Siemens PLM Software
NC programování se synchronní technologií Snadné úpravy modelů součástí pro NC programátory www.siemens.cz/plm
executive white paper
NC programátoři z nejrůznějších důvodů často pracují s definicemi trojrozměrných modelů. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů. Tento dokument popisuje nejnovější možnosti úpravy modelů s využitím synchronní technologie od společnosti Siemens PLM Software. Dále vysvětluje, jak mohou NC programátoři pomocí těchto funkcí efektivněji řešit každodenní potíže s úpravami modelů CAD.
PLM Software Answers for industry.
NC programování se synchronní technologií
Obsah Základní popis
1
Úpravy modelů CAD a NC programátor
1
Proč většina současných možností NC programátorům nevyhovuje 2 Proč většina ze současných voleb nevyhovuje potřebám programátorů NC pracujícím na úpravě modelů
3
Synchronní technologie revoluce v oblasti úpravy modelů
4
Závěr
7
Základní popis
Při přípravě součástí do výroby NC programátoři neustále pracují s definicemi 3D modelů. Tyto modely často pocházejí z různých zdrojů, zvláště v době, kdy podnik připravuje smluvní zakázky pro velký počet zákazníků. Kvalita dat 3D se výrazně liší. V některých případech není dokončený konstrukční model ideálním podkladem a programátor jej nemůže pro efektivní a přesné generování NC programu použít Musí například upravit poloměr zaoblení nebo přidat úhel zkosení. Tyto na první pohled jednoduché úkoly však mohou být v prostředí CAD dost vyčerpávající a programátor jimi stráví i několik neproduktivních hodin. Čas lze ale podstatně uspořit se snadnými úpravami 3D modelu, které je možno provádět bez omezení a bez ohledu na zdroj návrhu. Tento dokument popisuje nejnovější funkce úpravy modelů CAD, které nabízí synchronní technologie společnosti Siemens PLM Software. Dále se věnuje způsobům řešení potíží, s nimiž se NC programátoři při úpravách modelů CAD setkávají.
Úpravy modelů CAD a NC programátor
Výrobní inženýři se při použití modelů CAD pro účely NC programování potýkají s několika obtížemi. Pokud mají 3D modely sloužit jako základ pro vývoj NC obráběcích cest, programátor je často musí upravit a přizpůsobit. Ne vždy tyto operace souvisejí se změnou tvaru, lícování nebo funkce součástí. Může se naopak jednat o jednoduché změny. Příkladem je zaslepení otevřených otvorů 3D modelu, které vytvoří hladký a oblý povrch. Ten je zapotřebí při několika obráběcích úkonech před odvrtáním otvorů. Na první pohled se jedná o jednoduchou činnost, nicméně pro NC programátora může být tento úkol časově náročný. Při takové práci s importovaným modelem jsou výrobní inženýři v nevýhodě, protože nejsou autory modelu CAD. Od zdroje modelů často výrobní inženýry, a zejména NC programátory, oddělují nejrůznější překážky jako časové pásmo, vzdálenost, překlad nebo jazyk. I v úzce propojeném podniku sedí autor modelu v jiném oddělení, jiné kanceláři nebo dokonce v jiném městě. A většinou autor modelu CAD, používaného ve výrobním závodu NC, pochází z jiné společnosti nebo z jiné části světa. To znamená, že s modely, které výrobní inženýři používají, nejsou téměř nikdy dobře obeznámeni. Často se při práci potřebují na mnoho věcí zeptat nebo autora požádat o provedení změn. Zároveň jsou však pod časovým tlakem ze strany zákazníků a při dokončování výrobních úkonů potřebují s autorem CAD komunikovat co nejméně. NC programátoři nejsou obvykle konstruktéry CAD a často nevědí, jak byla konkrétní součást vymodelována. Vidí 3D geometrii součásti, kterou je zapotřebí upravit tak, aby se podle ní dalo efektivněji programovat a obrábět. Jednoduše řečeno, potřebují provést nutné změny, aniž by se model zbortil, aniž by došlo k chybám při regenerování nebo k jiným podobným potížím. Systém, který by NC programátorům umožnil provádět potřebné změny v 3D geometrii pomocí intuitivních a jednoduchých příkazů typu „přetažení“, by představoval úžasnou pomoc a velkou úsporu času.
1
Proč výrobní inženýři upravují 3D modely
Existuje mnoho důvodů, proč NC programátoři potřebují pracovat s 3D geometrií součástí a upravovat ji. Některým důvodům se věnuje tento dokument.
