iMachining by SolidCAM

Tags: CAD/CAM | Software

Druhé zastavení

V současné době představuje SolidCAM již tradiční výkonné řešení pro programování třískových strategií. Bravurně zvládá funkce frézování, soustružení a jejich kombinace. Stávající CAM strategie uspokojí pokročilými funkcemi, které zahrnují od 2D po 5osé operace, včetně nepostradatelných modulů přípravy, tvorby technologie až po simulace a postprocesing. Pro další zvýšení užitné hodnoty vyvinula společnost SolidCAM ltd. mimo jiné technologii pro inteligentní sestavení frézovacího dráhy nástroje. Cílem modulu je dosáhnout rovnoměrného zatížení nástroje. Obchodní název tohoto modulu je iMachining.

Malé zamyšlení

Upřímně řečeno, iMachining není strategie tak revoluční, už proto, že pokusy aplikace identické myšlenky osobně vnímám, více či méně, již dobrých 20 let! Namátkou zmíním TROCHOIDÁLNÍ obrábění, optimalizace posuvu v obloucích, TrueMill, adaptabilní posuvy, optimalizace již hotového kódu a další. V dané problematice mají v současné době slovo také výrobci nástrojů, kteří dodávají nástroje s eliminací vibrací, a to ať použitým materiálem, geometrií nebo například využitím odvrtání. Tyto je možné využít se stávajícím CAM-softwarem, programovat ručně v editoru či na panelu v dialogu stroje. Výše zmíněné postupy tvorby technologie mají společnou slabinu, kterou je nesnadná aplikace. Často brání správné volbě té které z nich zkušenost technologa či další okrajové podmínky.

Vezmeme-li v úvahu, že výše zmíněné strategie zahrnují pouze okrajové podmínky dané požadovanou cílovou geometrií obrobku, nástroje a jeho jednotných řezných podmínek, je to opravdu nedostatečné pro produktivní nasazení. Jistou cestou je využití schopností programátora, „NOVÉHO", a o to úžasnějšího nástroje, či strategie splňující ty které geometrické požadavky, je to ale opět jen zrnko z široké škály okrajových podmínek, které ovlivňují požadovaný technologický proces.

A právě modul iMachiningu má za úkol tyto okrajové podmínky zahrnout, navrhnout doplňující řezné podmínky nástroje a vytvořit nejen dráhu nástroje, ale i skutečně funkční technologii.

Důležitými vstupy v strategii iMachiningu je tedy nestandardně zohledněna tuhost soustavy obrábění, vlastnosti materiálu, geometrie nástroje, proměnlivé řezné podmínky, dynamické vlastnosti ŘS. A to jsou právě ty faktory, které zkušený technolog většinou odhadne a následně volí jednu z mnoha osobních strategií, kde správně aplikuje řezné podmínky výrazně odlišné od „tabulkových" hodnot.

Naproti tomu iMachining dokáže zmíněné podmínky zahrnout automaticky do výpočtu a dráhu nástroje připravit již bez nutnosti cenné zkušenosti technologa.

Funkce

Základním cílem strategie iMachiningu je navržení ideálních řezných podmínek (především úhel opásání nástroje) a tyto pak aplikovat po celou dobu řezu nástroje. Pokud není možné navržených podmínek dosáhnout (především při nájezdu a výjezdu z řezu), tak algoritmus iMachiningu modifikuje řezné podmínky dle potřebné dráhy nástroje. Výsledkem tohoto výpočtu jsou dráhy nástroje s konstantním průřezem třísky, odpovídajícím minimálním vibracím celé soustavy. Tato dráha je v důsledku realizována proměnlivým přípustným posuvem, který se blíží maximálním realizovatelným podmínkám.

Jak hodně se přiblíží výsledná strategie limitním parametrům (dochází tak především ke snižování životnosti nástroje a kvality obrobku), ovlivňuje programátor volbou efektivity jediným ovládacím prvkem v 8 možných úrovních. Dále pak může přesně přečíst doporučené hodnoty a ty případně upravit. Cílem je však využít stávající databáze bez nutnosti tohoto ručního zásahu. Jedině pak má tento způsob práce za následek výrazné zkrácení přípravy technologie, zkrácení obráběcích časů strategie a úplné odstranění vedlejších časů u stroje při „ladění" řezných podmínek. To vše s minimální znalostí souvislostí ovlivňujících celou soustavu při obrábění.

