2005.11.07.
CAM alapjai
1
CAM ALAPJAI
Dr. Markos Sándor & Dr. Boór Ferenc BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
2
Megmunkálási igények Marás (sík, zseb, horony, kontúr, felület, menet, maradék…) Szikraforgácsolás (tömb, huzal, bolygó) Köszörülés (sík, henger, horony, menet, ...) Polírozás Felületkikészítés (szemcseszórás, “bőrözés” ) Bevonatolás
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
3
Gyártási (megmunkálási) típus sorrendterv
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
Technológiai tervezés szintjei és feladatai
Termékmodell
4
Előgyártmány Gyártási modell
FELHASZNÁLÓI FELÜLET
Dialógus
Leíró nyelv
Modell
Feldolgozó - Processzor Szerszámgép, Készülék
Sorrend tervezés
Megmunkálási módok hozzárendelése Bázisfelületek kijelölése Szerszámgépek, készülékek választása Műveletek behatárolása, sorrendje, közbenső állapotok meghatározása
Szerszám
Művelet tervezés
Forgácsolási paraméterek
Műveletelem tervezés
Leválasztási terv Szerszámválasztás, elrendezés Műveletelemek sorrendje, összevonása, bontása Szerszám mozgáspálya tervezés Forgácsolási paraméterek meghat.
CL Data
Illesztő – Posztprocesszor Vezérlés
Illesztés
Tényleges gyártóberendezés tulajdonságainak figyelembe vétele
NC gép BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
5
CAM RENDSZEREK ESPRIT
CAMWORKS
SURFCAM
SOLIDCAM
DELCAM
FEATURECAM MASTERCAM TEBIS
HYPERMILL EDGECAM
WORKNC
EZCAM
ALPHACAM
CIMATRON
GEOPACK MAZACAM ALASKACAM
VISICAM
TOPCAM
XNC
GIBBS BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
6
2-3D-s hibrid modellezés ¾
Felület- és testmodellező alaprendszer
¾
Egyesíti a felület- és testmodellezés előnyeit
¾
Speciális modulok, például szerszámtervezők számára Szerszámház tervezés: „Mold maker” Elektróda tervezés: „Electrode” Összeállítás: „Assembly” 2D-s rajzolás: „Draft”
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
7
ArtCAM: Művészeti gravírozás, domborművek (relief)
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
8
CAM felépítés (struktúra), fejlesztési törekvések CAM feladatok bővülése Alakzat/Sajátosság (Feature) alapú szerszámpálya tervezés Modell, NC program asszociativitás Test/Térbeli (Solid) megmunkálás Maradék nagyolás HSM szerszámpályák Pálya optimálás, (Technológiai adatok) Ellenőrzési funkció bővülése
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
9
CAM modulok NC megmunkálás programozása Í esztergálás (turning) Í marás (milling) Í huzal szikraforgácsolás (wire) Í lemezmegmunkálás (punch) Í lézer sugaras megmunkálás (laser beam) Í vízsugaras vágás (water jet) Í prototípus gyártás (rapid prototyping) Í mérés (measure) Í…
NC megmunkálás kiszolgálása Í alkatrész modellezés Í DNC kommunikáció Í posztprocesszor generátor Í programellenőrzés Í munkadarab anyagadatbázis Í szerszám adatbázis Í szerszámtervezés támogatás Í elektróda tervezés Í munkafolyamat (projekt)
menedzselés Í…
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
10
Marás 2, 3, 5D
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
11
Huzalelektródás szikraforgácsolás Energia forrás
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
12
CAM folyamat Beolvasás, Transzport Ê Konvertálás (IGES, SAT, VDA-FS….) Ê Felületek javítása, kiegészítése, módosítása Ê Gép leírása (DNC), Poszt-processzor generálás Ê Modell anyagának megadása (anyagadatbázis) Ê Műveletek, műveletelemek sorrendje Ê Szerszám leírása, kiválasztása Ê Technológiai követelmények (megközelítés, belépés, korrekció, …, kilépés) Ê Szerszámpálya generálás (2D, 3D,..5D ) Ê
Ê
Ê
Szerszámpálya editálás
(Transzformációk, kivágás, összekötés, új sorrend) Szerszámpálya ellenőrzés
(Ütközésvizsgálat, szimuláció)
Posztprocesszálás Ê Méretellenőrzés kiszolgálása Ê Dokumentálás Ê Archiválás Ê
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
13
Digitalizálás, másolás, rekonstrukció
A felület folt letapogatása választott stratégia szerint
A mért pontok: - tapintógömb középpont koordináták - normális meghatározása csak bizonyos esetekben BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
14
MDB anyag adatbázis (forgácsolási adatok)
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
15