Oprava chyb a nejednotností v modelu, oprava chyb v konverzi Pokud soubor k součásti pochází z jiného systému CAD a prošel konverzí dat, mohlo dojít k chybám. K těm však dochází i bez konverze, protože i když některé modely vypadají bezchybně, mohou být založeny na chaotických výpočtech. Například mají neúplné povrchy nebo mezi povrchy vzniknou nepatrné matematické nedostatky. Tyto potíže ale mohou být natolik vážné, že znehodnotí řadu procesorů CAM. Často tak před přípravou NC programu musí programátor tyto chyby konverze opravit. Většina systémů CAM používá při výpočtu drah nástrojů matematické vzorce z povrchů 3D modelů. I malé změny ve vzorcích mezi sousedícími plochami mohou na opracovaném povrchu způsobit závady, pokud zůstanou bez opravy. Když programátor tvar součásti neupraví, může se stát, že bude muset přizpůsobit nebo předefinovat cílový povrch. Teprve pak lze přidat obráběcí cesty.
Příprava fázovacích a odlévacích modelů Konstruktér obvykle do výroby předává výsledný model součásti. Ten musí v řadě případů projít zásadními změnami a teprve pak jej lze převést na odlévací model nebo model, který se používá při návrhu forem. U odlévacích modelů je nutné změnit téměř všechny rozměry, zaslepit otvory, zesílit žebrování atd. Jako fázovací modely mohou sloužit propracované verze součástí, které představují klíčové fáze obráběcího procesu. Některé firmy tyto modely vytvářejí na základě upravených verzí výsledného modelu. Pro NC programátory je často výhodné zaslepit otevřené otvory a vývrty. Obrábění povrchu se tak provádí na základě souvislé a plynule přecházející geometrie. Tyto úpravy jsou také vhodné pro postupy, kdy se určité parametry vytvářejí lisováním EDM po počátečním obrobení. U otvorů nebo prvků, které protínají složitý povrch, může být překrytí otvoru velmi náročným úkolem, zejména pokud musí povrch perfektně navazovat na přilehlé oblasti. NC programátoři běžně přizpůsobují výplně nebo provádějí zaoblení. Výrobní inženýři často mohou přidat nebo upravit výplně tak, aby co nejlépe odpovídaly výrobním scénářům a postupům (například požadovanému způsobu obrábění).
Vytvoření nové 3D geometrie z modelu součásti Od základní geometrie součásti se často odvozují speciální objekty; typickým příkladem jsou jemné čelisti nebo součásti držáků. Základní výrobní model má obdobný koncept jako výše zmíněný odlévací model. Ve všech těchto případech musí výrobní inženýr nebo programátor použít základní model obrábění a dále s ním pracovat.
Konstrukční změny Jeden z nejčastějších důvodů pro úpravy modelu součásti představují dodatečné nebo detailní konstrukční změny. NC programátoři často potřebují upravit tvar, změnit úhel úkosu, zvětšit průměr otvoru nebo reagovat na konstrukční změny, které probíhají prakticky neustále. V NC programování je mnohem snazší upravit podkladový 3D model, než začít pracovat na novém trojrozměrném modelu od konstruktéra.
2
Proč většina současných možností NC programátorům nevyhovuje
Obtížná práce s parametrickými modely Mnoho 3D konstrukčních modelů bylo sestaveno pomocí pokročilých konstrukčních přístupů jako parametrické modelování. Z hlediska konstruktéra vypadají rychlé změny a úpravy jednoduše. Zdá se, že import pevné součásti a její konstrukční historie (například parametrické definice) je pro NC programátory ideálním postupem. Jakékoli změny modelu lze provést úpravou řídicích parametrů modelu. Výrobní inženýři pracující v systému parametrického modelování musí používat stejný modelovací systém CAD jako autor modelu. Tento fakt je pro ně první překážkou. Modely CAD s konstrukční historií lze sice rozložit a na úrovni jednotlivých konstrukčních prvků upravit. Provést se to ovšem dá pouze ve stejném systému CAD, ve kterém byl model vytvořen. Pokud inženýr potřebuje provádět změny na všech úrovních, je pro něj tento postup značně omezující. A navíc, i kdyby požadovaný systém CAD podporoval úpravy na úrovni prvků, výsledný model se kvůli dalšímu zpracování ještě musí přenést do systému CAM. V praxi se ukazuje, že úpravy těchto modelů jsou náročné. Výhodou parametrického modelování je provázanost prvků. Zachová se záměr návrhu a kóty jsou navzájem závislé. Tyto výhody jsou však zároveň slabinami. Konstruktéři součástí obsahujících desítky prvků mají často potíže s prováděním změn, a to i když znají všechny konstrukčními kroky. Výrobní inženýr, který se nepodílel na původním návrhu, může úpravami modelu strávit celé hodiny. A ani tehdy se mu nemusí všechny úpravy, které NC programování vyžaduje, povést. Někdy je dokonce snazší součást nebo některý její prvek vymodelovat zcela od začátku. To je ale zbytečně zdlouhavý postup s dalším rizikem chyb.
