Korcz, Komputerowe wspomaganie procesów wytwarzania.pdf

ScientificBulletinofChełm

SectionofMathematicsand

ComputerScience

No.1/2009

KOMPUTEROWEWSPOMAGANIE

PROCESÓWWYTWARZANIACAM

ANNAKORCZ

PolitechnikaRzeszowska

Streszczenie.Wartykuleomówionezostaływspomaganekomputerowoprocesywy-

twarzaniaCAM,ichfunkcje,cechyorazzastosowanie,atak»eichintegracjazsyste-

mamiwspomagaj¡cymiprojektowanieczyliCAD.

W pocz¡tkach rozwoju techniki NC programy dla maszyn numerycznie sterowanych

były przygotowywane w oddaleniu od stanowisk i linii produkcyjnych w ramach przy-

gotowania procesu produkcyjnego. W zale»no±ci od zło»ono±ci konstrukcyjnej cz¦±ci ob-

rabianych obrabiarki programowano r¦cznie (DIN 66025; odpowiednik polski PN-93/M-

42030), b¡d¹ maszynowo (ze wspomaganiem komputerowym). Szybki post¦p w dziedzi-

nie mikroelektroniki spowodował opracowanie sterowania CNC poł¡czonego magistral¡

danych z komputerem nadrz¦dnym (tryb DNC, komputer DNC, cz¦sto bywa nazywany

serwerem plikowym File-Server, który przechowuje programy NC, administruje nimi,

przesyła do obrabiarki i kontroluje prac¦ tego podsystemu). Od lat siedemdziesi¡tych

mamy do czynienia z ci¡głym wzrostem mo»liwo±ci zastosowania komputerów w pracach

rozwojowych i konstrukcyjnych (systemy CAD) [1].

Ł¡cz¡c in»ynierskie czynno±ci w obszarze zarówno CAD , jak i CAP , jako wst¦pne

przygotowanie produkcji, mówi si¦ o CAE (Computer Aided Engineering) . Poł¡cze-

nie wreszcie obszarów komputerowo wspartego konstruowania, przygotowania produkcji

i wła±ciwego wytwarzania traktuje si¦ jako rdze« systemu CIM (Computer Integrated

Manufacturing) i okre±la jako CAD/CAM [1].

1.Wprowadzenie

Komputerowe wspomaganie wytwarzania, czyli CAM (ang. Computer Aided Manufa-

cturing) , to system komputerowy, który ma za zadanie integracj¦ fazy projektowania

i wytwarzania. Jest to jeden z elementów zintegrowanego wspomagania wytwarzania

(ang. Computer Integrated Manufacturing, CIM) . System CIM obejmuje wszystkie kom-

puterowo wspomagane działania zwi¡zane z wytwarzaniem, pocz¡wszy od konstruowa-

nia, przez produkcj¦, na kontroli jako±ci ko«cz¡c (Rys. 1). Cech¡ charakterystyczn¡

systemu CAM jest przetwarzanie obiektów (modeli) powstałych w wyniku modelowania

komputerowego 2D/3D (aczkolwiek modeler mo»e, ale nie musi, by¢ cz¦±ci¡ składow¡

ANNAKORCZ

programu CAM) na instrukcje maszynowe, dokładniej ujmuj¡c na instrukcje steruj¡-

ce pozycj¡ narz¦dzia obróbczego, maszyny sterowane numerycznie NC i CNC, które

umo»liwiaj¡ wytwarzanie elementów [1,2,3].

Rysunek1.Komputerowo zintegrowane wytwarzanie CIM. Planowanie

w przedsi¦biorstwie; [1]

Oprogramowanie CAM ma na celu ułatwienie projektowania procesów technologicz-

nych. Systemy CAM u»ywane s¡ głównie przez in»ynierów mechaników. Obecnie słu»¡

one głównie do generowania oraz tworzenia programów na maszyny CNC. Pocz¡tkowo,

gdy obrabiarki CNC były proste, obrabiały zaledwie w 2 czy 3 osiach, programy mo»na

było pisa¢ r¦cznie, jednak z czasem maszyny stawały si¦ coraz bardziej nowoczesne i mo-

gły obrabia¢ coraz bardziej zło»one kształty i dla przyspieszenia procesu pisania progra-

mów zacz¦to wykorzystywa¢ wła±nie oprogramowanie CAM. Budowa programu CAM

jest podobna do CAD jednak zamiast rozbudowanego modułu modelowania zawiera

moduł procesów. Oczywi±cie zamiast modelowa¢ w programie CAM mo»na importowa¢

KOMPUTEROWEWSPOMAGANIEPROCESÓWWYTWARZANIACAM 71

model obrabianego detali z systemu CAD i na nim dokonywa¢ dalszej komputerowej

obróbki [1,2,3].

