Vysokopresný diel začína spoľahlivou výkresovou dokumentáciou, stabilným základom a jasnou technológiou obrábania. CAD/CAM systém určuje geometriu a dráhu nástroja, no sám o sebe nedokáže kompenzovať vôľu stroja, vychýlenie vretena, slabé upnutie, teplotné posuny ani chyby merania. Preto má zmysel výber softvéru viazať na konkrétny diel, stroj a celý výrobný proces.
Pre prizmický diel s presnými otvormi postačuje základná sada CAM nástrojov. Čepeľ, impeler alebo lisovacia forma so zložitými povrchmi vyžadujú iné nároky. Sústružno-frézovaný diel pridáva synchronizáciu kanálov, prenos medzi vretenami a kontrolu kolízií. Univerzálny víťaz v týchto úlohách neexistuje, hoci niekoľko systémov sa pravidelne používa tam, kde je rozhodujúca presná geometria a predvídateľný pohyb stroja.
Čo CAM naozaj ovplyvňuje presnosť
Prvou dôležitou nastavenou hodnotou je tolerancia výpočtu dráhy nástroja. Povrch CAD modelu sa prevedie na súbor pohybov a výsledná dráha sa môže od nominálu odchýliť v rámci zadanej hranice. Príliš hrubé nastavenie zanechá viditeľné fazetovanie a komplikuje dosiahnutie požadovaného tvaru. Príliš nízka hodnota zase vytvorí veľmi veľký NC súbor z krátkych segmentov, ktorý nie každý CNC riadiaci systém zvládne spracovať bez spomalenia posuvu.
Vyhladzovanie tiež patrí do celkového rozpočtu odchýlok. V dokumentácii Autodesk je uvedené, že pri zapnutom filtri je celková tolerancia operácie súčtom tolerancie obrábania a tolerancie vyhladzovania. Praktický dôsledok je, že dve hodnoty po 0,01 mm neznamenajú konečnú odchýlku 0,01 mm. Nastavenia je potrebné voliť spoločne a overiť po postprocesovaní. Podrobný popis tejto závislosti nájdete v oficiálnej nápovede Fusion.
Pre dokončovacie obrábanie je dôležitý rovnomerný krok, kontrola výšky fazety, smer rezu a plynulosť zmeny osi nástroja. Náhle pohyby rotačných osí môžu spôsobiť spomalenie, zastavenie v bode a lokálnu stopu na povrchu. Kvalitný CAM systém umožňuje riadiť náklon nástroja a vyhladzovať jeho orientáciu, avšak parametre musia zodpovedať kinematike konkrétneho stroja.
Postprocesor a simulácia sú dôležitejšie než dlhý zoznam funkcií
Príťažlivá dráha v CAM okne ešte nie je program pre stroj. Postprocesor ju prevedie na príkazy pre konkrétny riadiaci systém, pričom správne spracuje cykly, roviny, rotačné osi, korekcie a obmedzenia stroja. Chyba v tejto fáze môže zmeniť pohyb, ktorý programátor overoval na obrazovke.
Pri jednoduchom trojosovom obrábaní často stačí kontrola dráhy a simulácia odoberania materiálu. Pri päťosovom a sústružno-frézovacom obrábaní je vhodné modelovať stroj, nástroje, upínadlá, polotovar a prípravky. Najspoľahlivejšia je simulácia podľa hotového NC kódu. Napríklad NX CAM podporuje simuláciu riadenú G-kódom: digitálny model stroja sa pohybuje podľa príkazov výstupného programu, nie len podľa vnútornej dráhy CAM. Siemens tiež ponúka strojové balíky, ktoré spájajú kinematiku, postprocesor a simuláciu; možnosti sú popísané na stránke NX CAM.
Mastercam má tri úrovne kontroly: Backplot zobrazuje polohu nástroja, Verify simuluje odoberanie materiálu a možné kolízie, a Machine Simulation zohľadňuje kinematiku stroja. V multiosovom module sú dostupné aj riadenie osi nástroja, kontrola zárezov a kontrola kolízií. Táto kombinácia je užitočná v dielňach s rôznymi strojmi, kde je potrebné prispôsobiť proces konkrétnej konfigurácii.
Fusion, Mastercam, NX a hyperMILL: silné stránky jednotlivých systémov
Autodesk Fusion
Fusion vyhovuje malým a stredným výrobám, ktoré potrebujú jednotné CAD/CAM prostredie pre 2,5D, trojosové obrábanie, sústruženie a časť multiosových úloh. Programátor môže riadiť toleranciu, vyhladzovanie, zvyškové obrábanie a model stroja. Pre náročnejšie súčasné multiosové obrábanie sú niektoré funkcie súčasťou Manufacturing Extension, preto je potrebné pred nasadením overiť licenčný balík.
