Високоточният детайл започва с коректен чертеж, стабилна базова схема и технологичен процес, който може да поддържа зададените допуски. CAD/CAM системата определя геометрията и движението на инструмента, но не може да компенсира люфтове на машината, биене на шпиндела, слаба инструментална екипировка, температурни отклонения или неточен метод за измерване. Затова изборът на подходяща система зависи по-малко от марката и повече от конкретната детайл, машината и целия производствен процес.
Призматичен корпус с прецизни отвори изисква различен набор от CAM инструменти в сравнение с лопатка, импелер или пресформа със сложни повърхнини. Токарно-фрезова обработка добавя синхронизация на канали, прехвърляне между шпиндели и контрол на сблъсъци. Няма универсален софтуер, който да е най-добър за всички случаи, но няколко системи се използват редовно там, където са важни точната геометрия и предсказуемото движение на машината.
Какво CAM системата може и не може да направи за точността
Една от първите важни настройки е допускът при изчисляване на траекторията. CAD повърхнината се преобразува в поредица от движения, като изчислената траектория може да се отклонява от номиналната геометрия в рамките на зададения допуск. Твърде груб допуск оставя видими фасети и затруднява постигането на изискваната форма. Прекалено стриктна стойност може да създаде много голяма NC програма, съставена от кратки линейни сегменти, която някои системи за управление не могат да обработват без забавяне на подаването.
Изглаждането също влиза в общия бюджет на отклоненията. В документацията на Autodesk е посочено, че при включено изглаждане общият допуск на операцията е сумата от допуск за обработка и допуск за изглаждане. На практика две настройки по 0,01 мм не означават общо отклонение 0,01 мм. Те трябва да се избират заедно и да се проверяват след постпроцесиране. Подробно описание на тази зависимост има в официалната помощ на Fusion.
За чистова обработка са важни равномерният стъп, контролът на височината на гребена, посоката на рязане и плавността на движението на оста на инструмента. Рязките промени в въртящите се оси могат да предизвикат забавяне, спиране на място и оставяне на следи по повърхността. Добрата CAM система позволява контрол на наклона на инструмента и изглаждане на ориентацията му, но параметрите трябва да съответстват на кинематиката на конкретната машина.
Постпроцесорът и симулацията са по-важни от дълъг списък с функции
Привлекателната траектория в прозореца на CAM не е готова програма за машината. Постпроцесорът я превръща в команди за конкретната система за управление, като трябва правилно да обработва цикли, равнини, въртящи се оси, компенсации и ограничения на оборудването. Грешка на този етап може да промени движението, което програмистът е проверил на екрана.
За прости триизмерни операции често е достатъчна проверка на траекторията и симулация на отнемането на материал. При петосева и токарно-фрезова обработка е желателно да се моделират машината, инструментите, държачите, заготовката и приспособленията. Най-надеждният вариант е симулация по готовия NC код. Например NX CAM предлага G-code driven simulation: цифровият модел на машината следва командите от изходната програма, а не само вътрешната траектория на CAM. Siemens също предоставя машинни комплекти, които обединяват кинематика, постпроцесор и симулация; възможностите са описани на страницата за постпроцесиране и симулация на NX CAM.
Mastercam предлага три нива на проверка: Backplot показва движението на инструмента, Verify моделира отнемането на материал и потенциалните сблъсъци, а Machine Simulation отразява кинематиката на машината. В многоосевия модул има и контрол на оста на инструмента, проверка за зарези и контрол на сблъсъци. Тази комбинация е полезна, когато производството работи с различни машини и е необходимо да се адаптира процесът към конкретната конфигурация.
Fusion, Mastercam, NX и hyperMILL: силни страни на всяка система
Autodesk Fusion
Fusion е подходящ за малки и средни производства, които търсят интегрирана CAD/CAM среда за 2,5D, триизмерна обработка, стругови операции и част от многоосевите задачи. Програмистът може да контролира допуските, изглаждането, остатъчната обработка и модела на машината. Някои функции за сложна едновременна многоосева обработка са част от Manufacturing Extension, затова лицензът трябва да се проверява преди внедряване.
Системата е удобна за стартиране с високоточни детайли, ако предприятието разполага с проверен постпроцесор и не очаква, че малък допуск в CAM ще замени реалната настройка на машината. Особено внимание трябва да се обърне на броя точки и способността на системата за управление да поддържа подаване при плътна траектория.
Mastercam
Mastercam е предпочитана в производства с разнообразен парк от оборудване: от 2D и триизмерно фрезоване до едновременна петосева и токарно-фрезова обработка. Системата осигурява подробен контрол на схемата на обработка, поведението на оста на инструмента и предотвратяване на сблъсъци. Официалното описание на Mastercam Multiaxis посочва моделиране на отнемане на материал, проверка на препятствия и кинематична симулация.
За прецизно производство е важно да има специалисти за постпроцесори и поддръжка на машини. Разпространена система с доказана конфигурация понякога е по-практична от по-сложен продукт, за който няма кой да поддържа постпроцесорите и шаблоните за операции.
Siemens NX CAM
NX CAM е подходящ за сложни производствени вериги, където CAD моделът, подготовката на технологията, многоосевата обработка, измервателните цикли и цифровият модел на машината трябва да работят в една среда. Системата поддържа няколко нива на симулация, включително проверка на отнемането на материал и симулация на база изходния код. Това е особено полезно при скъпи заготовки, сложна кинематика и процеси, в които грешка, открита късно, струва скъпо.
Недостатък са високите разходи за внедряване и изискванията към подготовката на екипа. Закупуването на NX без конфигуриране на библиотеки с инструменти, постпроцесори, модели на машини и правила за работа няма да даде очаквания ефект.
hyperMILL
hyperMILL е насочен към сложни фрезови операции, петосеви повърхнини, пресформи, турбомашиностроене и детайли, при които качеството на повърхнината е тясно свързано с ориентацията на инструмента. В актуалната документация на OPEN MIND има режими за изчисление на високоточни повърхнини и средства за оптимизация на петосевото движение. Тази специализация е полезна за лопатки, импелери, дълбоки кухини и труднодостъпни участъци.
Изборът на hyperMILL е оправдан, когато предприятието действително използва тези възможности и е готово да поддържа точен модел на машината. За обикновени призматични детайли голяма част от специализираните инструменти може да остане неизползвана.
Точността се затваря с измерването
CAM изчислява номиналното движение; крайният размер се появява след контакт на инструмента с материала. В резултата влияят реалният диаметър на фрезата, издаването й, износването, твърдостта на заготовката, температурата и състоянието на машината. При стриктни допуски са полезни междинни измервания: привързване на заготовката с щуп, контрол на базите, проверка на критични размери и корекция на износването.
Измервателните цикли трябва да са съвместими със системата за управление и постпроцесора. Те не заместват контрола на координатна измервателна машина, но позволяват по-ранно откриване на изместване на заготовката, грешен инструмент или отклонение в размера. При серийно производство това помага за стабилизиране на процеса, а при единична скъпа заготовка – да се спре обработката преди грешката да стане необратима.
Как да изберем система за предприятието
Демонстрацията на CAD/CAM е най-добре да се направи с реална детайл и постпроцесор за машината, която ще го обработва. Подгответе модела, чертежа, концепцията за инструментална екипировка и списък с критични размери. Помолете доставчика да създаде чистова траектория, да генерира NC кода и да покаже симулация именно на изходната програма, а не само на изходната траектория.
- Какъв тип детайли съставляват основната работа: призматични, повърхностни, многоосеви или токарно-фрезови?
- Има ли готов и проверен постпроцесор за конкретната машина и система за управление?
- Моделира ли системата реалните граници на осите, държачите и приспособленията?
- Може ли да се провери движението по готовия NC код?
- Как се задават допускът на траекторията, изглаждането и височината на гребена?
- Поддържат ли се измервателни цикли и корекция на процеса?
- Кой ще поддържа постпроцесорите, библиотеките с инструменти и моделите на машините?
За някои производства разумният избор е Fusion с подготвен постпроцесор. Разнообразният парк и големият обем програмиране могат да насочат към Mastercam. NX CAM е подходящ за предприятия, които искат свързана цифрова производствена среда. hyperMILL е силен в сложна петосева обработка и чистова работа с повърхнини. Крайното решение зависи от тестовата детайл, качеството на постпроцесора и доколко екипът може да поддържа настроения процес.