Jednak nie do ko«ca jest to takie proste poniewa» zanim powstanie program na maszy-

n¦ CNC trzeba stworzy¢ baz¦ programu zawieraj¡c¡ informacje odno±nie samej maszy-

ny, narz¦dzi i parametrów pracy. Przy dobrze zdeﬁniowanej bazie program sam potraﬁ

dobra¢ optymalne narz¦dzia i warunki pracy. CAM zawiera równie» symulator, dzi¦ki

któremu mo»emy zobaczy¢ cały proces obróbki na ekranie monitora oraz sprawdzi¢ czy

przypadkiem nie b¦dzie kolizji narz¦dzia z obrabianym detalem czy wyposa»eniem ma-

szyny. Nast¦pnie program generuje G-kod zrozumiały dla konkretnej obrabiarki, która

nast¦pnie realizuje proces obróbki [1,2,3].

2.OprogramowanieCAM

Ró»norodno±¢ programów jest wielka. Wybieraj¡c odpowiedni program nale»y kiero-

wa¢ si¦ tym, do czego b¦dziemy go stosowa¢, do jakiej obróbki, co b¦dziemy obrabia¢,

w jakiej bran»y, itp. Nale»y jednak pami¦ta¢, i» »aden z tych programów nie zast¡pi

wiedzy i praktyki in»yniera, poniewa» mamy do czynienia tylko z programami sztywno

realizuj¡cymi zadane operacje. Cała trudno±¢ polega na wła±ciwym zadaniu operacji

w celu efektywnego wykorzystania oprogramowania oraz przeło»eniu otrzymanych wy-

ników na rzeczywiste dane. Dlatego, mimo symulowania wypadków na komputerze, i tak

najwa»niejszy jest zwykły crash test. Wynika to z faktu, i» pomimo coraz wi¦kszym mo-

cy komputerów oraz wzrostu jako±ci oprogramowanie, niestety nie jest mo»liwe zebra-

nie pod uwag¦ wszystkich okoliczno±ci wyst¦puj¡cych w modelowanym procesie. Pewne

zdarzenia s¡ nieprzewidywalne, a oprogramowanie, dzi¦ki swoim procedurom i pewnym

zaprogramowanym algorytmom, mo»e jedynie stworzy¢ najbardziej prawdopodobny sce-

nariusz. Poni»ej podano opis wybranych programów CAM [2].

Przykłady oprogramowania:

- ADEM,

- AlphaCAM,

- CATIA,

- Cadwork 3DCAD/CAM,

- DELCAM,

- EdgeCAM,

- Radan,

- Esprit,

- GibbsCAM,

- MasterCAM,

- Pro Engineer,

- SolidCAM,

- MTS,

- SolidWorks,

- SurfCAM,

- Unigraphics,

- Work Nc,

- TopSolid’CAM,

- SprutCAM,

- Lantek Expert Cut/Punch.

ANNAKORCZ

ADEM (Automated Design, Engineering, Manufacturing) to zaawansowany system

typu CAD/CAM/CAPP produkowany przez rosyjsk¡ ﬁrm¦ o takiej samej nazwie. ADEM

jest ju» od lat stosowany w wielu gał¦ziach przemysłu, głównie przez ﬁrmy produku-

j¡ce militaria, jak równie» ﬁrmy lotnicze oraz zwi¡zane z przemysłem kosmicznym. Do

niedawna system znany i rozpowszechniany był tylko na terenie Rosji. Obecnie jest do-

st¦pny w całej Europie oraz w Azji. Obecna wersja (8.1) jest pierwsz¡ spolszczon¡ wersj¡

systemu [2].