Techniky přímého modelování – je základní modelování řešením? Další metodou je explicitní modelování nebo modelování bez historie. Explicitní modelování je výhodné v tom, že nezávisí na žádné konstrukční metodě nebo historii, které se se vznikem 3D modelu pojí. S tímto postupem však souvisí dva problémy. Počáteční konverze dat může model převést na jednoduchý trojrozměrný tvar bez záznamů o jeho vytvoření nebo úpravách, které by byly zapotřebí při budoucích kontrolách. I kdyby tomu tak nebylo, úpravy přímého modelu programátorem také nezanechají o provedených změnách žádné zřejmé informace. Řízení procesů a cíle v oblasti tolerance a kvality však vyžadují, aby výrobci uchovávali informace o všech úpravách modelu a aby byli schopni určit, kdo kterou změnu provedl. Druhý problém s úpravami přímého nebo základního 3D modelu představují potíže spojené s prováděním i velmi jednoduchých úkonů. Může se stát, že úkony jako úpravu výstupku nebo změnu úhlu úkosu programátor provádí dlouhé hodiny, kdy jenom přetahuje a přizpůsobuje. V podstatě musí daný prvek znovu vymodelovat. Aby se daly úpravy nutné pro výrobu provést beze změn ostatních aspektů geometrie, stráví nad modelem programátor mnoho času a musí se navíc dobře orientovat v 3D modelování.
3
Synchronní technologie - revoluce v oblasti úpravy modelů
Když v roce 2008 společnost Siemens PLM Software uvedla na trh synchronní technologii, bylo okamžitě jasné, že bude mít pro oblast rychlých a snadných úprav modelů obrovskou hodnotu. Synchronní technologie podporuje úpravy modelů, které nezávisejí na konstrukční historii. Technologie tak disponuje nevídanou inteligencí, jež uživatelům umožňuje provádět úpravy složité 3D geometrie. Lze ji použít při úpravách základních neinteligentních trojrozměrných tvarů, které jsou často výsledkem datových převodů. Pomáhá i při práci s 3D modely, které obsahují aktivní konstrukční historii (například složitější parametrické modely), aniž by se informace o vzniku původního modelu ztratily. Tato funkce je velmi užitečná pro výrobní inženýry, kteří nejsou autory součástí a podrobně neznají jejich konstrukcí. Úpravy lze navíc kontrolovat a vysvětlovat, a odpovídají tak požadavkům řízení výrobního procesu.
Nepotřebujete rozumět konstrukční historii Synchronní technologie představuje jedinečný a špičkový modelovací nástroj, který podporuje plánované i nahodilé změny. Při jednotlivých úpravách není nutné opět procházet posloupnosti modelovacích kroků a mezi částmi navíc nevznikají závislosti. Proto nedochází k aktualizačním chybám v dlouhých posloupnostech, kdy jedna změna modelu ovlivňuje další a další části v konstrukční historii.
Synchronní technologie umožní snadné úpravy bez ohledu na konstrukční historii.
4
Nový způsob práce s geometrií Synchronní technologie prověří topologii povrchu, tj. spojení jedné povrchové plochy se sousedícími plochami, a kvůli úpravám jednotlivé prvky analyzuje. Tento algoritmus lze uplatnit na libovolnou geometrii a pro výrobní inženýry představuje velkou výhodu. Rozpozná nejen konstrukční prvky uložené v záznamech o konstrukci modelu nebo v hierarchické struktuře. Pomůže také při práci se „zjevnými vlastnostmi“, se kterými uživatel přímo pracuje. Analyzované oblasti vybere uživatel, když určí související tvary (např. koplanární nebo souosé oblasti). Má tak rozhodující slovo v tom, které oblasti se vyberou a jak se upraví. Pevné geometrické vazby (například tečné, soustředné a vodorovné či svislé vztahy) se často vůbec nesmí porušit. Synchronní technologie tuto podmínku rozpozná a vztahy při úpravách zachová. To platí i v případě, že tyto podmínky nebyly nikdy definovány nebo se ztratily při převodu. Funkce je obzvláště užitečná při úpravách v systému CAM. (Musí však být splněny i podmínky definované v systému CAD.) S touto technologií se tak pracuje velmi snadno. Přetahujete a upravujete propojené geometrické prvky (dokonce celé propojené části modelu) a provádíte pouze potřebné úpravy, a to jediným příkazem. NC programátor už nestojí před neperspektivní volbou: buď se pokusit přizpůsobit parametry, které v modelu nechal autor, nebo si hrát s jednotlivými geometrickými prvky pomocí základních metod úpravy modelu. Nevýhody obou přístupů jsme již popsali výše a opětovné modelování od začátku může trvat hodiny nebo dokonce dny. Se synchronní technologií mohou NC programátoři provádět změny, které dříve nemohli udělat ani ti nejlepší uživatelé systému CAD. Podařily by se jim pouze v případě, že by do modelu už na začátku přesně zakomponovali změnovou oblast.
