Проектирование механической, эрозионной обработки и обработки листа на станках с ЧПУ в среде SolidWorks. Анализ технологичности изделия.

Любое раз спроектированное изделие надо изготовить, и, становясь со временем все более сложными, и сами современные изделия, и оснастка для их изготовления требуют все большего применения станков с ЧПУ. Однако собственно этапу создания управляющих программ для станков предшествует еще один немаловажный этап - анализ технологичности изделия с точки зрения обработки и возможная адаптация модели к выбранным способам получения готовых деталей. SolidWorks успешно решает весь спектр этих задач, используя как специальные функции базового пакета, так и специальные модули.

Анализ технологичности механообрабатываемых деталей.

Экспресс-анализ технологичности детали с точки зрения возможностей и принципов фрезерной или токарной обработки DFMXpress в составе SolidWorks Standard выполняется автоматически. Вы просто выбираете тип детали - фрезерная или токарная - и в считанные секунды получаете детальный отчет о возможных проблемах обработки. SolidWorks найдет все недоступные для фрезы элементы, не соответствующие стандартам предприятия по соотношению глубина/диаметр или по принадлежности к стандартному ряду диаметров отверстия, скругления внешних кромок и трехгранные внутренние углы, отверстия, выходящие на наружные грани не перпендикулярно им или пересекающие внутренние полости, и даже завышенные по точности допуски. Для токарных деталей также будут найдены канавки без скруглений по внутреннему диаметру и все не скругленные круговые кромки. Числовые значения критериев технологичности можно менять в широких пределах в соответствии с требованиями предприятия.
В случае повышенных требований к возможностям системы по проверке технологичности деталей, а также для использования такого инструмента применительно к токарно-фрезерным и листовым деталям, программный комплекс SolidWorks может быть доукомплектован модулем DFMPro, чья облегченная версия и используется, собственно, для выполнения описанного выше экспресс-анализа. Модуль этот выполняет большее число проверок - причем проверяет не только геометрию детали, но и настроенные пользователем атрибуты, например, марку материала - но и позволяет настраивать правила анализа в существенно более широких пределах.

Адаптация модели к требованиям обработки.

В рамках этого производственного этапа может рассматриваться несколько задач: корректировка геометрии, в том числе и импортированной, модели применительно к планируемой обработке; проведение конструктивных изменений в модели; пересчет геометрии модели с выводом исполнительных размеров в середину поля допуска; построение моделей фасонных заготовок (отливок, штамповок и так далее); создание трехмерной обстановки детали, имитирующей применяемую при обработке на станке оснастку.

Как трехмерная система, SolidWorks позволяет без ограничений изменять геометрию любых моделей, причем встроенные средства прямого редактирования моделей позволяют работать даже с импортированной геометрией, удаляя или добавляя материал и непостредственно перемещая отдельные геометрические объекты вплоть до произвольных наборов граней с места на место в соответствии с потребностями исключения из обрабатываемой модели отдельных второстепенных элементов (например, выжигаемых электродом и усложняющих расчет фрезерной обработки), упрощения граней путем их группировки и объединения, или в целях проведения конструктивных изменений при отсутствии прямого доступа технолога к конструкторской модели или при работе с импортированной геометрией, полученной от заказчика в форматах какой-либо иной САПР. Разумеется, в случае работы технолога-программиста и конструктора в единой системе SolidWorks и в рамках организации сквозного цикла проектирования и подготовки производства технолог может выполнять все необходимые работы по адаптации модели к обработке и в отдельной технологической модели SolidWorks, ассоциативно ссылающейся на модель конструкторскую, автоматически отслеживающую изменения последней и автоматически же перестраивающей все производные построения технолога.