AlphaCAM jest wszechstronnym systemem CAD/CAM przeznaczonym do obrób-

ki CNC drewna, metalu lub kamienia (głównie u»ywany w bran»y drzewnej). System

AlphaCAM do obróbki metalu zawiera pakiet modułów do frezowania, toczenia i wyci-

nania drutem (WEDM - słu»y do opracowania precyzyjnego 2- lub 4-osiowego elektoro-

erozyjnego wycinania drutem). W przypadku obróbki drewna program ten pozwala na

przygotowanie produkcji od zwykłego 2-osiowego wycinania do skomplikowanych cz¦±ci

wykonywanych w 5-osiach. System ten posiada równie» moduły do wycinania laserem,

plazm¡, palnikiem lub strumieniem wody. Producentem jest Planit Holdings Limited.

Wył¡cznym dostawc¡ programu jest ﬁrma CNS Solutions z Warszawy [4].

CATIA to zintegrowany system CAD/CAM/CAE/FEM. CATIA jest produktem

ﬁrmy Dassault Systemes. System powstał w latach 70. XX wieku pod nazw¡ CATI.

W roku 1999, po przej¦ciu Euclida, powstała jego nowoczesna wersja (CATIA v5). Od

pocz¡tku swojego istnienia system ten był zwi¡zany z przemysłem lotniczym. CATIA to

zaawansowany system wspomagania prac in»ynierskich w przemy±le lotniczym, samo-

chodowym, stoczniowym, maszynowym, sprz¦tu AGD, energetycznym, produkcji form

wtryskowych i wielu innych. Oprócz funkcji CAx system oferuje narz¦dzia PDM/PLM

(SmarTeam, Enovia) pozwalaj¡ce na zarz¡dzenie produktem (tworzeniem, rozwojem,

dokumentacj¡, cyklem »ycia, itd.). Najnowszym wydaniem serii 5 jest v5r19, która jest

w pełni kompatybilna z Microsoft Windows Vista. Dost¦pna jest równie» wersja v6r2009,

która jest kompleksowo zmodernizowanym oprogramowaniem. CATIA v5 jest dost¦pna

dla systemów operacyjnych: AIX, HP-UX, Solaris, Windows XP [2].

Cadwork3DCAD/CAM powstał w 1980 roku i jest programem 3D-CAD/CAM

do projektowania konstrukcji drewnianych. Swoj¡ innowacyjno±¢ zawdzi¦cza ±rodowisku

pracy, dostosowanemu do wymaga« projektowania konstrukcji drewnianych. Program

współpracuje z maszynami CNC do obróbki drewna. Zastosowanie programu to: kon-

strukcje drewniane, lamele, konstrukcje »elbetowe, drogi, ulice, autostrady, kartograﬁa.

Producentem tego oprogramowania jest ﬁrma Cadwork Informatik CI AG [5].

DELCAM to produkt ﬁrmy Delcam plc (Birmingham - Wielka Brytania). Delcam

jest w pełni zintegrowanym systemem CAD/CAM projektowania technologii i konstruk-

cji, pracuj¡cym w ±rodowisku Microsoft Windows. Główni u»ytkownicy systemu Delcam

s¡ bran»e: motoryzacyjna, lotnicza, kosmiczna, przetwórstwa tworzyw sztucznych i gu-

my, ceramiczna. Głownie jest on u»ywany w obróbce prac artystycznych [6].

EdgeCAM nale»y do grupy programów CAM do komputerowego wspomagania wy-

twarzania, który umo»liwia programowanie obrabiarek sterowanych numerycznie ł¡cznie

z obróbk¡ HSM (High Speed Machining) : frezarek 2.5, 3, 4, 5 osiowych, tokarek 2, 4 osio-

wych wraz z obsług¡ osi C&Y&B oraz podwrzecion, wycinarek drutowych 2, 4 osiowych.

Producentem programu jest angielska ﬁrma Pathtrace, obecna na rynku oprogramowa-

nia od 1983 roku, która wchodzi w skład korporacji Planit. Główne bran»e u»ycia to:

produkcja maszyn, obróbka form, motoryzacja, lotnictwo. Wersja EdgeCAM 12 po pol-

sku [7].

KOMPUTEROWEWSPOMAGANIEPROCESÓWWYTWARZANIACAM 73

Radan to system CAD/CAM przeznaczony głównie do obróbki elementów blasza-

nych. Dostarcza innowacyjne rozwi¡zania wykorzystywane do projektowania 2D i 3D,

obróbki oraz kontroli produkcji komponentów i produktów wytwarzanych z arkuszy

blach. Generalnym dystrybutorem tego oprogramowania w Polsce jest ﬁrma Nicom [8].

