Mechanical engineering | CAD / CAM » Markos-Boór - A CAM alapjai, előadás

2005.1107 CAM alapjai 1 CAM ALAPJAI Dr. Markos Sándor & Dr. Boór Ferenc BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 2 Megmunkálási igények Marás (sík, zseb, horony, kontúr, felület, menet, maradék) „ Szikraforgácsolás (tömb, huzal, bolygó) „ Köszörülés (sík, henger, horony, menet, .) „ Polírozás „ Felületkikészítés (szemcseszórás, “bőrözés” ) „ Bevonatolás „ BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 3 Gyártási (megmunkálási) típus sorrendterv BME GTT 2005.1107 CAM alapjai Technológiai tervezés szintjei és feladatai Termékmodell 4 Előgyártmány Gyártási modell FELHASZNÁLÓI FELÜLET Dialógus Leíró nyelv Modell Feldolgozó - Processzor Szerszámgép, Készülék Sorrend tervezés Megmunkálási módok hozzárendelése Bázisfelületek kijelölése Szerszámgépek, készülékek választása Műveletek behatárolása, sorrendje, közbenső állapotok meghatározása Szerszám Művelet tervezés Forgácsolási

paraméterek Műveletelem tervezés Leválasztási terv Szerszámválasztás, elrendezés Műveletelemek sorrendje, összevonása, bontása Szerszám mozgáspálya tervezés Forgácsolási paraméterek meghat. CL Data Illesztő – Posztprocesszor Vezérlés Illesztés Tényleges gyártóberendezés tulajdonságainak figyelembe vétele NC gép BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 5 CAM RENDSZEREK ESPRIT CAMWORKS SURFCAM SOLIDCAM DELCAM FEATURECAM MASTERCAM TEBIS HYPERMILL EDGECAM WORKNC EZCAM ALPHACAM CIMATRON GEOPACK MAZACAM ALASKACAM VISICAM TOPCAM XNC GIBBS BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 6 2-3D-s hibrid modellezés ¾ Felület- és testmodellező alaprendszer ¾ Egyesíti a felület- és testmodellezés előnyeit ¾ Speciális modulok, például szerszámtervezők számára Szerszámház tervezés: „Mold maker” Elektróda tervezés: „Electrode” Összeállítás: „Assembly” 2D-s rajzolás: „Draft” BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 7

ArtCAM: Művészeti gravírozás, domborművek (relief) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 8 CAM felépítés (struktúra), fejlesztési törekvések CAM feladatok bővülése Alakzat/Sajátosság (Feature) alapú szerszámpálya tervezés Modell, NC program asszociativitás Test/Térbeli (Solid) megmunkálás Maradék nagyolás HSM szerszámpályák Pálya optimálás, (Technológiai adatok) Ellenőrzési funkció bővülése BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 9 CAM modulok NC megmunkálás programozása Í esztergálás (turning) Í marás (milling) Í huzal szikraforgácsolás (wire) Í lemezmegmunkálás (punch) Í lézer sugaras megmunkálás (laser beam) Í vízsugaras vágás (water jet) Í prototípus gyártás (rapid prototyping) Í mérés (measure) Í NC megmunkálás kiszolgálása Í alkatrész modellezés Í DNC kommunikáció Í posztprocesszor generátor Í programellenőrzés Í munkadarab anyagadatbázis Í szerszám adatbázis Í szerszámtervezés

támogatás Í elektróda tervezés Í munkafolyamat (projekt) menedzselés Í BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 10 Marás 2, 3, 5D BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 11 Huzalelektródás szikraforgácsolás Energia forrás BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 12 CAM folyamat Beolvasás, Transzport Ê Konvertálás (IGES, SAT, VDA-FS.) Ê Felületek javítása, kiegészítése, módosítása Ê Gép leírása (DNC), Poszt-processzor generálás Ê Modell anyagának megadása (anyagadatbázis) Ê Műveletek, műveletelemek sorrendje Ê Szerszám leírása, kiválasztása Ê Technológiai követelmények (megközelítés, belépés, korrekció, , kilépés) Ê Szerszámpálya generálás (2D, 3D,.5D ) Ê Ê Ê Szerszámpálya editálás (Transzformációk, kivágás, összekötés, új sorrend) Szerszámpálya ellenőrzés (Ütközésvizsgálat, szimuláció) Posztprocesszálás Ê Méretellenőrzés kiszolgálása Ê Dokumentálás Ê Archiválás Ê BME GTT

2005.1107 CAM alapjai 13 Digitalizálás, másolás, rekonstrukció A felület folt letapogatása választott stratégia szerint A mért pontok: - tapintógömb középpont koordináták - normális meghatározása csak bizonyos esetekben BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 14 MDB anyag adatbázis (forgácsolási adatok) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 15 Egy bemenet (input) példa • Igs, Step, VDA-FS • Felületmodell • Jellemzően maradékanyag megmunkálás • anyaga: edzett acél BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 16 Marás, marószerszámok BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 17 Szerszámleírás, szerszámadatbázis Feltöltés egyedileg Gép vagy feladat (projekt) orientáltság Adatbázis import BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 18 Szerszámbemérés BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 19 Megközelítési stratégiák és a megmunkálási szintek szerepe A szerszám típusától, kialakításától függően: • fúrás, merítés, süllyesztés

(plunge) • egyirányú rézsű (fixed direction, ~ ramp) • kétirányú, cikk-cakk rézsű (zig-zag ramp) • csavarvonal, helikális rézsű (helical ramp) Abszolút szintek: • Biztonsági sík (Clearance) • Munkasík (Level) Relatív szintek: • Kiemelési sík (Retract) • Biztonsági távolság (Safe distance) • Megmunkálási mélység (Depth) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 20 Megmunkálási dimenzió egész D : egyidejűleg vezérelt/-hető mozgás koordinátatengelyek száma ( azonos időben végzett szinkronizált gépi tengely elmozdulások száma ) fél D : egy vagy több mozgás nem szinkronizált vagy nem egyidejűleg vezérelt/-hető ( pl. csak fogásvétel vagy rétegváltás történik/-het egy kiválasztott tengely irányban) 2.5 D 3D 5D Alkalmazása • bonyolultság jellemzője: technológiai dimenziószám, mint bonyolultsági fokmérő szám (pl. 25D-s marás) • kapacitás definiálása: gépi dimenziószám, mint kapacitási fokmérőszám

(pl. 4D-s v tengelyes huzalos szikrácsológép) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 21 Dimenzió csökkentő stratégiák (2.5D) Z-merőleges (X-Y) v. v. --párhuzamos párhuzamos (Y (Y--Z, Z, ZZ--X) X) gépi síkokban végzett megmunkálások Nagyolás (terasz) Z-rough Maradék nagyolás (terasz) rest-mill Elősimítás (kontúrozás) Z-finish Simítás (kontúrozás Z-finish, párhuzamos „pásztázás” XX/Y/Y--lace lace) Maradék simítás (2.5-3D) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 22 Dimenzió csökkentő stratégiák (2.5D) Z-párhuzamos (z-x, y-z) gépi síkokban végzett megmunkálások • Z~állandó (vízszinteshez) közeli felületek megmunkálására • A szerszámpályák Z irányból nézve (felülnézet) egyenközű vagy állandó barázdamagasság szerint változó párhuzamos x- ill. y-egyenesek • Pozitív, vagy negatív ráhagyás • Egy lépésben több felület is megmunkálható • Speciális technikák (interpoláció) gyorsmaráshoz • Egyes

rendszerekben csupán, mint az általános pásztázás (lásd: 3D-s mozgáspálya generálási stratégiák) speciális (0o ill. 90o-os) beállításaként hívható • Nagyolásra kiterjesztett verziója a többlépéses profil-, avagy Offset-megmunkálás BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 23 Egy- és Kétirányú megmunkálás (Pásztázás) Megnevezések nagyolásnál: Beállítások : • Egyirányú • Egy irányban vág kijelölése (Once cut) • EgyenEgyen- vagy ellenirányú főorsó forgás kijelölése • Kétirányú • Optimális főorsó forgás választása • EgyEgy-, Kétirányú megmunkálás • CikkCikk-Cakk (ZigZig-Zag) Zag) • Pásztázás (Parallel Lace) Megnevezések simításnál: • Kontúrozás (lásd alsó ábra) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 24 Váltakozó irányú megmunkálás Megnevezések : • Csigavonalas megmunkálás • Cirkuláris megmunkálás (Meander) • Területmarás (Area clear) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 25

Nagyolás és Simítás és a megmunkálási határgörbe szerepe Ráhagyáskövető, -generáló stratégia: a pályák a ráhagyást rajzolják ki, a darabra csupán következtetni lehet a kihagyott térrész alapján) Nagyolás • cirkuláris teraszolás Felületkövető, -generáló stratégia: a pályák a felületet rajzolják ki, a ráhagyásról nem adnak felvilágosítást Simítás • kontúrozás a teljes felületen – piros • pásztázás határgörbén belül – kék Határgörbén kívül nincsen mozgáspálya BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 26 Simítás stratégiák Simítás Elősimítás Felületkövető, -generáló stratégiák, mikor a ráhagyás alakja, mérete közvetlenül nem, viszont a generált felületre megengedett barázdáltság (felületi integritás) nagyban befolyásolja a generált szerszámpályákat. BME GTT 2005.1107 CAM alapjai Felületi integritás: barázdáltság 27 Gömbvégű maró Szármaró Fogásmélység

