CAM alapjai 1 CAM ALAPJAI. Dr. Markos Sándor & Dr. Boór Ferenc BME GTT

Átírás

1 CAM alapjai 1 CAM ALAPJAI Dr. Markos Sándor & Dr. Boór Ferenc

2 CAM alapjai 2 Megmunkálási igények Marás (sík, zseb, horony, kontúr, felület, menet, maradék ) Szikraforg aforgácsolás (tömb, huzal, bolygó) Köszörülés (sík, henger, horony, menet,...) Polírozás Felületkikészítés (szemcseszórás, bőrözés ) Bevonatolás

3 CAM alapjai 3 Gyártási (megmunkálási) típus sorrendterv

4 CAM alapjai 4 Technológiai tervezés szintjei és feladatai Termékmodell Gyártási modell Előgyártmány Modell Leíró nyelv Dialógus FELHASZNÁLÓI FELÜLET Feldolgozó - Processzor Szerszámgép, Készülék Szerszám Forgácsolási paraméterek Illesztő Posztprocesszor Vezérlés Sorrend tervezés Művelet tervezés Műveletelem tervezés CL Data Illesztés Megmunkálási módok hozzárendelése Bázisfelületek kijelölése Szerszámgépek, készülékek választása Műveletek behatárolása, sorrendje, közbenső állapotok meghatározása Leválasztási terv Szerszámválasztás, elrendezés Műveletelemek sorrendje, összevonása, bontása Szerszám mozgáspálya tervezés Forgácsolási paraméterek meghat. Tényleges gyártóberendezés tulajdonságainak figyelembe vétele NC gép

5 CAM alapjai 5 CAM RENDSZEREK ESPRIT CAMWORKS SURFCAM SOLIDCAM DELCAM FEATURECAM MASTERCAM TEBIS HYPERMILL EDGECAM WORKNC GEOPACK MAZACAM EZCAM ALPHACAM CIMATRON ALASKACAM VISICAM TOPCAM XNC GIBBS

6 CAM alapjai 6 2-3D-s s hibrid modellezés Felület- és testmodellező alaprendszer Egyesíti a felület- és testmodellezés előnyeit Speciális modulok, például szerszámtervezők számára Szerszámház tervezés: Mold maker Elektróda tervezés: Electrode Összeállítás: Assembly 2D-s rajzolás: Draft

7 CAM alapjai 7 ArtCAM: : Művészeti gravírozás, domborművek (relief)

8 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

9 CAM alapjai 9 CAM modulok NC megmunkálás programozása NC megmunkálás kiszolgálása esztergálás (turning) marás (milling) huzal szikraforgácsolás (wire) lemezmegmunkálás (punch) lézer sugaras megmunkálás (laser beam) vízsugaras vágás (water jet) prototípus gyártás (rapid prototyping) mérés (measure) alkatrész modellezés DNC kommunikáció posztprocesszor generátor programellenőrzés munkadarab anyagadatbázis szerszám adatbázis szerszámtervezés támogatás elektróda tervezés munkafolyamat (projekt) menedzselés

10 CAM alapjai 10 Marás 2, 3, 5D

11 CAM alapjai 11 Huzalelektródás szikraforg aforgácsolás Energia forrás

12 CAM alapjai 12 CAM folyamat Beolvasás, Transzport Konvertálás (IGES, SAT, VDA-FS.) Felületek javítása, kiegészítése, módosítása Gép leírása (DNC), Poszt-processzor generálás Modell anyagának megadása (anyagadatbázis) Műveletek, műveletelemek sorrendje Szerszám leírása, kiválasztása Technológiai követelmények (megközelítés, belépés, korrekció,, kilépés) Szerszámpálya generálás (2D, 3D,..5D ) Szerszámpálya editálás (Transzformációk, kivágás, összekötés, új sorrend) Szerszámpálya ellenőrzés (Ütközésvizsgálat, szimuláció) Posztprocesszálás Méretellenőrzés kiszolgálása Dokumentálás Archiválás

13 CAM alapjai 13 Digitalizálás, másolás, rekonstrukció A felület folt letapogatása választott stratégia szerint A mért pontok: - tapintógömb középpont koordináták - normális meghatározása csak bizonyos esetekben

14 CAM alapjai 14 MDB anyag adatbázis (forgácsolási adatok)

15 CAM alapjai 15 Egy bemenet (input) példa Igs, Step, VDA-FS Felületmodell Jellemzően maradékanyag megmunkálás anyaga: edzett acél

16 CAM alapjai 16 Marás, marószerszámok

17 CAM alapjai 17 Szerszámleírás, szerszámadatbázis Feltöltés egyedileg Gép vagy feladat (projekt) orientáltság Adatbázis import

18 CAM alapjai 18 Szerszámbemérés

19 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)

20 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 3 D 5 D 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)