System Esprit jest jednym z produktów ﬁrmy DP Technology. U»ywany jest do pro-

dukcji modeli, prototypów, form wtryskowych i odlewniczych oraz form do arkuszy, jak

równie» nadaje si¦ do programowania CAD/CAM dla maszyn elektroerozyjnych druto-

wych. Program ten zawiera pakiet modułów, np. moduł frezarski dla obróbki 2-5 osi,

moduł tokarski dla obróbki 2-22 osi, moduł frezarsko-tokarski dla obróbki 2-5 osi, mo-

duł dla obróbki elektroerozyjnej WEDM 2-5 osi oraz zautomatyzowany, łatwy w u»yciu,

solidny i wydajny 3 i 5-osiowy system CAM przeznaczony do wspomagania produkcji

form wtryskowych i odlewniczych [9].

GibbsCAM to system komputerowego wspomagania wytwarzania (CAM), przezna-

czony do projektowania i symulacji obróbki skrawaniem na komputerach osobistych

(PC). GibbsCAM tworzy zoptymalizowane programy na obrabiarki CNC. Program zo-

stał opracowany przez Gibbs and Associates (Moorpark, CA) [10].

MasterCAM jest opracowywany od 1984 roku przez ﬁrm¦ CNC Software inc. w USA.

Mastercam Art nadaje si¦ szczególnie do zastosowa« artystycznych w projektowaniu

i produkcji wielu gał¦zi przemysłu, jak np.: przemysł drzewny (grawerstwo, meblarstwo,

stolarstwo), przemysł metalowy (wytwarzanie elektrod, wytwarzanie form, budowa pro-

totypów, jubilerstwo) i inne (tłoczenie papieru, mennica, rze¹biarstwo, produkcja zaba-

wek) [11].

Pro/ENGINEER (ProEngineer, ProE, Pro/E) to w pełni parametryczny zintegro-

wany system CAD/CAM/CAE/PDM/PLM, szeroko rozpowszechniony w bran»y moto-

ryzacyjnej. Głównie jest on u»ywany do konstrukcji narz¦dzi (formy wtryskowe, tłoczni-

ki, wykrojniki) oraz do wszelkiego rodzaju konstrukcji. Producentem jest ameryka«ska

ﬁrma PTC (Parametric Technology Corporation, PMTC) [2].

SolidCAM to oprogramowanie CAM do programowania obrabiarek CNC. Program

ten posiada postprocesor generuj¡cy G-kod na obrabiarki CNC. U»ywany w takich bran-

»ach jak: motoryzacyjnej, w medycynie, odlewnictwie, elektronice, kosmonautyce, itp.

Program wspiera wszystkie aspekty obróbki: wykonywanie otworów, frezowanie 2-osiowe,

frezowanie 3-osiowe, frezowanie 4-osiowe, 5-osiowe pozycjonowanie, ci¡głe frezowanie

5-osiowe, obróbk¦ HSC, toczenie, toczenie z frezowaniem oraz obróbki EDM. Oto kilka

z bardziej zaawansowanych i charakterystycznych operacji obsługiwanych przez Solid-

CAM: automatyczne ustawienie układu odniesienia, operacja kroku w bok 3D, frezowa-

nie trochoidalne, zgrubne frezowanie wgł¦bne, uwzgl¦dnianie oprawek narz¦dzia w wy-

krywaniu kolizji, wsparcie dla toczenia z frezowaniem oraz pełne wykorzystanie obróbki

resztki materiału [12].

Chocia» nie ma obrabiarek sterowanych w systemie MTS, to jednak ta niemiecka ﬁr-

ma stworzyła swój własny dialekt programowania. MTS to system CAD/CAM z mo»-

liwo±ci¡ r¦cznego programowania NC, symulacji obróbki oraz mierzenia wykonanego

hipotetycznie przedmiotu. Zmierzy¢ mo»na nawet teoretyczn¡ chropowato±¢ przedmio-

tu. System MTS ma ogromn¡ ilo±¢ postprocesorów, to znaczy aplikacji tłumacz¡cych

programy NC z jednego j¦zyka na drugi. Firma MTS-Mathematisch Technische Softwa-

re - Entwicklung GmbH dostarcza to oprogramowanie dydaktyczne przeznaczone do

zastosowania w szkolnictwie zawodowym [13].

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: