Dnešní informativní příklad věnuje pozornost CAD/ /CAM technologiím a CNC strojům z pohledu jejich vzájemné provázanosti. To, že se v CAD systému vytváří 2D či 3D model výrobku (součásti), na který je v softwaru typu CAM aplikována řada specializovaných strategií, není nic nového. Jaké však další typy 2D a 3D grafických modelů můžeme jako programátoři využívat?
Obr. 1: Grafické prvky implementované do CAMu pro kvalitnější NC programování
Druhým významným typem modelu, který je možno importovat z CAD softwaru, je 3D model polotovaru. Polotovarem není vždy jen kvádr či válec. Mnohdy je nutno vytvořit poměrně komplikovaný 3D model odlitku či výkovku, ze kterého bude následným třískovým obráběním v CAM softwaru odebrán jen přídavek na dosedacích či dalších funkčních plochách s požadavkem předepsané přesnosti a struktury (drsnosti) a do kterého bude dále vyvrtáno několik otvorů. Čím přesněji je tedy zachycen tvar polotovaru a obrobku, tím méně zbytečných pohybů definovanou pracovní posuvovou rychlostí bude řezný nástroj při obrábění na CNC stroji vykonávat (např. software PowerMILL generuje obrábění jen v místech, kde má smysl obrábět, tedy jen tam, kde je patrný rozdíl mezi polotovarem a obrobkem). Třetím nezbytným modelem pro automatický výpočet dráhy třískového obrábění v CAM softwarech je model řezného nástroje, který může být dále doplněn modelem jeho upínače. Tyto prvky jsou např. v PowerMILLu definovány navazujícími přímkami a oblouky, které si systém automaticky orotuje, čímž vznikne 3D model sestavy řezného nástroje. Budeme-li však tyto prvky sestavy připravovat externě v CAD softwaru, nebudeme ani zde modelovat 3D těleso, ale jen 2D spojité otevřené křivky jednotlivých částí sestavy.
Obr. 2: Soubor řídící kinematické schéma 3D modelu pětiosého frézovacího stroje MCV 1210
Čtvrtou skupinou modelů velmi často připravovaných v CAD softwarech jsou komponenty upínačů obrobků. Ty sice nejsou pro generování dráhy řezného nástroje nezbytné, je však vhodné je pro simulaci a kontrolu kolizních stavů rovněž užívat. Na obr. 1 jsou pro názornost zdůrazněny červenou barvou, poněvadž jsou jim v Power- MILLu přidány i další vlastnosti, které zabraňují generování dráhy obráběcího nástroje do jejich blízkosti, čímž může programátor eliminovat kolizní stavy ještě před vytvořením např. dokončovací dráhy. Do páté skupiny grafických objektů můžeme zařadit model obráběcího stroje (šedou barvou jsou v obr. 1 znázorněny pohyblivé komponenty a zelenou statické prvky), jehož řídicí soubor obsahuje informace o poloze jednotlivých vymodelovaných komponent i celkové kinematice stroje (viz obr. 2). Tento model nebo spíše sestava rovněž není pro výpočet pohybu řezného nástroje nezbytný, je však významným prvkem pro vizualizaci a verifikaci vypočtených drah či finálního NC programu.
Do šesté skupiny grafických objektů běžně užívaných v CAM softwarech můžeme zařadit tzv. Hranice, neboli uzavřené 2D a 3D křivky, omezující pohyb řezného nástroje při obrábění aktuálně zvolenou strategií. Tyto křivky zpravidla omezují pohyb fréz na oblast mimo definovanou křivku nebo naopak pouze na křivkou definovanou uzavřenou oblast. Tyto křivky je sice možno tvořit již v CAD programech, dají se však poměrně snadno definovat v technologické části přípravy výroby a konstruktér se jimi zpravidla nezabývá. Hranice jsou poměrně mocným nástrojem technologů a jejich mnohdy složitý tvar se generuje např. v závislosti na tvaru obráběných ploch a modelu použitého frézovacího nástroje. Hranice jsou často nezbytnými grafickými objekty pro výpočet efektivních pohybů nástrojů.
Obr. 3: Model plochy (žlutá barva) kolem lopatkového kola, která nebude obráběna
Do sedmé skupiny můžeme zařadit tzv. Obrazce, které umožňují technologům řídit pohyby frézovacích nástrojů po tvarových plochách dle v CAMu definovaných grafických obrazců (křivek). Takovýmto specializovaným obrazcem může být např. n-úhelník nebo ještě obecnější tvar, který způsobí, že na ploše modelu se řezný nástroj bude pohybovat dle tohoto předepsaného tvaru a s definovaným radiálním krokem, přičemž na obrobené ploše zůstane stopa tohoto obrazce namísto stopy po „náhodném“ pohybu frézy.
Do osmé skupiny je možno zařadit např. pomocné křivky, plochy nebo tělesa, které jsou pro specializované strategie obrábění nezbytné, avšak nemají přímou souvislost s obrobkem. Zde je možno jmenovat např. tzv. Sériový model v softwaru PowerMILL nebo obvodovou plochu lopatkového kola (obr. 3 – plocha je označena žlutou barvou), jež slouží jen jako hraniční plocha, která není obráběna. Obdobně je možno užít i křivku, kterou lze implementovat do strategie projekce křivkou, nebo bod pro specializované strategie k obrábění např. kanálků motorů, ale o tom zase někdy příště.
Ing. Aleš Polzer, Ph.D. Článek vznikl za spolupráce ÚST, FSI VUT v Brně s redakcí Technického týdeníku.