Egy bemenet (input) példa • Igs, Step, VDA-FS • Felületmodell • Jellemzően maradékanyag megmunkálás • anyaga: edzett acél
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
16
Marás, marószerszámok
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
17
Szerszámleírás, szerszámadatbázis
Feltöltés egyedileg Gép vagy feladat (projekt) orientáltság Adatbázis import BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
18
Szerszámbemérés
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
19
Megközelítési stratégiák és a megmunkálási szintek szerepe
A szerszám típusától, kialakításától függően: • fúrás, merítés, süllyesztés (plunge) • egyirányú rézsű (fixed direction, ~ ramp) • kétirányú, cikk-cakk rézsű (zig-zag ramp) • csavarvonal, helikális rézsű (helical ramp)
Abszolút szintek: • Biztonsági sík (Clearance) • Munkasík (Level) Relatív szintek: • Kiemelési sík (Retract) • Biztonsági távolság (Safe distance) • Megmunkálási mélység (Depth)
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
20
Megmunkálási dimenzió egész D : egyidejűleg vezérelt/-hető mozgás koordinátatengelyek száma ( azonos időben végzett szinkronizált gépi tengely elmozdulások száma ) fél D : egy vagy több mozgás nem szinkronizált vagy nem egyidejűleg vezérelt/-hető ( pl. csak fogásvétel vagy rétegváltás történik/-het egy kiválasztott tengely irányban)
2.5 D
3D
5D
Alkalmazása • bonyolultság jellemzője: technológiai dimenziószám, mint bonyolultsági fokmérő szám (pl. 2.5D-s marás) • kapacitás definiálása: gépi dimenziószám, mint kapacitási fokmérőszám (pl. 4D-s v. tengelyes huzalos szikrácsológép)
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
21
Dimenzió csökkentő stratégiák (2.5D) Z-merőleges (X-Y) v. v. --párhuzamos párhuzamos (Y (Y--Z, Z, ZZ--X) X) gépi síkokban végzett megmunkálások
Nagyolás (terasz) Z-rough Maradék nagyolás (terasz) rest-mill
Elősimítás (kontúrozás) Z-finish Simítás (kontúrozás Z-finish, párhuzamos „pásztázás” XX/Y/Y--lace lace) Maradék simítás (2.5-3D) BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
22
Dimenzió csökkentő stratégiák (2.5D) Z-párhuzamos (z-x, y-z) gépi síkokban végzett megmunkálások • Z~állandó (vízszinteshez) közeli felületek megmunkálására • A szerszámpályák Z irányból nézve (felülnézet) egyenközű vagy állandó barázdamagasság szerint változó párhuzamos x- ill. y-egyenesek • Pozitív, vagy negatív ráhagyás • Egy lépésben több felület is megmunkálható • Speciális technikák (interpoláció) gyorsmaráshoz • Egyes rendszerekben csupán, mint az általános pásztázás (lásd: 3D-s mozgáspálya generálási stratégiák) speciális (0o ill. 90o-os) beállításaként hívható • Nagyolásra kiterjesztett verziója a többlépéses profil-, avagy Offset-megmunkálás
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
23
Egy- és Kétirányú megmunkálás (Pásztázás)
Megnevezések nagyolásnál: Beállítások : • Egyirányú • Egy irányban vág kijelölése (Once cut) • EgyenEgyen- vagy ellenirányú főorsó forgás kijelölése • Kétirányú • Optimális főorsó forgás választása
• EgyEgy-, Kétirányú megmunkálás • CikkCikk-Cakk (ZigZig-Zag) Zag) • Pásztázás (Parallel Lace)
Megnevezések simításnál: • Kontúrozás (lásd alsó ábra) BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
24
Váltakozó irányú megmunkálás
Megnevezések : • Csigavonalas megmunkálás • Cirkuláris megmunkálás (Meander) • Területmarás (Area clear)
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
25
Nagyolás és Simítás és a megmunkálási határgörbe szerepe
Ráhagyáskövető, -generáló stratégia: a pályák a ráhagyást rajzolják ki, a darabra csupán következtetni lehet a kihagyott térrész alapján)
Nagyolás
• cirkuláris teraszolás
Felületkövető, -generáló stratégia: a pályák a felületet rajzolják ki, a ráhagyásról nem adnak felvilágosítást
Simítás
• kontúrozás a teljes felületen – piros • pásztázás határgörbén belül – kék
Határgörbén kívül nincsen mozgáspálya
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
26
Simítás stratégiák Simítás
Elősimítás Felületkövető, -generáló stratégiák, mikor a ráhagyás alakja, mérete közvetlenül nem, viszont a generált felületre megengedett barázdáltság (felületi integritás) nagyban befolyásolja a generált szerszámpályákat.
