VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY
Aplikace CAD/CAM softwaru PowerMILL při obrábění
DIPLOMOVÁ PRÁCE DIPLOMA THESIS
AUTOR PRÁCE
Bc. Petr Spáčil
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2010
Ing. Aleš Polzer, Ph.D.
Zadání
Licenční smlouva
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 4
ABSTRAKT Navrhnout a vytvořit vlastní model obrobku. Volba nástrojového vybavení pro obrobení navržené součásti. Rozbor strategií obrábění v softwaru PowerMILL, a zpracování NC programů pro dané aplikace a následné experimentální ověření NC programů v řídicím systému Sinumerik 840D.
Klíčová slova PowerMILL, CAD, CAM, Frézování, Strategie, NC, Aplikace
ABSTRACT Project own model of workpiece. Choose competent machine tools for machining. Strategy analysis of machining in software PowerMILL. NC programs processing for given application. Experimental verification of NC programs with system Sinumerik 840D.
Key words PowerMILL, CAD, CAM, Milling, Strategy, NC, Aplication
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE Spáčil, Petr. Aplikace CAD/CAM softwaru PowerMILL při obrábění. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2010. s., příloh. Ing. Aleš Polzer, Ph.D.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 5
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 6
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Aplikace CAD/CAM softwaru PowerMILL při obrábění vypracoval samostatně s použitím odborné literatury a pramenů, uvedených na seznamu, který tvoří přílohu této práce.
Datum
…………………………………. Jméno a příjmení diplomanta
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 7
Poděkování
Děkuji tímto Ing. Aleši Polzerovi, Ph.D. za cenné připomínky a rady při vypracování diplomové práce.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 8
OBSAH Abstrakt .......................................................................................................................... 4 Prohlášení...................................................................................................................... 6 Poděkování.................................................................................................................... 7 Obsah ............................................................................................................................. 8 Úvod ............................................................................................................................... 9 1 Charakteristika cad/cam systémů ....................................................................... 10 1.1 Uvedení CAM systémů .................................................................................... 10 1.2 Uvedení CAD systémů ..................................................................................... 10 1.3 Tvorba 3D grafického modelu obrobku ......................................................... 11 2 PowerMILL .............................................................................................................. 14 2.1 Grafické rozhranní ............................................................................................ 14 2.2 Import modelu do prostředí softwaru PowerMILL ........................................ 15 2.2.1 Transformace modelu.................................................................................. 16 2.2.2 Volba polotovaru .......................................................................................... 17 2.3 Rozbor strategií v softwaru PowerMILL ........................................................ 19 3 Aplikace strategií a jejich stručná charakteristika ............................................. 20 3.1 Strategie použité v pracovní rovině PR01..................................................... 21 3.2 Strategie použité v pracovní rovině PR02 a PR03 ...................................... 32 3.3 Strategie použité v pracovní rovině PR04..................................................... 33 3.4 Strategie použité v pracovní rovině PR05..................................................... 37 3.5 Strategie použité v pracovní rovině PR06..................................................... 38 3.6 Nastavení technických parametrů .................................................................. 39 3.7 Zpracování NC programů pro dané aplikace ............................................... 40 3.8 Experimentální ověření NC programů ........................................................... 45 3.9 Srovnání softwaru PowerMILL s jiným CAM softwarem............................. 46 3.9.1 Srovnání pracovních prostředí obou softwarů ......................................... 47 Závěr ............................................................................................................................ 50 Seznam použitých zdrojů .......................................................................................... 51 Seznam použitých zkratek a symbolů ..................................................................... 52 Seznam příloh ............................................................................................................. 53
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 9
ÚVOD Obráběním tvarových ploch se zabývá technologie frézování. Frézování je třískové obrábění kovů, které se provádí dvěma na sebe vázanými pohyby: rotačním pohybem, který provádí nástroj a translačním pohybem obrobku. V současnosti je díky moderním obráběcím strojům možné realizovat posuvné pohyby plynule měnitelné ve všech směrech. Výhody současného frézování se projevují ve vysokém výkonu obrábění, vysoké jakosti obrobeného povrchu, vysoké přesnosti rozměrů a flexibilitě při obrábění tvarově složitých obrobků. Frézováním se obrábí rovinné plochy, tvarové plochy, drážky a kapsy. Hrubuje se s vysokou produktivitou. V současnosti jsou ve strojírenství kladeny nároky především na cenu, kvalitu a zvyšování konkurenceschopnosti výrobků s ohledem na výrobní náklady a snižování vedlejších časů. CNC stroj a výkonný software může všechny tyto zlepšující parametry poskytnout a velmi významně zvýšit výkon a rychlost obrábění. (1) Na trhu existuje několik softwarů vhodných k programování obráběcích center, jako jsou třeba Heidenhain, Sinumerik, nebo CAD/CAM technologie programování prostřednictvím softwaru PowerMILL. PowerMILL je software určený především pro programování CNC frézovacích strojů a center. Obsahuje moduly pro vrtací operace, 2,5D frézování i 3D a pětiosé frézovací strategie. Je výborným nástrojem pro obrábění tvarově složitých součástí. PowerMILL umožňuje komunikaci nejen s CAD systémem PowerShape, ale vzhledem k rozmanitosti CAD produktů na dnešním trhu také například se softwary CATIA, nebo SolidWorks. U těchto uvedených programů je nutno provézt překlad grafického formátu do podoby, se kterou PowerMILL pracuje. Při komunikaci a převodu grafických modelů do vlastních
specializovaných
formátů
využívá
např.
externí
překladač
PowerExchange. Cílem práce je navrhnout a vytvořit vlastní model obrobku. Volba nástrojového vybavení
pro
obrobení
navržené
součásti.
Rozbor
strategií
obrábění
v uvedeném softwaru, a zpracování NC programů pro dané aplikace a následné experimentální ověření NC programů v řídicím systému Sinumerik 840D. (6)
FSI VUT
1
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 10
CHARAKTERISTIKA CAD/CAM SYSTÉMŮ
CAD/CAM systémy jsou systémy využívané pro výrobu, přičemž jsou návrh výrobku a řízení výroby podporovány počítačem. Vyvinuto pro strojírenství. Cílem systému je maximální zjednodušení, zefektivnění a urychlení všech fází výroby.
1.1 Uvedení CAM systémů Zkratka CAM (Computer Aided Manufacturing), česky: počítačem podporované obrábění označuje systémy, které slouží ke zpracování dat pro CNC stroj. Tyto systémy dokážou navrhnout dráhy nástroje při obrábění, také simulovat obrábění, kde je možné odhalit různé technologické chyby a zabránit případné kolizi nástroje v určité části stroje. Vývoj CAM systémů z části souvisel i s vývojem NC a CNC systémů. V dnešní době se používají pro přípravu a řízení operací ve výrobě, např. v technologické přípravě výroby, automatizaci výroby, při kontrole výrobků, polotovarů i nástrojů. CAM systémy jsou nyní považovány za velmi dobré pomocníky výroby. Výhodou těchto systémů je těsná návaznost na následné činnosti v konstrukčních a výrobních procesech. CAM systémy zvládají pípravu NC programů mnohem rychleji. Post procesor definuje varianty a omezení řídicího systému. Podle tohoto definování post procesoru se generuje NC program, který umožní, aby mohlo proběhnout spuštění stroje v automatickém procesu. Mezi nejznámější představitele CAM systémů patří například: Catia (CAD/CAM/CAE), SurfCAM, EdgeCAM, ESPRIT, Mastercam, Tebis CAD/CAM, SolidCAM/InventorCAM, GibsCAM, NX CAM, HSMWorks, a také samozřejmě CAM software PowerMILL společnosti Delcam.