21 CAM alapjai 21 Dimenzió csökkentő stratégiák (2.5D) Z-merőleges (X-Y) v. -párhuzamos (Y--Z, Z--X) gépi síkokban végzett megmunkálások Nagyolás (terasz) Z-rough Maradék nagyolás (terasz) rest-mill Elősimítás (kontúrozás) Z-finish Simítás (kontúrozás Z-finish, párhuzamos pásztázás X/Y /Y--lace lace) Maradék simítás (2.5-3D)

22 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 (0 o ill. 90 o -os) beállításaként hívható Nagyolásra kiterjesztett verziója a többlépéses profil-, avagy Offset-megmunkálás

23 CAM alapjai 23 Egy- és Kétirányú megmunkálás (Pásztázás) Beállítások : Egyirányú Egy irányban vág kijelölése (Once cut) Egyen- vagy ellenirányú főorsó forgás kijelölése Kétirányú Optimális főorsó forgás választása Megnevezések nagyolásnál: Egy-,, Kétirányú megmunkálás Cikk-Cakk Cakk (Zig-Zag) Pásztázás (Parallel Lace) Megnevezések simításnál: Kontúrozás (lásd alsó ábra)

24 CAM alapjai 24 Váltakoz akozó ó irányú megmunkálás Megnevezések : Csigavonalas megmunkálás Cirkuláris megmunkálás (Meander) Területmarás (Area clear)

25 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) Felületkövető, -generáló stratégia: a pályák a felületet rajzolják ki, a ráhagyásról nem adnak felvilágosítást Nagyolás cirkuláris teraszolás Határgörbén kívül nincsen mozgáspálya Simítás kontúrozás a teljes felületen piros pásztázás határgörbén belül kék

26 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.

27 CAM alapjai 27 Felületi integritás: barázdáltság Szármaró Gömbvégű maró Fogásmélység Maradék Barázda (maradék) Wall Profile Barázda magasság (Hullámosság) Lépés Barázda magasság Kúpos végű szerszám 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.

28 CAM alapjai D-s s simítás Kontúrozás Felületi minőség figyelembevétele fogásvételnél Fogásmélység, megmunkálási szintváltás állandó barázdaméret mellett Egyenletes fogásmélység, megmunkálási szintváltás

29 CAM alapjai 29 3D-s s mozgáspálya generálási stratégiák Felület pásztázás; azaz párhuzamos megmunkálás nem gépi síkokban (Surface lace)

30 CAM alapjai 30 Alkatrészmodell és szerszámpályák Egyenközű görbe Szerszámtengely - normális

31 CAM alapjai 31 A háromszögelés triangulation elve A rétegképzés alapja a VOXEL geometria Anyaga eljárástól függően lehet műanyag, fém, papír,..

32 CAM alapjai 32 A szerszám relatív helyzete

33 CAM alapjai 33 Szerszámpálya generálás, megjelenítés Testmodellhez generált pálya

34 CAM alapjai 34 Alakzat sajátosság (feature) alapú pálya tervezés Alaksajátosságok felismerése, azonosítása Felület csoportok kijelölése Automatikus szerszámválasztás Szerszámpálya generálás Szerszámpálya editálás Asszociativitás megmarad

35 CAM alapjai 35 CAD modellen azonosított alakzat (feature)

36 CAM alapjai 36 Speciális szerszámpályák HSM Esztergaközpont 5D Sarok, hirtelen irányváltoztatás nélküli pálya

37 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

38 CAM alapjai 38 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 Előtolás optimálása

39 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

40 CAM alapjai 40 Elektródatervezés Elektródák felépítése hibrid (test és felület) modellezés alkalmazásával Szikraköz miatti profil eltolás (offset) képzés Elektróda elrendezésről egyszerű módon rajzkészítés

41 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

42 CAM alapjai 42 Mérés 3D-s s modell alapján

43 CAM alapjai 43 Metszet generálás, mérés Z-re merőleges síkkal metszve

44 CAM alapjai 44 Illesztés Közbenső felületek, formátumok, interfészek, poszt-processzálás CAD CAM POST-PROC PROC Munkadarab geometria (Besier( görbék, NURBS felületek), analitikus felületekkel való helyettesítés, hálózás. IGES, VDA-FS, SAT, STEP Szerszámpálya generálása, szerszám mozgáspályát leíró CLDATA file létrehozása. Általános térbeli mozgás, lineáris egyenes vagy spline interpoláció 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

45 CAM alapjai 45 Vezérlés, NC programellátás PC RS232C DNC Adat tároló BTR kártya Vezérlés CNC PROC. Szervo processzor Szerszám- gép RS232C Memória ETHERNET Adat szerver RISC PROC.

46 CAM alapjai 46 NC program, -fordítás SPLINE-OK? EGYENESEK, KÖRÖK?

47 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