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
Felületi integritás: barázdáltság
27
Gömbvégű maró
Szármaró Fogásmélység
Barázda (maradék)
Maradék
Wall Profile
Barázda magasság (Hullámosság)
Kúpos végű szerszám
Lépés
Barázda magasság
Nincs maradék Megjegyzés: Nemcsak a barázda-keresztmetszet jellemzi a barázdáltságot! A barázdák szerszámtengely irányból nézve ugyancsak mutathatnak homogenitást avagy több-kevesebb inhomogenitást, mint az egy-, két- és változó irányú megmunkálási stratégia eredményei.
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
28
2.5D-s simítás – Kontúrozás Felületi minőség figyelembevétele fogásvételnél
Fogásmélység, megmunkálási szintváltás állandó barázdaméret mellett
Egyenletes fogásmélység, megmunkálási szintváltás
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
29
3D-s mozgáspálya generálási stratégiák
Felület pásztázás; azaz párhuzamos megmunkálás nem gépi síkokban (Surface lace) BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
30
Alkatrészmodell és szerszámpályák
Egyenközű görbe Szerszámtengely - normális BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
31
A háromszögelés „triangulation” elve A rétegképzés alapja a „VOXEL” geometria
Anyaga eljárástól függően lehet műanyag, fém, papír, .. BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
32
A szerszám relatív helyzete
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
33
Szerszámpálya generálás, megjelenítés
Testmodellhez generált pálya
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
34
Alakzat sajátosság (feature) alapú pálya tervezés
• Alaksajátosságok felismerése, azonosítása • Felület csoportok kijelölése • Automatikus szerszámválasztás • Szerszámpálya generálás • Szerszámpálya editálás • Asszociativitás megmarad
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
35
CAD modellen azonosított alakzat (feature)
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
36
Speciális szerszámpályák HSM
Esztergaközpont
5D Sarok, hirtelen irányváltoztatás nélküli pálya
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
37
HSM megmunkálás
• Levegő vagy nitrogén hűtőközeg • Mikroszemcsés keményfém vagy CBN szerszámanyag • Spline interpoláció • Előretekintési funkció • Programellátás
Dupla kattintás a képre a videó indításához
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
38
Előtolás optimálása Az „OptiFeed” opció az aktuálisan leválasztott anyag térfogatának (vastagságának) függvényében csökkenti vagy növeli az előtolás nagyságát. Eredmény: • Egyenletesebb szerszámterhelés • Jobb minőségű forgácsolt felület • Gépi főidő csökkenése
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
39
Anyagleválasztás, szerszámpálya ellenőrzése • Egy-egy műveletelem által eltávolított rétegvastagság ellenőrzése • Összevetés a kész darab geometriájával
• Csak geometriai viszonyok ellenőrzése • Színkódok alkalmazása az előző műveletelem nyomainak eltávolítása céljából • Forgácsleválasztás ellenőrzése nincs BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
40
Elektródatervezés
• Elektródák felépítése hibrid (test és felület) modellezés alkalmazásával • Szikraköz miatti profil eltolás (offset) képzés • Elektróda elrendezésről egyszerű módon rajzkészítés
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
41
NURBS interpoláció • NC program hossza lecsökken • Felület minősége javul • Megmunkálás pontossága jobb lesz
• CAM rendszerben spline (NURBS) interpoláció - UG, EdgeCam • Transzformálás a vezérlésben
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
42
Mérés 3D-s modell alapján
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
43
Metszet generálás, mérés Z-re merőleges síkkal metszve
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
44
Illesztés
Közbenső felületek, formátumok, interfészek, poszt-processzálás
CAD
Munkadarab geometria (Besier görbék, NURBS felületek), analitikus felületekkel való helyettesítés, hálózás. IGES, VDA-FS, SAT, STEP
CAM
Szerszámpálya generálása, szerszám mozgáspályát leíró CLDATA file létrehozása. Általános térbeli mozgás, lineáris egyenes vagy spline interpoláció
POST-PROC
Alkatrész-program, NC file generálása, CAM file átalakítása egy adott vezérlésnek megfelelően.
CNC
CNC program végrehajtása, memóriába töltés vagy DNC (RS232C vagy Ethernet) révén
CAQ
Méretellenőrzés minősítés, (DMIS) mérési adatok regisztrálása és visszacsatolása CAD-be
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
45
Vezérlés, NC programellátás PC RS232C
DNC
Vezérlés
Adat tároló BTR kártya
CNC PROC.
RS232C
ETHERNET
Szervo processzor
Szerszámgép
Memória Adat szerver
„RISC” PROC.
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
46
NC program, -fordítás
SPLINE-OK ?
EGYENESEK, KÖRÖK ?
BME GTT
2005.11.07.
CAM alapjai
47
IRODALOM: Dr. Horváth M., Dr. Markos S.: Számítógéppel integrált gyártás, LSI 1996 Jose Balic: Contribution to Integrated Manufacturing, DAAAM Publishing Vienna, 1999
BME GTT