1.2 Uvedení CAD systémů Zkratka CAD (Computer Aided Design), česky: počítačem podporované modelování (kreslení). Jde o rozsáhlou oblast, která zastřešuje širokou škálu navrhování, modelování nebo kreslení. V principu lze říct, že jde o používání pokročilých grafických programů pro projektování, místo rýsovacího prkna. CAD aplikace vždy obsahují grafické, geometrické, matematické a inženýrské nástroje pro kreslení plošných výkresů a modelování objektů a dějů reálného světa. Pokročilejší řeší výpočty, analýzy a řízení systémů (výroby, zařízení). Velmi vítaná je také oblast počítačových vizualizací. Ty jsou v dnešní době velmi oblíbeny hlavně při prezentaci virtuálních 3D návrhů klientům. Mezi nejznámější přestavitele CAD systémů patří například: AutoCAD, SolidWorks, Pro/Engineer, CATIA, Solid Edge, Inventor, NX. Právě software SolidWorks byl použit při tvorbě 3D grafického modelu obrobku, který bude v dalších kapitolách této práce uváděn, a na který budou aplikovány obráběci strategie softwaru PowerMILL.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 11
1.3 Tvorba 3D grafického modelu obrobku PowerMILL dokáže spolupracovat s jinými softwary, vhodnými pro tvorbu modelů, protože je schopen tyto modely importovat. Jedním z nich je již zmíněný software SolidWorks. Protože PowerMILL neřeší tvorbu grafických modelů, modely pouze importuje, je třeba dané modely vytvořit v takzvaných partnerských programech, a tím SolidWorks je. SolidWorks – Modelářský program, který využívá výhod grafického uživatelského rozhraní Microsoft® Windows®. Tyto jednoduše ovládané nástroje umožňují konstruktérovi rychle uplatnit své nápady, experimentovat s prvky a rozměry, vytvářet modely a následně výkresovou dokumentaci. SolidWorks je parametrický systém. Je možné zadat rozměry a geometrické vztahy mezi elementy. Změnou těchto rozměrů se řídí změna tvaru součásti se zachováním původního konstrukčního záměru. SolidWorks se skládá z dílů, sestav a výkresů. Díly, sestavy a výkresy jsou různé pohledy na tentýž model. Jakákoliv změna provedená v jednom z pohledů se automaticky promítne do pohledů ostatních
(obr 1.1).
obr. 1.1 Pohledy dílů, sestavy; výkres.
Díly se skládají z prvků. Prvky jsou tvary (přidání, odebrání, díry) a operace (zaoblení, zkosení, skořepina…), z jejichž kombinací se díly tvoří. Prvky jsou tvořeny prostřednictvím skic. Skica je 2D profil nebo průřez. Při tvorbě prvků mohou být skici protaženy, rotovány, spojovány nebo taženy po křivce. Po startu programu SolidWorks (např. pomocí zástupce nainstalované verze, umístěného na ploše počítače). Z nabídky možností tvorby: díl, sestava, výkres; je vybrána možnost díl (obr. 1.2).
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 12
obr. 1.2 Volba tvorby: díl
obr. 1.3 pracovní prostředí softwaru SolieWorks Na monitoru se rozvine okno pracovního prostředí programu (obr. 1.3). Pro samotnou tvorbu modelu je nutné vybrat základní rovinu, ve které bude daný model vznikat. A poté po kliknutí na ikonu prvky, umístěnou vlevo nahoře v nástrojovém panelu, se v tom samém panelu změní jeho pravá strana a objeví se možnosti modelování, například přidání vysunutím, přidání tažením, odebrání vysunutím. Po výběru možnosti přidání vysunutím (Vysune skicu
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 13
nebo vybrané obrysy skici v jednom nebo více směrech a vytvoří prvek těla) se na levé straně v okně stromu feature manageru objeví ikona skici a na horní pravé straně nástrojového panelu dojde ke změně ikon potřebných k tvorbě skici například obdélník, kružnice. Kliknutím na ikonu obdélník se vloží libovolný obdélník, zvolí se počáteční bod a tažením ukazatele se zvolí rozměry. V okně feature manageru se objeví okno property manageru s možnostmi úpravy obdélníku, koty, tolerance, atd. Rozměry lze upravit na požadované pomocí inteligentní koty (obr. 1.4), ikona v nástrojovém panelu skici.
obr. 1.4 Pracovní prostředí skicáře
Po ukončení skici nastává tvorba 3D prvku. V property manageru lze opět daný prvek dle potřeby upravit, zvolit hloubku a směr vysunutí. Potvrzením vysunutí kliknutím na OK v property manageru bude vytvořen prvek. Stejný postup je také u tvorby následných částí modelu. Pokud je tělo modelu nahrubo vymodelováno, je možné jej upravit do reálné podoby dalšími operacemi, a sice zkosit nebo zaoblit hrany, odebrání vysunutím atd., až do reálné podoby (obr.1.5).
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 14
obr. 1.5 hotový model
2
POWERMILL PowerMILL je CAM software určený především pro 3-osé a 5-ti osé
frézování složitých tvarů. Instalační balíček dále obsahuje překladač PS-Exchange a náčrtník PowerSHAPE. Grafické modely lze importovat pomocí již zmiňovaného externího překladače PS-Exchange nebo přímo v PowerMILLu. PowerSHAPE je modelář určený pro velmi rychlou konstrukci, mezi jeho funkce patří např. automatické modelování z geometrie a dobrá návaznost p_echod_ ploch. Systém dokáže pracovat s mnoha formáty jako je IGES, STEP, DXF, CATpart, SLDPRT, DGK, DMT a mnoha dalšími.