Barázda (maradék) Maradék Wall Profile Barázda magasság (Hullámosság) Kúpos végű szerszám Lépés Barázda magasság Nincs maradék Megjegyzés: Nemcsak a barázda-keresztmetszet jellemzi a barázdáltságot! A barázdák szerszámtengely irányból nézve ugyancsak mutathatnak homogenitást avagy több-kevesebb inhomogenitást, mint az egy-, két- és változó irányú megmunkálási stratégia eredményei. BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 28 2.5D-s simítás – Kontúrozás Felületi minőség figyelembevétele fogásvételnél Fogásmélység, megmunkálási szintváltás állandó barázdaméret mellett Egyenletes fogásmélység, megmunkálási szintváltás BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 29 3D-s mozgáspálya generálási stratégiák Felület pásztázás; azaz párhuzamos megmunkálás nem gépi síkokban (Surface lace) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 30 Alkatrészmodell és szerszámpályák Egyenközű görbe Szerszámtengely -

normális BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 31 A háromszögelés „triangulation” elve A rétegképzés alapja a „VOXEL” geometria Anyaga eljárástól függően lehet műanyag, fém, papír, . BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 32 A szerszám relatív helyzete BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 33 Szerszámpálya generálás, megjelenítés Testmodellhez generált pálya BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 34 Alakzat sajátosság (feature) alapú pálya tervezés • Alaksajátosságok felismerése, azonosítása • Felület csoportok kijelölése • Automatikus szerszámválasztás • Szerszámpálya generálás • Szerszámpálya editálás • Asszociativitás megmarad BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 35 CAD modellen azonosított alakzat (feature) BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 36 Speciális szerszámpályák HSM Esztergaközpont 5D Sarok, hirtelen irányváltoztatás nélküli pálya BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 37 HSM megmunkálás

• Levegő vagy nitrogén hűtőközeg • Mikroszemcsés keményfém vagy CBN szerszámanyag • Spline interpoláció • Előretekintési funkció • Programellátás Dupla kattintás a képre a videó indításához BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 38 Előtolás optimálása Az „OptiFeed” opció az aktuálisan leválasztott anyag térfogatának (vastagságának) függvényében csökkenti vagy növeli az előtolás nagyságát. Eredmény: • Egyenletesebb szerszámterhelés • Jobb minőségű forgácsolt felület • Gépi főidő csökkenése BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 39 Anyagleválasztás, szerszámpálya ellenőrzése • Egy-egy műveletelem által eltávolított rétegvastagság ellenőrzése • Összevetés a kész darab geometriájával • Csak geometriai viszonyok ellenőrzése • Színkódok alkalmazása az előző műveletelem nyomainak eltávolítása céljából • Forgácsleválasztás ellenőrzése nincs BME GTT 2005.1107 CAM

alapjai 40 Elektródatervezés • Elektródák felépítése hibrid (test és felület) modellezés alkalmazásával • Szikraköz miatti profil eltolás (offset) képzés • Elektróda elrendezésről egyszerű módon rajzkészítés BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 41 NURBS interpoláció • NC program hossza lecsökken • Felület minősége javul • Megmunkálás pontossága jobb lesz • CAM rendszerben spline (NURBS) interpoláció - UG, EdgeCam • Transzformálás a vezérlésben BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 42 Mérés 3D-s modell alapján BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 43 Metszet generálás, mérés Z-re merőleges síkkal metszve BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 44 Illesztés Közbenső felületek, formátumok, interfészek, poszt-processzálás CAD Munkadarab geometria (Besier görbék, NURBS felületek), analitikus felületekkel való helyettesítés, hálózás. IGES, VDA-FS, SAT, STEP CAM Szerszámpálya generálása, szerszám

mozgáspályát leíró CLDATA file létrehozása. Általános térbeli mozgás, lineáris egyenes vagy spline interpoláció POST-PROC Alkatrész-program, NC file generálása, CAM file átalakítása egy adott vezérlésnek megfelelően. CNC CNC program végrehajtása, memóriába töltés vagy DNC (RS232C vagy Ethernet) révén CAQ Méretellenőrzés minősítés, (DMIS) mérési adatok regisztrálása és visszacsatolása CAD-be BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 45 Vezérlés, NC programellátás PC RS232C DNC Vezérlés Adat tároló BTR kártya CNC PROC. RS232C ETHERNET Szervo processzor Szerszámgép Memória Adat szerver „RISC” PROC. BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 46 NC program, -fordítás SPLINE-OK ? EGYENESEK, KÖRÖK ? BME GTT 2005.1107 CAM alapjai 47 IRODALOM: Dr. Horváth M, Dr Markos S: Számítógéppel integrált gyártás, LSI 1996 Jose Balic: Contribution to Integrated Manufacturing, DAAAM Publishing Vienna, 1999 BME GTT