CATIA V5 – CAM, s kterým obrobíte i dřevo

Tags: 3D CAD | CAM | Dassault | Dřevoobrábění | Frézování | Soustružení | Vrtání

Catia V5 představuje světovou špičku v oblasti CAD/CAM/CAE technologií. Systém nabízí široké spektrum řešení integrovaných do jednoho prostředí pro veškeré aspekty: konstruování a vývoje výrobku, zvyšování konkurenceschopnosti firmy, snižování nákladů a optimalizace technologických procesů. Catia nabízí snadné uživatelské nástroje vhodné pro široké spektrum podniků od nejmenších až po koncerny ve všech oblastech průmyslu pro dosažení konkurenceschopnosti a dominantní role na trhu.

Jedním ze špičkových dílčích uplatnění je v oblasti CAM, kde Catia dosahuje skvělých výsledků v simulacích NC obrábění, a to jak u frézování, tak i soustružení od dvou- až po pětiosé simultánní obrábění s možností přímé komunikace s CNC centry. Je to profesionální, všestranný nástroj pro obrábění součástí různých typů a tvarů z různých typů materiálů, jako je celá řada kovů, plastů, ale také dřeva, a to jak přírodního, tak i jeho umělých variant.

NC produkty CATIA V5 tedy poskytují komplexní řešení, to znamená, že pokrývají všechny oblasti, které se při přípravě NC výroby vyskytují. Jedná se zejména o import geometrie a její analýzu, editaci geometrie, tvorbu a generování NC programů, vizualizaci drah nástroje, simulaci jednotlivých drah nebo celého procesu, zpracování dílenské dokumentace, postprocesing atd.

Přehled hlavních produktů CATIA V5 NC

Prismatic Machining –
2,5osé frézování
Tento produkt umožňuje jednoduše definovat a řídit vrtací a 2,5osé frézovací operace včetně technologie vysokorychlostního obrábění (HSM), kdy je dráha nástroje tvořena bez ostrých přechodů s konstantním úběrem materiálu. Obsahuje 21 samostatných vrtacích cyklů, kde kromě obvyklých jsou zastoupeny i speciální cykly, jako například sekvenční vrtání a drážkování pro kompozitní materiály. Z frézovacích operací jsou to zarovnání ploch, prizmatické hrubování, kapsování, konturování, drážkování, operace z bodu do bodu a obrábění po kontuře. Dále nabízí řízení nástrojů a nástrojových katalogů, pružné řízení výrobních programů s intuitivním a snadno naučitelným uživatelským rozhraním založeným na grafických dialogových oknech, úzkou interakci mezi definicí dráhy nástroje, jejím ověřením a generováním, hladké generování NC dat díky řešení integrovaných postprocesorů, automatickou tvorbu dílenské dokumentace ve formátu HTML, vysokou úroveň asociativity výrobních programů s konstrukčním modulem, což umožňuje efektivní řízení změn.

Surface Machining –
3osé frézování
Tento produkt slouží hlavně pro obrábění tvarových a geometricky složitých součástí. Obsahuje úplné portfolio tříosých operací a pro úplnost a univerzálnost tohoto modulu byl tento produkt doplněn také některými 2,5osými operacemi. Obsahuje jak hrubovací, tak dokončovací operace pro úplné pokrytí výrobního procesu. Technologie vysokorychlostního obrábění (HSM) je podporována u všech operací. Samozřejmostí je automatická detekce a přeobrobení neobrobených oblastí po hrubovacích a dokončovacích operacích. Kolize se součástí je kontrolována u všech frézovacích operací a oblast kolize je zobrazována jak na dráze, tak na součásti. Dále je zajištěno u všech operací kompletní řízení polotovaru mezi operacemi, tzn. máme možnost zobrazit stav polotovaru před a po operaci přímo při definici dané operace. Pro zvýšení pokrytí tohoto modulu co se týče víceosého obrábění byl tento modul rozšířen o konvertor z 3 os na 5 os, kdy máme možnost použít pětiosou dráhu nástroje v tříosém modulu. Nová technologie Instant Cycle Update umožňuje velmi rychlou modifikaci parametrů. Následná aktualizace přepočítává pouze ty části dráhy nástroje, které byly změnou ovlivněny.

Porfolio tříosých operací: hrubování po vrstvách, hrubování kopírovací, hrubování zanořováním (plunge milling), dohrubování, řádkování kopírovací, řádkování konturovací, bitangentní frézování, izoparametrické frézování, spirálové frézování či konturami řízené obrábění (mezi konturami, paralelně s konturou, kolmo na konturu).

Multi-Axis Surface Machining –
víceosé frézování a vrtání
Tento produkt se používá hlavně v případech, kdy nelze geometrii obrobit ve třech osách z důvodu nepřístupnosti obráběného tvaru nebo požadavku na velkou kvalitu výsledného povrchu. Obsahuje úplnou sadu víceosých operací: víceosé kopírovací řádkování, víceosé kopírování řízené křivkou, které může používat různé styly dráhy nástroje (mezi konturami, paralelně s konturou, kolmo na konturu), víceosé izoparametrické obrábění, které umožňuje získat vysoce kvalitní povrchové úpravy pomocí interpolace dráhy nástroje mezi hranicemi povrchů. Víceosé obrábění ploch také obsahuje podporu pro kontrolu kolizí obráběného dílu a upínek vůči nástroji a držáku. Dále pak obsahuje kompletní řadu víceosých operací pro obrábění podle křivky. To přináší další úroveň flexibility technologických operací umožňující rychlé a efektivní obrobení požadovaných tvarů. Hlavními styly řízení dráhy nástroje pro tento typ operací je styl kontaktní, mezi dvěma křivkami anebo mezi křivkou plochou. Pro úplnost jsou zde zastoupeny ještě operace víceosé spirální frézování a víceosé obrábění potrubí (tube machining).