2.1 Grafické rozhranní PowerMILL tvorbu modelů neřeší, pouze je importuje. Možností pro zhotovení modelu je nemalé množství. Pro tvorbu modelu byl zvolen program SolidWorks. Na tento model bude aplikováno několik dokončovacích strategií, ve kterých budou některé možnosti softwaru popsány. Po spuštění softwaru se na monitoru rozvine okno grafického prostředí (obr. 2.1). Spuštěný program sám o sobě ještě není připraven pro práci se strategiemi. Dalším krokem je import modelu. (6)
FSI VUT
Panel nabídek
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Panel simulace
List 15
Grafické okno
Hlavní panel nástrojů
PowerMILL explorer Panel zobrazení
obr. 2.1 grafické prostředí
2.2 Import modelu do prostředí softwaru PowerMILL Import grafického modelu do prostředí softwaru PowerMILL je umožněn pomocí externího programu PS-Exchange (obr. 2.2).
obr. 2.2 převod modelu
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 16
PS-Exchange načte model a převede jej do formátu s příponou (.dgk), s nimž PowerMILL bezpečně pracuje a zobrazí celý grafický model tak, jak byl vytvořen. Kliknutím na záložku File a následně z roletového menu volbou import se objeví okno, v němž bude zvolena cesta k modelu, jež je uložen na pevném disku počítače. A protože je model vytvořen v programu SolidWorks, má příponu (.igs). Soubor s takovýmto typem přípony lze prostřednictvím PS-Exchange převádět. Po zvolení cesty k modelu a kliknutím na tlačítko import se v pracovním prostředí programu zobrazí převáděný model. Pokračuje se opět kliknutím na záložku File a tentokrát bude z roletového menu zvolena možnost export. Opět se objeví okno s možností výběru cesty k uložení již převedeného modelu. Potvrzením tlačítkem ok dojde k dokončení převodu a uložení modelu na námi zvolené místo. Model již má příponu (.dgk) a software PowerMILL je tedy schopen daný model importovat. (6) 2.2.1 Transformace modelu Vzhledem k tomu, že model byl vytvořen v jiném 3D konstrukčním softwaru v dané rovině, může se stát, že jej PowerMILL po načtení zobrazí v poloze nevyhovující. V tom případě je třeba provést některé z transformací (obr. 2.3). Transformace je změna polohy, nebo měřítka načteného modelu, například rotace kolem jedné z os nebo posuny v kladných nebo záporných hodnotách po některé ze 3 os x, y, z. Rovněž rozměrové transformace v měřítku lze nastavit v jednotlivých osách. Tyto transformace ovlivňují skutečný tvar součásti. Možnost transformace lze vyvolat kliknutím pravého tlačítka myši na plochu modelu a z roletového menu zvolit Editace a následně Transformuj. V případě, že je již model přetransformován do polohy vhodné pro simulaci obrábění, může se pokračovat dalším krokem a tím je volba polotovaru. Volbu polotovaru je nutné provést až po transformaci, kdyby byla provedena volba polotovaru a až poté transformace, neshodoval by se model s určeným polotovarem, respektive jeho poloha. (6)
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 17
obr. 2.3 transformace
2.2.2 Volba polotovaru Polotovar neboli blok definuje základní rozměr, v němž je potom model obráběn. Definovat lze na celý obrobek nebo jen na jeho část. Obroben je skutečně jen materiál mezi polotovarem a modelem. Volba polotovaru je důležitý krok. Kdyby žádný polotovar zvolen nebyl, nebylo by možné aplikovat žádnou strategii. Po nastavení parametrů zvolené strategie by program PowerMILL zobrazil chybovou hlášku, že polotovar nadefinován nebyl (obr. 2.4).
obr. 2.4 chybová hláška
V tom případě je třeba polotovar nadefinovat. Kliknutím na ikonu polotovar v hlavním panelu nástrojů se zobrazí okno, v němž je třeba vybrat tvar polotovaru, který je dále možno upravovat dle souřadnic x, y, z. Bude zvolena možnost válec. To znamená, že vznikne polotovar z minimálních a maximálních hodnot v kladných a záporných hodnotách souřadnic x, y, z. Což se projeví po
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 18
kliknutí na tlačítko počítej. Vzhledem k tomu, že model má obdélníkovou základnu, bude vypočítaný polotovar tvaru kvádr (obr.2.5).
obr. 2.5 definování polotovaru
Definované pole Min/Max a funkce počítej, vytvoří kolem modelu polotovar, jehož stěny jsou totožné se stěnami modelu v souřadnicích x, y, z. Na takto připravený model (obr. 2.6) je nyní možno aplikovat některou ze strategií.
Obr. 2.6 nadefinovaný polotovar
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 19
2.3 Rozbor strategií v softwaru PowerMILL Software PowerMILL je produktem firmy DELCAM, což je světový tvůrce CAM systémů. Je to odborný CAM software, určený pro obrábění složitých tvarových součástí, a programování CNC frézovacích center a strojů. Software PowerMILL obsahuje velké množství strategií v několika oblastech. Například v záložce 2,5D hrubování se nacházejí příslušné strategie (obr.2.7).
obr . 2.7 strategie Hrubování offsetem, Hrubování profilu, Hrubování rastrem
V záložce 3D hrubování se nacházejí strategie jmenovitě shodné se strategiemi v oblasti 2,5D hrubování plus strategie hrubování odvrtáním, nicméně již nejde o 2D obrábění ale obrábění ve 3 osách.
obr. 2.8 Hrubování offsetem, Hrubování profilu, hrubování rastrem
hrubování odvrtáním
Další oblastí je záložka vrtání (obr. 2.9), dokončení a navíc záložka s názvem oblíbené, která obsahuje úzký výběr ze strategií hrubovacích a dokončovacích.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 20
obr. 2.9 strategie vrtání
Další z mnoha funkcí tohoto softwaru, důležitých pro obrábění, je schopnost výpočtu výrobních časů. Tyto a mnohé další parametry jsou při obrábění důležité z hlediska zabezpečení optimálního výkonu na obráběcím stroji. Dále je možné koordinovat dráhy nástroje v jednotlivých strategiích. Každá strategie je specifikována jistými dráhami, ty je možno upravit tak, abychom předešli zbytečným přejezdům a nájezdům nástroje k materiálu vzduchem, jelikož i tyhle pohyby nástroje se odrážejí na výsledném výpočtu výrobních časů, které se snažíme při obrábění minimalizovat. Například z hlediska produktivity práce a nákladů na provoz při obrábění. Vzhledem k velkému množství strategií, které PowerMILL nabízí, lze dosáhnout kvalitního dokončení. Je třeba zvolit vhodné strategie. Vhodnou hrubovací strategii, strategii pro úběr zbytkového materiálu, případně jiné strategie vhodné pro dokončování rádiusů různých hodnot nebo precizaci rohů. Mimo jiné také kvalitní dokončení při obrábění v 5ti osách, což je velkou předností, například vzhledem ke zkrácení výrobních časů.
3
APLIKACE STRATEGIÍ A JEJICH STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA Při nastavování vlastností před simulací obrábění se postupuje krokově
zleva doprava v nástrojovém panelu, což je takové nepsané pravidlo společnosti Delcam. Dostupné strategie mohou být vyvolány kliknutím na ikonu s příslušným názvem v panelu nástrojů. Otevře se okno se záložkami oblastí obrábění, jako
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 21
2,5D obrábění, 3D obrábění. Protože budou popsány různé strategie, je třeba zvolit příslušnou záložku s nabízenými možnostmi (viz. Obr výše). Pro srovnání bude použito několik strategií, přičemž bude brán ohled především na vlastnosti, výpočet výrobních časů a jejich srovnání, a kvalitu povrchu při použití jednotlivých strategií. Celý 3D grafický model je obroben pomocí 6 programů. Bylo tedy navoleno celkem 6 pracovních rovin (označených PR01-06, ve kterých byly voleny různé strategie obrábění, dle zvoleného technologického postupu. Lze vycházet z toho, že polotovarem je kvádr, již zaúhlován na potřebné rozměry.
