многих случаев достаточно двухмерного точения и фрезерования, но если речь идет об обработки зубчатых колес, вы будете нуждаться в 3-4 координатном фрезеровании.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каким образом вводится информация в модуль бухгалтерского учета в производственных интегрированных системах?

2. Чем отличаются методы планирования производственных процессов для дискретного повторного производства и производства на заказ?

3. В каких случаях оправдывает себя технология клиент-сервер при построении интегрированных систем?

ТЕСТ 6.

Из предложенных Вам ответов на данный вопрос выберите правильный.

6.1. Какая система позволяет использовать гибкие стратегии черновой и чистовой обработки?

а) Любая производственная интегрированная система.

б) Система многокоординатной механообработки.

в) Производственные интегрированные системы, включающие модуль проектирования пресс–форм.

г) Производственные интегрированные системы, включающие прямой интерфейс для обмена данными с другими системами.

6.2. В каких целях используется пакет Powerlnspect?

а) Данный пакет используется для создания сложных пространственных моделей по физическим прототипам.

б) Он предназначен для оперативного контроля точности изготовления деталей и/или инструментальной оснастки (прототипов, мастер-моделей, электродов, пресс-форм) путем сравнения их с исходной компьютерной моделью.

в) Он предназначен для генерации объемного рельефа по плоскому рисунку.

г) С его помощью можно создавать рельефные формы путем вращения, протягивания и поворота контуров, а также комбинирования объемных рельефов.

6.3. Какой программный пакет в настоящее время является стандартом для графических систем, работающих на персональных компьютерах?

а) AutoCAD Designer.

б) AutoCAD.

в) AutoSurf.

г) Autodesk Mechanical Desktop.

6.4. Почему производственные интегрированные системы по многим параметрам значительно более жесткие, чем финансово-управленческие?

а) Это связано с необходимостью учета ряда дополнительных факторов.

б) Вследствие сложности программного обеспечения

в) Производственные интегрированные системы, в отличие от финансово–управленческих, функционируют почти в реальном масштабе времени.

г) Ввиду осуществления управления разнообразными техническими устройствами.

6.5. Какие функции выполняют в первую очередь производственные интегрированные системы?

а) Эти системы, в первую очередь, выполняют функции учета производственных запасов.

б) Эти системы, в первую очередь, выполняют функции контроля поставок материалов.

в) Эти системы, в первую очередь, выполняют функции управления и планирования производственного процесса.

г) Эти системы, в первую очередь, выполняют функции прогнозирования цен на рынке на выпускаемую продукцию.