Systém je vhodný na začiatok práce s vysokopresnými dielmi, ak má firma overený postprocesor a neočakáva, že extrémne nízka tolerancia CAM nahradí nastavenie stroja. Osobitnú pozornosť treba venovať počtu bodov a schopnosti riadiacej jednotky čítať hustú dráhu pri zadanej rýchlosti posuvu.
Mastercam
Mastercam často volia firmy s rôznorodým strojovým parkom: od 2D a trojosového frézovania po súčasné päťosové a sústružno-frézovacie stroje. Systém umožňuje detailnú kontrolu vzoru prejazdov, osi nástroja a prevenciu kolízií. Oficiálny popis Mastercam Multiaxis zvlášť zdôrazňuje simuláciu odoberania materiálu, kontrolu prekážok a kinematickú simuláciu stroja.
Pre presnú výrobu je dôležitý prístup k špecialistom na postprocesory a podporu strojov. Rozšírený systém s overenou konfiguráciou môže byť praktickejší než zložitejší produkt, ktorý vo firme nikto nedokáže udržiavať.
Siemens NX CAM
NX CAM sa hodí do zložitých výrobných reťazcov, kde CAD model, príprava technológie, multiosové obrábanie, meracie cykly a digitálny model stroja musia spolupracovať v jednom prostredí. Systém podporuje rôzne úrovne simulácie vrátane kontroly odoberania materiálu a pohybu podľa výstupného kódu. Tento prístup je obzvlášť užitočný pri drahých polotovaroch, zložitej kinematike a procesoch, kde by neskoré odhalenie chyby stálo veľa.
Na druhej strane sú tu náklady na implementáciu a potreba kvalifikovaného tímu. Nákup NX bez nastavenia knižníc nástrojov, postprocesorov, modelov strojov a pracovných pravidiel neprinesie očakávaný efekt.
hyperMILL
hyperMILL je zameraný na náročné frézovanie, päťosové povrchy, formy, turbostroje a diely, kde kvalita povrchu úzko súvisí s orientáciou nástroja. V aktuálnej dokumentácii OPEN MIND sú režimy výpočtu pre vysokopresné povrchy a nástroje na optimalizáciu päťosového pohybu. Táto špecializácia je užitočná pre čepele, impelery, hlboké dutiny a ťažko prístupné miesta.
Výber hyperMILL je opodstatnený, ak firma skutočne využíva tieto možnosti a je pripravená udržiavať presný model stroja. Pre bežné prizmatické diely môže veľká časť špecializovaných nástrojov ostať nevyužitá.
Presnosť uzatvára meranie
CAM počíta nominálny pohyb; výsledný rozmer sa objaví až po kontakte nástroja s materiálom. Do výsledku vstupujú skutočný priemer frézy, jej vyčnievanie, opotrebenie, tuhosť polotovaru, teplota a stav stroja. Pri prísnych toleranciách sú užitočné medzimerania: naviazanie polotovaru sondou, kontrola základov, overenie kritických rozmerov a korekcia opotrebenia.
Meracie cykly musia byť zosúladené s riadiacim systémom a postprocesorom. Nenahrádzajú kontrolu na súradnicovej meracej linke, ale umožňujú skôr odhaliť posun polotovaru, chybu nástroja alebo odchýlku rozmeru. Pri sériovej výrobe pomáhajú stabilizovať proces, pri jedinom drahom polotovare môžu zastaviť obrábanie pred nevratnou chybou.
Ako vybrať systém pre firmu
Ukážku CAD/CAM je najlepšie robiť na vlastnom diele a postprocesore pre reálny stroj. Pripravte model, výkres, upínanie a zoznam kritických rozmerov. Požiadajte dodávateľa o vytvorenie dokončovacej dráhy, vygenerovanie NC kódu a zobrazenie simulácie práve výstupného programu.
- Aké typy dielov tvoria hlavnú výrobu: prizmické, povrchové, multiosové alebo sústružno-frézované?
- Existuje overený postprocesor pre konkrétny stroj a riadiaci systém?
- Modeluje systém reálne limity osí, upínadlá a prípravky?
- Je možné overiť pohyb podľa hotového NC kódu?
- Ako sa nastavuje tolerancia dráhy, vyhladzovanie a výška fazety?
- Podporujú sa meracie cykly a korekcia procesu?
- Kto bude udržiavať postprocesory, knižnice nástrojov a modely strojov?
Pre časť výrobných podnikov bude rozumnou voľbou Fusion s pripraveným postprocesorom. Rôznorodý strojový park a veľký objem programovania môžu smerovať k Mastercam. NX CAM je vhodný pre firmy, ktoré potrebujú prepojené digitálne výrobné prostredie. hyperMILL má silné postavenie v náročnom päťosovom obrábaní a dokončovaní povrchov. Konečné rozhodnutie závisí od testovacieho dielu, kvality postprocesora a schopnosti tímu udržiavať nastavený proces.