3.1 Strategie použité v pracovní rovině PR01 Pracovní rovinou PRO1 byla zvolena zadní stěna obrobku, na kterou jsou aplikovány strategie Vrtání, 5 strategií Konstant Z dokončení a strategie Dokončení rastrem, využita pro obrobení oblých rohů. Po zvolení pracovní roviny a následně strategie, v tomto případě Vrtání, se další nastavení přesouvá do tabulky zvolené strategie (obr. 3.1), ve které se nastavují již konkrétní parametry, jako je například volba nástroje, tolerance, přídavky, nebo také propojení drah včetně nájezdů a přejezdů nástroje. ?
Obr. 3.1 nastavení vrtání
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 22
Především volba nástroje je důležitá, je třeba se zamyslet nad tím. jak bude obrábění probíhat. Jestli půjde o frézování nebo vrtání, rovinné obráběné plochy nebo naopak tvarové, obrábění hran, osazení, drážky atd. Například pro obrábění rovinných ploch je vhodná válcová čelní fréza, ta se dá ale využít také u obrábění tvarových ploch, nicméně s menším upřesněním, a sice s VBD kruhového tvaru. Dále se dá pro obrábění tvarových ploch využít například stopková fréza s čelními půlkruhovými břity atd. Válcová fréza ale najde uplatnění také u mnoha dalších operací, například u tvorby osazení, drážek a výstupů, při obrábění hran, nebo při obrábění uzavřené drážky, přičemž by bylo opět vhodné použít vyměnitelných destiček kruhového tvaru. V oblasti s názvem Nástroj je možno zvolit typ frézy nebo vrtáku, který bude využit. Například vrták, fréza s rovným čelem, kulová, rádiusová, úhlová kulová,
korunková
atd.
Po
zvolení
typu
nástroje
se
otevře
okno
s podrobnějším nastavením nástroje, kde je možno zvolit průměr nástroje, přidat upínací část (dřík) a také upínač (obr. 3.2). (6)
obr. 3.2 okno volby nástroje
Upínač je možno vytvořit přímo v softwaru PowerMILL, vlastně je to jediná možnost jak model upínače v PowerMILLu načíst. Pro samotnou tvorbu upínače je třeba vstoupit do některé ze strategií obrábění, odkazu tvorby
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 23
nástroje, a v následných záložkách dřík, držák, je zvolen držák a může se začít sestavovat. Tvorba spočívá v postupném přidávání různých částí upínače, systémem volby horního a dolního průměru, a vzdáleností daných hran. Postupně jsou přidány požadované průměry v závislosti na délkách, dokud není upínač hotov (obr. 3.3a,b). Takto byly vytvořeny pro srovnání čtyři tipy upínačů a to jak v softwaru PowerMILL tak i v softwaru SolidWorks.
obr. 3.3a přidávání částí upínače
obr. 3.3b model upínače
Tento model je uložen ve formátu s příponou dgk. se kterým software PowerMILL bezpečně pracuje a není třeba překladových programů jako
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 24
v případě modelů vytvořených v SolidWorks. Pokud je takto zhotoven model upínače, je možné jej použít při simulaci obrábění. Další kolonkou v nastavení je Tolerance neboli přesnost drah. Zde je ponechána hodnota (0,1 mm), dále Přídavek na obrábění. Přídavek je zvolen 0,3mm, protože vrtané díry jsou dále zahloubeny a zahloubení jsou tolerována (viz výkresová dokumentace). Čili, jsou ponechány tři desetiny na dokončení. Následuje nastavení Nájezdů a přejezdů, opět kliknutím na příslušnou ikonu v okně nastavení dráhy zvolené strategie. Otevře se okno formulář náběhů a spojů (obr. 3.4), v němž je vybrána záložka propojení. V této záložce lze nastavit pouze některé vlastnosti drah. Některé dráhy lze zkrátit, zejména nájezdy a přejezdy. Ve třech polích v záložce propojení jsou provedeny tyto změny: v nastavení krátké je vybrána možnost obloukem, dále dlouhý, zde jsou zvoleny dráhy nejkratší a nakonec oblast ochrana, zde je ponechána možnost ochrana. Zvolené možnosti se potvrdí tlačítkem aplikuj a posléze akceptuj.
obr. 3.4 formulář náběhů a spojů
Strategie Vrtání je nastavena pomocí takzvaných 2D sad. Je důležité díry označit a v nabídce exploreru zvolit možnost Sady 2D a dále zvolit vytvoř sadu 2D a v aktivním okně 2D tabulka (obr. 3.5) je třeba zvolit možnost otvor. Pokračuje se kliknutím na aplikuj a dojde k vytvoření 2D sad, které se aktivují při nastavení v okně Vrtání. (6)
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 25
obr. 3.5 okno 2D sad
Pro vrtací operaci byl zvolen vrták o průměru 10mm (obr. 3.6)
obr. 3.6 vrták
Obě díry jsou dále zahloubeny a zahloubení je vyrobeno na Ø11.9 - 0.2, tudíž následuje obrobení zahloubení pomocí strategie Konstant Z dokončení. Protože jde o rozměr který je omezen dvěma desetinami, bude v nastavení strategie zvolena Tolerance 0,01 a Krok 0,25mm, tím se zajistí přesné obrobení zahloubení. Při výběru zahloubení bude tentokrát místo funkce Sady 2D, v exploreru zvolena funkce Hranice. Stejně tak i v následujícím kroku při obrábění tvarového zahloubení. U obou zahloubení bude použita strategie Konstant Z dokončení (obr. 3.8) s následujícím nastavením.
V tabulce
nastavení drah zvolené strategie viz (obr. 3.8) je nastavena Tolerance 0,01. Přídavek je nastaven 0,3, ale pouze u tvarového zahloubení, protože zahloubení válcových děr je již obráběno načisto, čili bez přídavku, kdežto u
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 26
tvarového zahloubení bude jednou aplikována strategie Konstant Z dokončení, ačkoli tentokrát bez přídavku pro obrábění načisto, ostatní nastavení zůstane stejné. Další oblast nastavení nese název Hranice, zde je možno definovat hranice polotovaru. Je zde na výběr několik možností, např.: zbytkové hranice, plošné hranice, hranice siluety, kolizní hranice, hranice definované uživatelem. Pojem hranice znázorňuje oblast, buďto zvolenou přímo uživatelem nebo přednastavenou, kterou již nástroj svými dráhami překročit nemůže. V obou případech bude zvolena hranice definovaná uživatelem. Kliknutím pravým tlačítkem myši na odkaz Hranice v záložce s názvem PoweMILL explorer (obr. 3.7a). Z výběru možností je zvoleno vytvoř hranice a následně definovaná uživatelem (obr. 3.7b). Kliknutím na symbol tužky v okně definování hranic viz (obr. 3.7b) lze aktivovat kreslení a dalším kliknutím do protilehlých rohů (neboli do úhlopříčky) na modelu, lze vytvořit hranice ve tvaru obdélníku (obr. 3.9), popřípadě libovolného tvaru (pokud jde například o díru).
obr. 3.7 a) PowerMILL explorer
obr. 3.7 b) Nastavení hranice
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 27
obr. 3.8 nastavení dráhy obr. 3.9 hranice
I zde, stejně jako v každé strategii následuje nastavení Nájezdů a přejezdů, opět kliknutím na příslušnou ikonu v okně nastavení dráhy zvolené strategie. V tomto případě, tedy v případě tvarového zahloubení lze dobře vidět rozdílnost v nastavení propojení drah mezi propojením Přímkou, nebo Obloukem (obr. 3.10a,b). Propojení drah má samozřejmě vliv na plynulost chodu při obrábění, tudíž i na povrch obrobených ploch.
obr. 3.10a) propojení obloukem
obr. 3.10b) propojení přímkou
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 28
Pro frézování tvarového zahloubení byla použita válcová čelní fréza o průměru 4mm. Délka řezné části : 25 mm Délka frézy : 65 mm Průměr stopky : 4 mm (8) Oblast frézování, je limitována jednak hranicemi jak je již uvedeno výše, a hloubka frézování je omezena nově vytvořeným blokem polotovaru, odpovídajícímu požadované hloubce obrábění, což je jedna z možností jak limitovat prostory obrábění. Nově vytvořený blok polotovaru je znázorněn na (obr. 3.11).
obr. 3.11 blok polotovaru
Dalším krokem v programu pracovní roviny PR01 je frézování vybrání. Stejně jako u předchozích frézovacích operací je použita strategie Konstant Z dokončení. Nastavení dráhy zůstává naprosto stejné jako u předchozí operace. Opět je využit systém hranic a propojení drah jako u předchozích operací. Krok dolů je zvolen 0,25mm a klesání je vedeno po spirále. Klesání po spirále je použito také u frézování obou předchozích zahloubení. Pro frézování vybrání je použita kulová fréza o průměru 8mm (obr. 3.12).
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 29
obr. 3.12 fréza kulová (4)
obr. 3.13 aplikovaná strategie
Posledním krokem programu v pracovní rovině PR01 je frézování zaoblených hran.
Protože jde o obrábění plošně a ne hloubkové jako
v předchozích operacích, je tentokrát zvolena strategie Dokončení rastrem. Nastavení dráhy v okně strategie je opět téměř stejné. Opět se nastavuje tolerance 0,01. Přídavek je nastaven nulový, protože jsou hrany obrobeny na čisto. Opět je oblast vymezena hranicemi a nastavením bloku polotovaru (obr. 3.13). Rozdíl je nastavení kroku. U Dokončení rastrem neřešíme krok dolů, ale protože jde o obrábění plošně, řešíme krok bokem, v okně nastavení dráhy uvedeno pouze jako Krok. Tento krok se běžně u hrubování volí na základě průměru frézovacího nástroje, udává se jako 50 – 75 % průměru frézy. Vzhledem k tomu že budou rohy obrobeny na čisto je třeba zvolit tento krok podstatně menší, a to proto, aby bylo dosaženo kvalitního povrchu obráběné plochy. Pro obrobení je použita kulová fréza o průměru D 8mm. Pokud by byl zvolen krok v hodnotě 50% průměru nástroje, což by bylo 4mm, mohlo by se stát, že by obrobený povrch nedosahoval požadovaných kvalit. V okně nastavení dráhy je také možnost krok automaticky spočítat, a sice kliknutím na
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 30
příslušnou ikonu, na níž je vyobrazena zelená stříška (obr. 3.14). Hodnota kroku je tedy zvolena 0,25mm. Nájezdy a přejezdy jsou ponechány ve stejném nastavení jako u předchozích operací. Ostatní kroky nastavení jsou již ponechány v původním nastavení.
?
obr. 3.14 dokončení rohů
?
obr. 3.15 propojení oblokem
Na obrázku (obr. 3.15) lze velmi dobře vidět propojení drah obloukem.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 31
Jednotlivé kroky lze v softwaru PowerMILL doplnit simulací obrábění. Pro velký počer aplikovaných strategií nebude obrábění simulováno po každém kroku, ale bude odsimulován celý program, čili všechny strategie aplikované v pracovní rovině PR01 (obr. 3.16). Simulaci lze v softwaru PowerMILL vyvolat kliknutím na příslušnou ikonu v panelu nástrojů. Simulovat lze obrábění přímo v pracovním okně softwaru, v tomto případě je viditelný celý model a dráhy všech aplikovaných strategií v programu (obr. 3.16). Nebo je možno přepnout do okna simulace, v němž se zobrazí zatím neobrobený polotovar a je možno sledovat celý průběh obrábění (obr. 3.17).
obr. 3.16 aplikované strategie v PR01
obr. 3.17 simulace programu
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 32
3.2 Strategie použité v pracovní rovině PR02 a PR03 Pracovní roviny PR02 a PR03 obsahují pouze vrtací strategie, a sice každá znázorňuje vrtání jedné díry. V PR02 jde o díru v pravé bočnici a v PR03 se jedná o díru v bočnici levé. Opět jsou díry vyvrtány za pomocí funkce Sady 2D v exploreru PowerMILLu, přičemž se postupovalo stejně jako při vrtání v kapitole 3.1. Strategie je nastavena totožně jako v případě vrtání v kapitole 3.1, pouze s rozdílem průměru použitého vrtáku. V tomto případě je na obě díry použit vrták o průměru 3mm. Opět lze zpustit simulace (obr. 3.18)
(4)
obr. 3.18 simulace
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 33
3.3 Strategie použité v pracovní rovině PR04 V pracovní rovině PR04 jsou obráběcí strategie aplikovány na přední plochu obrobku. Jsou využity strategie na obrobení plochy, jako jsou například Hrubování ofsetem nebo Dokončení rastrem, ale také strategie známé z již předchozích operací, a sice několik aplikací Konstant Z dokončení . Protože strategie Konstant Z dokončení byla již popsána v předchozích krocích, budou v této kapitole popsány strategie Hrubování offsetem a Dokončení rastrem. Konstant Z budou pouze zakomponována do simulace obrábění, aby byl celý model postupně obroben. Z nabídky 3D hrubovacích strategií je zvoleno Hrubování offsetem. Požadavkem a cílem této strategie je odebrat co největší množství materiálu. Řezné podmínky je zapotřebí nastavit tak, aby bylo možné zařídit co největší odběr přebytečného materiálu v nejkratším možném strojním čase, samozřejmě v závislosti na kvalitách nástroje. Příliš velký záběr frézy do materiálu a značně vysoká rychlost posuvu by mohly vézt k poškození nástroje. Pro hrubování offsetem je vhodné použít nastavení sousledného obrábění. Výhodou je rovněž zbavení se zbytečných přejezdů vzduchem. Tolerance na hrubování je zvolena 0,05 mm s přídavkem 0,3mm. Přičemž krok bude 7 mm. Protože jde o hrubovací operaci, je zde v případě kroku zvolena hodnota 7 jakožto cca 75% průměru použitého nástroje. A krok dolů (neboli v souřadnici Z) bude 0,7mm, vzhledem k tomu že jde o hrubovací operaci. Podstatný pak bude posuv na zub f z , což je dráha kterou fréza urazí při záběru jednoho zubu. Tuto hodnotu lze získat za pomoci vzorce viz. kapitola 3.6. Nájezd nástroje k materiálu je zvolen pod úhlem a dále kliknutím na tlačítko nastavení je zvolen úhel klesání 2° (obr. 3.19 ). Tímto nastavením je zamezeno přímému nabourání nástroje do stěny polotovaru. Nástroj plynule pod úhlem sjede do ochranné oblasti, v níž se spouští řezný posuv a začíná obrábění.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 34
obr. 3.19 Nastavení nájezdu nástroje
V dalším kroku lze nastavit Rychlostní obrábění, kde je již předvolen hladký profil s hodnotou rádius rohu 0.05 mm. Toto nastavení není nutné, ale výhodné pro kvalitnější a bezpečnější obrábění v oblastech rohů. Vzhledem k tomu, že nástroj v okamžiku, kdy se dostane do rohu, udělá malý rádius. Tímto nastavením se předejde přímému najetí nástroje na protější stěnu a tím pádem nedojde k odražení nástroje. V tomto případě zde ale žádné uzavřené rohy nejsou, čili není třeba tomuto nastavení věnovat pozornost. (6) Pro Hrubování offsetem (obr. 3.20) je zvolena válcová čelní fréza o průměru 10mm Průměr frézy
: 10 mm
Délka řezné části Délka frézy
: 38 mm
: 100 mm
Průměr stopky : 10 mm (8)
obr. 3.20 nastavení hrubování offsetem
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 35
V dalším kroku bude opět aplikována strategie Konstant Z dokončení (obr. 3.21), a sice na dokončení svislé stěny, která vznikne po Hrubování offsetem.
obr. 3.21 aplikace Konstant Z dokončení
Na již vyhrubovanou plochu po strategii Hrubování offsetem je aplikována strategie Dokončení rastrem. Nastavení této strategie v se příliš neliší od nastavení strategií v předchozích krocích. Přesto má svá specifika. Při nastavování drah této strategie lze úhel drah zvolit 45° (obr. 3.22). Nastavení tolerance zůstává 0,01, přídavek 0 protože jde o dokončení na čisto, a krok je v tomto případě zvolen 3,5mm. U této strategie je opět využita funkce hranic, nicméně tentokrát nejde o hranice definované uživatelem, ale o Plošné hranice (obr. 3.23). Je vybrána plocha kterou budeme obrábět a poté již známým způsobem v exploreru vybrána záložka hranice a následně vybrána možnost plošně hranice. Po kliknutí na tlačítko aplikuj systém vygeneruje požadovanou hranici. Volbou stříhání a výběrem možnosti vnitřních v okně nastavení strategie je vybrána vnitřní plocha hranic.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
obr. 3.22 nastavení strategie
List 36
obr. 3.23 nastavení hranice
Při nastavování obou strategií byl ponechán stejný nástroj, a sice válcová čelní fréza o průměru 10mm. Opět stejnými strategiemi a podobným nastavováním drah jsou obrobeny ostatní prvky pracovní roviny PR04. Hrubováním offsetem jsou obrobeny kapsy v dané rovině, opět za pomocí funkce Hranice. Na dokončení stěn těchto kapes je použita strategie Konstant Z dokončení při stejné logice nastavování jako u předchozích prvků na nich byla tato strategie aplikována. Dno kapes je dokončeno strategií Dokončení rastrem, opět při podobném nastavení jako při nedávném využití této strategie.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 37
3.4 Strategie použité v pracovní rovině PR05 Pracovní rovinu PR05 tvoří podstava modelu. V této pracovní rovině je jsou využity strategie vrtací, jejichž nastavování již bylo několikrát zmíněno při obrábění prvků v předchozích rovinách. Dále jsou v této pracovní rovině převážně využity strategie Konstant Z dokončení, jejichž nastavování již také bylo několikrát předvedeno. U této pracovní roviny bude popsána pouze strategie Dokončení rohu perem, která doposud u předchozích rovin popsána nebyla. Tato strategie je aplikována na dokončení rohu drážky u dna modelu (obr. 3.25). Jde o jednu z několika dokončovacích strategií podobného smyslu. Nastavení této strategie neobsahuj příliš mnoho parametrů. Nastaveny jsou standardní kroky jako tolerance 0,01, nulový přídavek protože jde o dokončení na čisto. Oblast nájezdů a přejezdů zůstává nastavená stejně jako u předchozích strategií (obr. 3.25).
obr. 3.25 nastavení strategie
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 38
3.5 Strategie použité v pracovní rovině PR06 Pracovní rovinu PR06 tvoří vrchní rovina, potažmo vnitřní prvky modelu. Tato rovina je obrobena pomocí programu, který je složen ze všech strategií, které zde byly doposud zmíněny. Od vrtacích strategií počínaje, až po Hrubování offsetem, dokončování svislých vzniklých stěn po hrubování strategií Konstant Z dokončení. Dokončení dosedacích ploch strategií Dokončení rastrem, nebo 3D offset dokončení. A v neposlední řadě dokončení rohu perem. Všechny zmíněné strategie již byli v minulých krocích popsány a jejich nastavení se příliš neliší. Na následujících dvou obrázcích lze vidět aplikované dráhy v pracovní rovině PR06 (obr. 3.26) a také obrobený model po aplikaci všech strategií a jejich odsimulování (obr. 3.27).
obr. 3.26 aplikace strategií v PR06
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 39
obr. 3.27 simulace
Kompletní nástrojové vybavení jak pro obrobení poslední pracovní roviny, tak pro všechny programy viz. Příloha nástrojového vybavení.
3.6 Nastavení technických parametrů Po spuštění softwaru PowerMILL je třeba importovat model těžítka viz kapitola
1.2.
Pokud
je
model
vhodně
připraven,
je
možno
začít
s nastavováním parametrů pro obrábění. Před obráběním součásti je nezbytně nutné definovat polotovar, neboli blok viz kapitola 1.4. Dále je důležité nastavit posuvy a rychloposuvy. Tato nastavení většinou určuje výrobce zařízení, a lze je nastavit do aktivního nástroje v softwaru PoweMILL. Vyžadováno je pevné upnutí, jak nástroje, tak i polotovaru ke stolu frézky. Případně je možné jednotlivé hodnoty dopočítat. Lze použít například vzorec, který vyjadřuje výpočet řezné rychlosti vc
vc =
π ⋅D⋅n 1000
( m/min ),
( m/min ).