Ovládání – jednoduché a přehledné

Samotné ovládání je skutečně jednoduché a rychlé. Probíhá v následujících krocích:

1. první krok je vždy volba požadované geometrie
2. volba nástroje
3. nastavení produktivity výsledné strategie (čím produktivněji, tím blíže k mezím nástroje a obrobku)
4. případná úprava navržených parametrů (dostupné možnosti nastavení pouze pro odborníky)
5. provedení výpočtu, který již obsahuje všechny následující okrajové podmínky

1. do kalkulace dráhy nástroje zasahují již na počátku parametry stroje, což je ve výsledku snadno modifikovatelná a databáze, obsahující obvyklá konstrukční řešení i mnoho konkrétních strojů naší i zahraniční provenience = databázi uživatel nemusí nijak zpracovávat, pouze vybere konkrétní konfiguraci
2. geometrie nástroje, a to nejen délka, počet a rozměr břitu, ale i úhel šroubovice a parametry upnutí nástroje = data dostupná z otevřených databází výrobců nástrojů
3. řezné podmínky v podobě hodnot Vc, Fz , Ap a Ae = data dostupná v „tabulkových" hodnotách výrobce nástroje
4. materiál obrobku, který má velký význam nejen ve volbě správné „tabulkové" hodnoty řezných podmínek, ale i v rozšiřujících parametrech měnící chování nástroje v samotném řezu = toto je databáze již obsažená v dodávaném modulu
5. geometrie obrobku, která je často vstupním faktorem č. 1, a proto je tato iMachiningem AUTOMATICKY opatřena dalšími pomocnými prvky, jako jsou detekce tenkých žeber, doplnění příkopů, průlomů, zbytkový materiál apod. = výběr zůstává identický a jednoduchý jako v jiných CAM modulech, geometrie je nadále asociativní s parametrickým CAD modelem

Ukázka dialogu SolidCAM–iMachining

Praktické zkušenosti

Získané zkušenosti jsou nad mé očekávání.
I přes důvěru v tento modul jsem měl možnost být několikrát velmi příjemně překvapen. Dochází opravdu k významné úspoře strojního času, a jsou to jasně identifikovatelné úspory i v celém souhrnu nákladů na výrobu konkrétní součástky.
Konstantní zatížení soustavy přináší možnost bez obav hrubovat poblíž velmi tenkých tvarů, využít délky řezné hrany, hrubovat nestabilně upnuté obrobky s minimálními vibracemi nebo být šetrný ke konečným povrchům a konečně výrazně snížit náklady na opotřebení nástrojů a udržení jejich sortimentu.
Předpokládám i méně zřetelné, ale stejně důležité úspory v menším opotřebení stroje, upínačů. Dalším významným efektem je méně zásahů seřizovače, obsluhy a zlepšení mezilidských vztahů.

Exaktní věda

Ve spolupráci s ZČUP jsme na pracovišti TTC testovali reálné hranice efektivity iMachiningu.
Pomocí měření řezných sil mezi nástrojem a obrobkem jsem porovnal několik typických úloh 2D obrábění konvenčním způsobem, pomocí trochoidálního obrábění a funkcemi iMachiningu. Ne vždy byl iMachining jednoznačný vítěz. V mnohých případech však jen přehled o skutečných silách vznikajících při konvenčním obrábění ukázal cestu, jak dobrého výsledku dosáhnout i bez modulu iMachiningu. Vzhledem k tomu, že má málokdo k dispozici tyto měřicí prvky na stroji, je opravdu operativnější využít schopností iMachiningu a sestavit výbornou dráhu nástroje již napoprvé. Těžíte tak z databází, které pro vás připravili technici SolidCAMu, a ne ze zkušeností, které draze zaplatíte delším seřizovacím časem nebo službami velice kvalifikovaného technika.

Závěrem

iMachining mě přesvědčil o své schopnosti výrazně snížit náklady u 2D třískového frézování. V okamžiku, kdy bude modul dostupný v dodávaném CAD/CAM systému, uživatelé jistě významně přehodnotí své stávající technologické postupy.

SolidWorks – parametrický modulární CAD systém
SolidCAM – integrovaný CAM pro CAD systémy SolidWorks a Inventor
SolidCAM ltd. – společnost vyvíjející SolidCAM
SolidCAM CZ – distributor SolidCAMu a vývojové pracoviště Solidcam ltd.
SolidVision, s. r. o. – dealer systémů CAD/CAM/PDM
TTC – Technology Training Center – školicí a testovací středisko spol. SolidVision, s. r. o.

Pro čtenáře je k dispozici například pěkné instruktážní video s praktickou ukázkou obrábění pomocí technologie iMachining či prezentace s řadou názorných obrázků.