Velmi důležitá pro tento produkt je možnost použití různých strategií řízení náklonu osy nástroje. Osu nástroje lze kontrolovat pomocí „lead“ (náklon ve směru posuvu) a „tilt“ (boční výklon). Použitím tohoto dynamického náklonu lze zabránit případným kolizím. Další strategie umožní ovládat osu nástroje pomocí bodu, čáry nebo plochy a v neposlední řadě interpolovat orientaci osy nástroje mezi definovanými vektory. Velice efektivní strategií je optimalizace úhlu v závislosti na zakřivení obráběné plochy, která umožňuje vysoký úběr materiálu, zvýšení výsledné kvality povrchu a redukci pracovního času. Dále jsou podporovány strategie pro 4osé obrábění, kdy jedna osa je blokována.

Lathe Machining –
soustružení
Tento produkt umožňuje jednoduše naprogramovat 2osé soustružnické a vrtací operace pro horizontální vertikální soustruhy. Představuje tak vysokou úroveň automatizace a normalizace zachycením a opětovným použitím osvědčeného výrobního know-how. Jsou zde zastoupeny soustružnické operace, jako hrubování, konturování, kapsování, zapichování či závitování. Dokončovací operace obsahují automatické zaoblování a srážení hran. Navíc jsou zde zastoupeny také axiální operace od standardního vrtání až po složitější vyvrtávání a srážení. Pro řízení pohybů mimo materiál jsou zde k dispozici předdefinovaná nájezdová a odjezdová makra nebo lze tyto pohyby nadefinovat uživatelem, uložit do katalogu a znovu použít.

Multi-Slide soustružení
Nový produkt, který umožňuje programátorům ovlivňovat produktivitu multi-slides obráběcích center s několika revolverovými hlavami a vřeteny. Tyto typy vícerevolverových a vícevřetenových strojů přinášejí do výrobních firem významné zvýšení produktivity, jakmile jsou řízeny adaptivním řešením pro up-front programování a simulaci. Tento produkt obsahuje vysoce výkonné nástroje pro snadné vytváření, simulaci a synchronizaci NC programů s vícerevolverovými hlavami a vřeteny.

Jeho cílem je zkrácení doby potřebné k obrobení dílce ve vysoké kvalitě. Dodává inteligentní řídící osnovy pro synchronizaci soustružnických a/nebo frézovacích operací. Umožňuje uživateli nastavit obráběcí operace pro každou revolverovou hlavu, která je k dispozici na stroji. Cílem je pak optimalizace a synchronizace všech těchto operací pro získání nejlepší kvality v co nejkratším čase. Uživatel používá k této synchronizaci mezi programy vizuální nástroje, jako např. Ganttův diagram. Tento nástroj poskytuje přehled všech programů, které jsou zobrazeny jako funkce času. Uživatel pak snadno zvolí nejrychlejší způsob, jak obrábět finální díl.

Produkt pomáhá také řídit kvalitu programu pomocí nástroje Time Based Replay – ke zpětnému ověření a ovlivnění posloupnosti a synchronizace. Dále pak umožňuje simulovat činnosti revolverových hlav s již dříve naprogramovanými sekvencemi operací. NC programátor je schopen odhalit každou potenciální kolizi mezi nástroji anebo jakékoli jiné nesrovnalosti, které mají být odstraněny. Jakmile je virtuální program validován, výstupní NC kód může být zaslán na soustružnické centrum, kde díl bude obroben v požadované kvalitě a čase hned napoprvé.

Samozřejmostí u všech produktů je realistická simulace odebírání materiálu pro verifikaci dráhy nástroje.

Řezné podmínky při obrábění dřeva

Pro volbu řezných podmínek je rozhodující hustota a homogenita materiálu. Jiný nástroj použijeme při obrábění měkkého dřeva a jiný pro obrábění tvrdého dřeva s velkou hustotou. Důležité je také, zda obrobek bude slepený z více vrstev, nebo to bude překližovaný materiál, anebo aglomerovaná deska, a také zda obrobek nebude povrchově upraven dýhou, fólií nebo nějakým kovem.

Kvalitu povrchu při obrábění dřeva tedy ovlivňuje: řezná rychlost, počet břitů nástroje, průměr nástroje, počet otáček, rychlost posuvu, druh obráběného materiálu a hloubka opracování. Při obrábění dřeva na dřevoobráběcích centrech se používá vysokých otáček, vysokých řezných rychlostí, proto pro dodržení kvality výsledného povrchu je také důležitá tuhost stroje a pevný systém upnutí obrobku. Doporučené hodnoty úběru na zub pro dřevoobráběcí nástroje jsou pro velmi jemnou třísku 0,3 až 0,6 mm, pro jemnou třísku 0,6 až 2,5 mm a pro hrubou třísku 2,5 až 5,0 mm. Jako materiál pro dřevoobráběcí nástroje se používají nástrojové a rychlořezné oceli, které ovšem nesnáší dlouhodobější přehřívání a mají nižší životnost. Dále pak jsou to slinuté karbidy, které mají až stonásobně vyšší trvanlivost oproti nástrojové oceli, nevýhodou ovšem může být jejich křehkost. Poslední skupinou jsou diamantové nástroje, kdy břity nástroje jsou opatřeny vrstvou syntetického diamantu. Řezné podmínky a rozsah použití, co se týče obráběného materiálu, u těchto nástrojů doporučuje jejich výrobce dle vlastností syntetického diamantu. Jedinou jejich nevýhodou je jejich pořizovací cena.

Autor je CAM specialistou
ve společnosti Dytron.