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 40
přičemž veličina D (mm) zobrazuje průměr nástroje, n otáčky ( 1/min ). Odtud
n=
vc ⋅ 1000 . π ⋅D
Stejně tak lze použít vzorec pro výpočet posuvu v f = n ⋅ f z ⋅ z n . Kde zn vyjadřuje počet zubů a f z vyjadřuje posuv na zub. Dalším bodem je specifikace výšky rychlého posuvu (obr. 3.28), což jsou hodnoty, v nichž se může nástroj bezpečně pohybovat, aniž by hrozila kolize se součástí nebo upínacím prvkem. (6)
obr. 3.28 Okno specifikace výšky rychloposuvu
3.7 Zpracování NC programů pro dané aplikace NC programy jsou dále zpracovávány na CNC strojích. CNC je zkratkou anglického pojetí „ Computer Numerical Control“, tahle zkratka se využívá také u nás, přičemž její ekvivalent zní počítačem řízené obráběcí stroje neboli také obráběcí centra. Jsou to stroje, které jsou schopné obrábět dle předem připravených NC programů. NC programy jsou textové dokumenty, které se skládají z takzvaných Gkodů sestavených v řádcích. Tyhle kódy jsou tvořeny písmenem a následnými hodnotami. Jen obecně příklad G1 G90 X10. Y20. F 500, přesune obráběcí
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 41
nástroj z místa A na místo B určené souřadnicemi X,Y, rychlostí posuvu F=500 mm za minutu. Souřadnice cílového bodu jsou zadány v absolutních souřadnicích, což definuje řídícímu systému příkaz G90. Pro vlastní psaní NC programu stačí jakýkoli textový editor. NC program je možné následně přenést do CNC řídicího systému, nemusí tedy NC kódy zadávat přímo u stroje. K přenosu lze využít různé způsoby, stále nejrozšířenější je přenos RS 232 využívající sériový port vašeho PC, ale v současnosti lze zapojit CNC stroje do počítačových sítí a adresář CNC řídicího systému sdílet v rámci LAN počítačové sítě ve firmě. Při psaní nezapomínejte na základní pravidlo, že CNC řídicí systémy neznají háčky a čárky a jejich použití v textu může byt příčinou, proč vám nepůjde program spustit. Při volbě textového editoru lze využívat i volně šířené editory určené přímo pro vytváření NC kódů, nebo si koupit NC editory, které nejenom že vám usnadní vlastní vytváření NC kódu, ale dokážou i simulovat vlastní dráhu nástroje před tím, než ho spustíte v CNC stroji. (2) Program PowerMILL dokáže NC programy vygenerovat v několika formách. NC program, CL data, Obraz Ductu (obr. 3.29). (6)
obr. 3.29 formy výstupních dat
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 42
CL data jsou druh formátu, který obsahuje srozumitelný zápis interní struktury činnosti NC modulu CAD/CAM systému. CL data jsou ve formátu ASII a v podstatě obsahují prostorové souřadnice koncových bodů pohybu nástroje. Obvykle jsou používány při speciálních činnostech při vývoji a ladění postprocesorů a podobně. (2) (6) Přímo v programu PowerMILL lze seřadit všechny operace do NC programu. Když se spustí simulace obrábění, po kliknutí na ikonu simulace NC programů, proběhne celá simulace od začátku až do konce obrábění zvolených strategií. Takový NC program lze vytvořit kliknutím pravým tlačítkem myši na NC programy v PowerMILL exploreru, možností vytvoř NC program přičemž naskočí okno nastavení NC programu (obr. 3.30). Daný NC program lze pojmenovat a dále pokračovat kliknutím na tlačítko zrušit, v PowerMILL exploreru se objeví záložka tvarový model, pod NC programy (obr. 3.30)
obr. 3.30 PowerMILL explorer obr. 3.31 Přidání strategie do NC programu
Následně lze jednotlivé strategie do NC programu vkládat. Kliknutím pravým tlačítkem na zvolenou strategii z roletového menu lze zvolit přidat do a následně NC program (obr. 3.31). Stejným způsobem se postupuje také u ostatních strategií. Jednotlivé strategie se zapisují do složky NC programu (obr 3.32). (6)
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 43
obr. 3.32 Prostředí NC programu
Kliknutím na tlačítko zapsat se spustí generování NC programu dané strategie (obr. 3.33)
obr. 3.33 informační okno po zápisu NC programu
(6)
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 44
Daný NC program se uloží do složky projektu uživatelem uloženého někde v počítači. Projekt je možno z daného místa otevřít k nahlédnutí. V projektu se nachází složka ncprograms, v níž se nachází vygenerovaný NC kód. Zvolený NC kód je možno otevřít k nahlédnutí v jakémkoli textovém dokumentu (obr. 3.34).
obr. 3.34 Část NC kódu
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 45
3.8 Experimentální ověření NC programů Po dokončení všech operací jednotlivými strategiemi lze spustit celou simulaci vytvořením NC programu ze všech strategií. Tvorbu NC programu lze provézt stejně, jak bylo uvedeno v kapitole 3.7. Než se tak stane, je možno u všech strategií provézt kontrolu kolize nebo bourání. Kliknutím na ikonu collision checking v hlavním nástrojovém panelu se otevře prostředí s názvem Tabulka Verifikace drah (obr. 3.35).
obr. 3.35Prostředí verifikace drah
Kliknutím na tlačítko Aplikuj se spustí kontrola drah dané strategie a následně dojde k vyhodnocení, jestli ke kolizi či bourání došlo nebo ne a v jaké poloze (obr. 4.2). U hrubovací strategie byl pro názornost v nastavení nástroje zvolen velmi krátký dřík, a poté byla spuštěna kontrola kolizí. Program PowerMILL provedl přehodnocení již vygenerovaných drah a našel kolizní stav. Na případnou kolizi reagoval informativní hláškou viz obrázek (obr. 3.36).
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 46
obr. 3.36 informace o kolizi
Kliknutím na ikonu OK program PowerMILL sám provede opravu nástroje tak, aby ke kolizi nedošlo. Pokud je ale dřík zvolen příliš krátký, je třeba opět vejít do nastavení nástroje a prodloužit jej tak, aby byl nástroj řádně upnut. Pokud všechny strategie projdou kontrolou kolizí a budou vhodně upraveny, lze simulovat celé obrábění modelu a vygenerovaný NC kód lze aplikovat na některém stroji. Také program PowerMILL dokáže simulovat obrábění s využitím zvoleného stroje.
3.9 Srovnání softwaru PowerMILL s jiným CAM softwarem Na trhu existuje spousta různých CAM softwarů, viz kapitola (1.1). Pro srovnání je v této kapitole vybrán software EdgeCam. Přednosti PowerMILLu: • software bere model jako celek, • součásti projektu jsou kontrolovány na kolize, • podpora dvanácti typických nástrojů a možnost vytváření různých typů nástrojů, nástroje jsou uspořádány do přehledné databáze, • automatická detekce otvorů na modelu pro vrtání, • různorodost editování drah, nájezdy a výjezdy nástroje je možné nastavit dle požadavků programátora a to pro každý nájezd a výjezd zvlášť, • vytvořené dráhy je možné simulovat se zobrazením odebíraného materiálu, • možnost nastavit rozdílný radiální a axiální přídavek pro dráhu, přídavek materiálu je možné nastavit podle jednotlivých ploch na modelu, • systém obsahuje více jak 50 postprocesorů pro většinu známých řídicích systémů. (3)
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 47
EdgeCam: Edgecam je přední CAM systém, umožňující programování frézovacích, soustružnických a soustružnicko-frézovacích strojů. Edgecam kombinuje uživatelsky příjemné prostředí a intuitivní ovládání, se sofistikovanou tvorbou drah nástrojů. Edgecam je top produkt Planit Group - světově nejrychleji rostoucí společnost, zabývající se vývojem a prodejem CAM systémů (podle nezávislé studie CIMdata). Edgecam je kompletní softwarové CAM řešení jak pro produkční obrábění, tak i pro výrobu tvarových forem a zápustek. S kompletním rozsahem 2-5 osých frézovacích operací, s podporou pro soustružení a soustružnicko-frézovací centra, v kombinaci s dokonalou CAD integrací a důmyslnými automatickými nástroji, je Edgecam jediný CAM software který kdy budete potřebovat. Edgecam je navržen tak, aby zvládal programování jednoduchých i velmi složitých součástí a nabízí plnou podporu pro poslední verze CAD systémů, obráběcích strojů, nástrojů a nejmodernějších technologií.