Synchronní technologie umožňuje výrobním inženýrům intuitivně pracovat s prvky, které změnit skutečně potřebují.
5
Bezproblémové přidávání řídicích kót V synchronním modelování provádíte úpravy pomocí kót a omezujících podmínek, které zaručí splnění záměru úpravy. Tyto prvky navíc nevstupují do vztahů s omezujícími podmínkami, které jsou definovány v hierarchické struktuře modelu, a nepůsobí tak potíže. Uživatel není vázán předchozími omezeními. Podle potřeby může přidávat řídicí kóty a nové podmínky, kterými řídí úpravy modelu pro výrobu, NC programování, odlévání nebo obrábění.
Sledovací záznam Všechny úpravy lze v synchronním modelování ukládat, zpětně kontrolovat nebo dokonce upravovat, takže uživatelé mohou i nadále používat původní historii modelu. Tato funkce nabízí to nejlepší z obou přístupů v oblasti řízení procesů a přímé a jednoduché úpravy modelů. Úpravy modelu provedené synchronním modelováním lze jednoduše uložit jako součást posloupnosti úprav. S pomocí několika kroků tak synchronní technologie z původního modelu udělá novou součást. Každou synchronní úpravu lze nezávisle aktivovat nebo deaktivovat. Každou synchronní úpravu lze zvlášť aktivovat nebo deaktivovat a deaktivací všech změn se jednoduše zkontroluje konfigurace původní součásti. Nad procesními kroky tak máte úplnou kontrolu.
Synchronní technologie rychle přizpůsobí sestavy i držáky podle nových součástí.
6
Závěr
Jak jste se mohli dočíst v tomto dokumentu, existuje několik situací, kdy je velmi užitečné upravovat modely v NC prostředí. Kromě základního odstranění chyb v importované geometrii potřebují výrobní inženýři provádět ještě řadu nutných a užitečných úprav. Přizpůsobení výplně nebo úkosu například umožní lepší obrábění a snížení nákladů, a má proto přímý dopad na dobu výroby a výrobní náklady. Zaslepení otvorů a dalších prvků kvůli frézování zlepší vývoj obráběcích cest a dokonce i kvalitu povrchu. Rychle vyvinete odlévací modely. Od tvaru součásti odvodíte jemné čelisti a části držáků. Synchronní technologie navíc umožní i častější opakované využití dříve navržených součástí, držáků a dalších komponent. Řešení NX CAM a CAM Express společnosti Siemens PLM Software představují jediné systémy CAM, které synchronní technologii obsahují. Nabízejí tak jedinečný a špičkový přístup k úpravám modelů s jakoukoli geometrií. Jednoduchý a rychlý výběr geometrických oblastí a nové kóty umožní upravovat modely z jakéhokoli zdroje a bez ohledu na původní způsob konstrukce.
7
O Siemens PLM Software Siemens PLM Software, obchodní jednotka divize Siemens Industry Automation je předním světovým dodavatelem softwaru a služeb v oblasti PLM s 6,7 miliony licencí a 63 000 zákazníky po celém světě. Vedení společnosti Siemens PLM Software sídlí v texaském Planu.Vize společnosti je vyvíjet řešení, díky kterým lze dokonaleji vyrábět dokonalejší výrobky. Další informace o produktech a službách společnosti Siemens PLM Software naleznete na adrese www.siemens.cz/plm.
Siemens Product Lifecycle Management Software (CZ) s.r.o. Americký kontinent Granite Park One 5800 Granite Parkway Suite 600 Plano, TX 75024 USA 800 498 5351 Fax 972 987 3398
www.siemens.cz/plm
Evropa 3 Knoll Road Camberley Surrey GU15 3SY Spojené království 44 (0) 1276 702000 Fax 44 (0) 1276 702130
Asijsko-pacifická oblast Suites 6804-8, 68/F Central Plaza 18 Harbour Road WanChai Hong Kong 852 2230 3333 Fax 852 2230 3210
Česká republika Na Maninách 7 Praha 7 17000 Česká republika Tel:. 266 790 411 Fax. 266 790 422
© 2010 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. Všechna práva vyhrazena. Siemens a logo Siemens jsou registrované ochranné známky společnosti Siemens AG. D-Cubed, Femap, Geolus, GO PLM, I-deas, Insight, Jack, JT, Parasolid, Solid Edge, Teamcenter, Tecnomatix a Velocity Series jsou ochranné známky nebo registrované ochranné známky společnosti Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. nebo jejích poboček v USA a jiných zemích. Všechna ostatní loga, ochranné známky, registrované ochranné známky či servisní známky zde použité jsou majetkem příslušných držitelů. W11-CS 20180 6/10 L