Общеизвестно, что геометрическая модель в любой 3D-САПР изначально создается с номинальными значениями размеров, порой выпадающими за пределы реальных полей допусков, обеспечить которые есть одна из ключевых задач производства. Принципиально существует несколько способов решения вопроса получения корректного конечного изделия на основе подобных несколько "теоретических" моделей, и один из них - создание версии модели, все исполнительные размеры которой пересчитаны в середину поля допуска. Суть данного подхода вполне прозрачна: пытаясь изготовить на станке такую модель мы автоматически вгоняем в допуск максимум математического ожидания получаемых реальных размеров детали. И SolidWorks обладает всем необходимым для выполнения этой работы функционалом. Прежде всего, все допуски на размеры - как, впрочем и прочие технологические данные, такие как шерохроватости поверхностей, базы, допуски формы и расположения поверхностей - могут быть помещены непосредственно в трехмерную модель. Далее, специальная команда SolidWorks автоматически создает исполнение модели с пересчитанными в середину поля допуска значениями размеров. Конструкторское исполнение остается не тронутым, а автоматически созданное технологическое исполнение послужит основой для разработки программы изготовления детали на станке.

При изготовлении детали из фасонной заготовки есть смысл получить и использовать модель этой самой заготвки. Это позволит в максимальной степени оптимизировать программу изготовления детали, исключив работу фрезы за пределами материала заготовки - так называемую "обработку воздуха" - и, например, минимизировав отводы инструмента при холостых переходах между зонами обработки. SolidWorks позволяет без ограничений работать над моделью заготовки, причем механизм работы с производными деталями позволяет существенно упростить такую работу и сократить ее объем, а заодно автоматически гарантированно разделить доступ к геометрическим и технологическим данным между двумя разными документами, что является, кстати, одним из требований стандартов качества ISO серии 9000. Достигается это за счет возможности создания нового - технологического - документа на основе модели конструкторской, вставляемой в новый документ целиком как основа модели заготовки. Далее технолог может добавлять и удалять по мере надобности материал, назначать уклоны и усадку, моделировать в том числе и групповые заготовки.

Наконец, механизм работы со сборками SolidWorks позволяет смоделировать всю реальную обстановку вокруг заготовки на рабочем столе станка. Заготовка, прижимы, тиски, элементы крепежа, подкладные плиты, приспособления, в общем все, что реально окажется в зоне обработки может быть собрано в модели сборки, и обработку можно будет проектировать по данной сборочной модели. Очевидные преимущества - возможность полного учета оснастки, исключение возможных столкновений с ней инструмента как при холостых, так и при рабочих перемещениях, и даже просто сокращение времени создания программы за счет большей уверенности технолога-программиста в своих действиях. Кроме того, в режиме работы со сборкой SolidWorks можно программировать и совместную обработку нескольких деталей, а также максимально просто получать программу для изготовления серии одинаковых деталей при совместном установе на столе станка нескольких экземпляров заготовки. Разумеется, и созданную (в случае необходимости, конечно) модель заготовки также можно добавить в эту сборку и учесть ее геометрию при создании программы.

Программирование фрезерной, токарной, токарно-фрезерной и проволочной эрозионной обработки средствами модуля CAMWorks.

Модуль CAMWorks позволяет создавать программы фрезерной, токарной, токарно-фрезерной и проволочной эрозионной обработки. Поддерживаются следующие типы станков:
• Фрезерные с одновременным управлением двумя ÷ пятью осями;
• Токарные одно- и двухшпиндельные, с одним или двумя суппортами, с программно управляемыми вспомогательными механизмами (задние бабки, люнеты, ловители деталей...);
• Токарно-фрезерные одно- и двухшпиндельные, с одним или двумя суппортами, с программно управляемыми вспомогательными механизмами, с одновременным управлением двумя ? пятью осями;
• Эрозионные двух- и четырёхосевые.

Обработка ведётся непосредственно в среде SolidWorks по модели SolidWorks. Результаты работы программиста сохраняются в этой же модели детали или сборки SolidWorks, обеспечивая ассоциативность модели и траекторий инструмента.
В работе CAMWorks использует технологическую базу данных. Это библиотека инструмента, материалов и режимов резания, станков, стратегий обработки. Все библиотеки поставляются с наполнением, позволяющим сразу приступить к работе, но могут быть изменены и дополнены пользователем.

В CAMWorks используется принцип поэлементной обработки. Обрабатываемые элементы могут быть выделены автоматически или интерактивно. Размерные параметры распознанных элементов могут влиять на параметры обработки.
CAMWorks предлагает весь спектр сервисных операций, таких как группировка обрабатываемых элементов или операций обработки, их сортировка, перенумерация инструментов, вывод в текст программы задаваемых пользователем параметров. Имеется редактор траекторий инструмента.
Проверить результаты обработки можно в режиме имитации резания или путем полной имитации работы станка.
По окончании работы CAMWorks формирует собственно управляющую программу для станка и настраиваемый отчёт о результатах обработки.
Модуль CAMWorks всегда поставляется с генератором постпроцессоров и сотнями шаблонов распростарнённых в мире управляющих стоек.

Программирование фрезерной, токарной, токарно-фрезерной и проволочной эрозионной обработки средствами модуля GibbsCAM.

Модуль GibbsCAM позволяет создавать программы фрезерной, токарной, токарно-фрезерной, включая программы для станков с многоканальным управлением, и проволочной эрозионной обработки. Поддерживаются следующие типы станков:
• Фрезерные с одновременным управлением двумя ÷ пятью осями;
• Токарные одно- и двухшпиндельные, с любым числом суппортов, с программно управляемыми вспомогательными механизмами (задние бабки, люнеты, ловители деталей...);
• Токарно-фрезерные одно- и двухшпиндельные, с любым числом суппортов, с программно управляемыми вспомогательными механизмами, с одновременным управлением двумя ? пятью фрезерными осями;
• Многозадачные токарно-фрезерные станки с многоканальным управлением без ограничения числа каналов управления, включая автоматы продольного точения (так называемые swiss-type станки);
• Эрозионные двух- и четырёхосевые.

Модуль GibbsCAM напрямую открывает модели деталей и сборок SolidWorks. При изменении модели SolidWorks модуль GibbsCAM автоматичекси обнаруживает их и обновляет как геометрию обрабатываемой модели, так и все созданные операции обработки.
Дополнительно к возможностям модуля CAMWorks модуль GibbsCAM имеет следующие возможности:

• Программирование станков с многоканальным управлением, то есть способных одновременно работать двумя и более инструментами по одной и более деталям, закрепленным в разных шпинделях. Число параллельных каналов управления не ограничено. Это могут быть продольные токарные автоматы и так называемые многозадачные станки прочих типов.


• Механизм наглядной синхронизации операций, выполняемых в разных каналах управления, по началу или окончанию операции или даже построчно.


• Встроенная иммитация работы станка со всеми сервисными механизмами с одновременной иммитацией удаления материала, что позволяет полностью исключить любые конфликты взаимоподвижных частей станка и материала заготовки, изменяющейся во времени.


• Встроенная поддержка измерительных систем Renishaw.

Программирование лазерной, плазменной, гидроабразивной резки и обработки на координатно-пробивных прессах средствами модуля cncKad и оптимизация раскроя листа в модуле AutoNest.

Модуль cncKad позволяет создавать программы лазерной, плазменной и гидроабразивной резки листового материала, а также управляющие программы для координатно-пробивных прессов. Поддерживаются все распростарненные в мире типы и модели таких станков, в том числе и устаревшие и давно снятые с производства. Также поддерживаются гибридные станки, сочетающие в себе возможности штамповой и лазерной или плазменной обрбаотки. Поддерживаются и станки для обработки листового материала, имеющие дополнительные фрезерные функции.
Модуль cncKad получает геометрию в стандартных форматах, применяемых для передачи плоских данных, таких как dxf и dwg, а также способен получить контур листовой детали непосредственно из SolidWorks. В этом случае при изменении модели SolidWorks траектории обработки также автоматически изменятся.
Модуль cncKad поддерживает использования роликового инструмента типа Wilson Weels.
Модуль cncKad может работать совместно с модулем оптимизации раскроя листа AutoNest. Последний использует библиотеку алгоритмов быстрой раскладки заданных деталей в нужном колическтве на листах заданных размеров с минимизацией отходов материала. При этом учитываются возможные ограничения вроде направление проката листа или факт наличия покрытий.
Проверить результаты обработки можно в режиме имитации резания листа.
По окончании работы cncKad формирует управляющую программу для станка и, при использовании модуля AutoNest, отчёт о результатах раскроя листа.
Модуль cncKad всегда поставляется с настроенными постпроцессорами для любых управляющих стоек.