Edgecam je
dodávaný celosvětově přes síť specializovaných certifikovaných partnerů. Strategickým partnerem Planit group pro Českou a Slovenskou republiku je společnost NEXNET, a.s. (7)
3.9.1 Srovnání pracovních prostředí obou softwarů Na první pohled jsou pracovní prostředí téměř stejné, respektive dosti podobné. Software EdgeCam je podobně strukturovaný jako PowerMILL, obsahuje rozsáhlý panel nástrojů v horní části pracovního prostředí, explorer ve stromové struktuře v levé části okna (obr. 3.38a,b).
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
obr. 3.38a) EdgeCam
obr. 3.38b) PowerMILL
List 48
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 49
Můj osobní dojem ze srovnání obou softwarů je ten, že jsou si opravdu velmi podobné, ať už ve stylizaci grafického prostředí, tak i v systému volby postupu obrábění, tzn. volba nulového bodu, určení polotovaru. V softwaru EdgeCam se při programování přepíná mezi dvěma úrovněmi, funkce Tužka, při níž se vybírají plochy požadované na obrobení, poté se přepíná pomocí funkce (tlačítka) Technologie, v níž se dále nastavují technologie obrábění, volí se strategie a nastavují dráhy. Software EdgeCam neobsahuje zdaleka tak pestrou paletu strategií, obzvláště dokončovacích tak jako software PowerMILL. Proto působí EdgeCam celkem jednodušším dojmem. Obsahuje pouze několik základních možností-frézovat čelo plochy, hrubování-rozbalit a další volby, profilování- nejčastěji, rovinné plochy, drážka 2D 3D,díra, zbytkové frézování. Samotné nastavení drah je podobně jako u PowerMILLu. Tabulka, respektive okno nastavení je podobné jako u PowerMILLu, možná malinko přehlednější (obr. 3.39).
obr. 3.39 nastavení strategie
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 50
ZÁVĚR Cílem této práce bylo navrhnout model v libovolném modeláři a následně jej obrobit pomocí CAM softwaru PowerMILL. Popis možností a rozbor strategií softwaru. Pro vizualizaci a srovnání byly vytvořeny modely upínačů v softwaru PowerMILL a SolidWorks (viz. příloha 9). Na tvarový model byly aplikovány vhodné strategie, zaručující plynulý a bezproblémový průběh výroby, a sice strategie: Hrubování offsetem, Konstant Z dokončení, Dokončení rastrem, Dokončení rohu multiperem, 3D offset dokončení a dokončení optimalizovaným konstant Z. Kromě výroby byly strategie experimentálně simulovány v programu PowerMILL. Za pomoci simulací byly detekovány kolizní stavy, které byly následně eliminovány. Software PowerMILL byl dále srovnán s podobným CAM softwarem, oblíbeným a hojně se vyskytujícím na trhu CAM softwarů, a sice se softwarem EdgeCam. Po sestavení strategií byl vytvořeny NC programy, obsahující data potřebné ke zhotovení celého modelu. U některých strategií se může zdát, že jsou některé kroky nastaveny přehnaně, například krok dolů 0.25mm při dokončování stěn strategií Konstant Z dokončení, nebo u dokončení zahloubení stejnou strategií. Nicméně jde o přesnou výrobu dílu (viz, výkresová dokumentace), který je využíván ve zdravotní technice. Tudíž je třeba dbát na kvalitní dokončování ploch, což může vést k menším krokům a protahování výrobních časů. PowerMILL programuje obrábění prostřednictvím grafického prostředí, přičemž se jednotlivé parametry nastavují krok po kroku. Grafické prostředí je velmi přehledné. Práce se softwarem je efektivní, na základě jednoduchého importu a transformace daného modelu, jednoduchého ovládání a také možnosti jednotlivé operace simulovat.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 51
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 1 AB SANDVIK COROMANT – SANDVIK CZ. Příručka obrábění – Kniha pro praktiky. Přel. M. Kudela. 1. vyd. Praha: Scientia, 1997. 857s. Přel. z: Modern Metal Cutting – A Practical Handbook. ISBN 91-97 22 94-4-6.
2 NC programy, Dostupné na WWW: < http://www.t-support.cz/?rubrika=96>
3 PowerMil 5.5 release issue 1.0 16/09/2005 User Guide by Delcam.
4
Iscar, katalog nástrojů, Dostupné na WWW: < http://www.iscar.com/Ecat/Application.asp/mapp/ML/GFSTYP/M/lang/EN >
5
SANDVIK, Coromant, katalog nástrojů, Dostupné na WWW:
6
Bakalářská práce: SPÁČIL, P. Verifikace a vizualizace obrábění tvarových ploch v CAM softwaru PowerMILL.
7
EdgeCam – úvodní informace o softwaru, Dostupné na WWW: http://www.edgecamcz.cz/edgecam-uvod/
8
Volba nástrojů, Dostpné na WWW: http://www.i-frezy.cz
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ Počítačem podporované projektování počítačem podporovaná výroba
CAD
[-]
CAM
[-]
CNC
[-]
číslicové řízení počítačem
NC
[-]
číslicové řízení
VBD
[-]
vyměnitelná břitová destička
n
[min-1]
otáčky
vc Ap
[m.min-1] [mm]
řezná rychlost hloubka řezu
f
[mm/ot]
posuv na otáčku
fz D
[mm] [mm]
D2
[mm]
H L
[mm] [mm]
posuv na zub průměr frézy průměr dříku frézy délka vyložení délka nástroje
Vf
[m.min-1]
rychlost posuvu
zn
[-]
počet břitů
Computer Aided Design Computer Aided Manufacturing Computer Numerical Control Numerical Control
List 52
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Příloha 2 Příloha 3 Příloha 4 Příloha 5 Příloha 6 Příloha 7 Příloha 8
Nástrojové vybavení NC program A – strategie PR01 NC program B – strategie PR02 NC program C – strategie PR03 NC program D – strategie PR04 NC program E – strategie PR05 NC program F – strategie PR06 Výkresová dokumentace
List 53
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 54
Příloha 1
Nástrojové vybavení:
