Dnešní díl seriálu „Obrábění prakticky, CAD/CAM ve výrobě“ je věnován simulaci virtuálního obrábění, postprocesingu a verifikaci NC programů. Jedná se o klíčové činnosti při práci s CAM softwarem a především na kvalitě postprocesingu závisí jeho hodnocení. CAM software by měl generovat kvalitní NC programy a zkracovat etapu přípravy výroby, není to videohra pro zkrácení dlouhé chvíle NC programátora.
NC program může být vygenerován zcela odlišně, přestože simulace virtuálního obrábění před vlastním postprocesingem byla stejná. Najdete zásadní rozdíly mezi jednotlivými NC programy? Který z NC programů je lepší pro vykonání na CNC obráběcím stroji a proč?
SIMULACE VIRTUÁLNÍHO OBRÁBĚNÍ
Většina výrobců CAM softwarů simuluje CL data (vnitřní dráhy nástrojů), jedná se tedy pouze o virtuální obrábění. Obecně řečeno, při simulaci technologie vytvořené pomocí CAM softwaru na obrazovce počítače NC technologa jsou vykreslovány vypočtené dráhy nástrojů a vlastní kontrola kolizních stavů je spojená s těmito dráhami nástrojů. Po tomto virtuálním obrábění následuje postprocesing, tedy převedení virtuálních dat do reálných NC programů.
POSTPROCESING
Vlastní postprocesing, převedení virtuálních dat do reálných NC programů (textových souborů), je klíčový pro vlastní obrábění na CNC obráběcích strojích. Jak ukazuje příklad, frézování kruhového otvoru po šroubovici, NC program může být vygenerován zcela odlišně, přestože simulace virtuálního obrábění před vlastním postprocesingem byla stejná. Základní rozdíl je ve výstupu interpolace dráhy frézovacího nástroje. V prvním případě má NC program 667 lineárních bloků G01. Ve druhém, když jsou podporovány interpolace po šroubovici G02, jen 22 bloků. Dále není v prvním případě podporována funkce G42 – G40, tedy možnost pouhou změnou korekce opotřebení frézovacího nástroje zvětšit, nebo zmenšit frézovaný průměr otvoru. Oba tyto rozdíly ve výstupním NC programu mají zásadní vliv na kvalitu i rychlost obrábění. Je vhodné podporovat interpolace, které řídicí systém CNC obráběcího stroje dokáže podporovat a snadněji uřídit pohyb obráběcího nástroje.
ZÁKLADNÍ VERIFIKACE NC PROGRAMU
V nabídce pro základní verifikaci NC programu vygenerovaného postprocesorem a připraveného pro reálný CNC obráběcí stroj jsou například editory editNC (www.t-support.cz/ editnc) a dánský CIMCO Edit (http:// cz.cimco.com/product_edit_description. php3), který je ze skupiny NC a DNC (bezdrátové, nebo drátové propojení PC NC technologa s CNC obráběcím strojem) řešení pro výrobní provozy. Existují ale i freeware verifikační programy, např. CNC Editor, (http://www.slunecnice.cz/sw/cnc-editor/), editor pro práci s NC kódem. Barevná syntaxe kódu, vkládání opakujících se částí, výpočty bodů na kružnici, mřížce, generování NC kódů pro drážky, dialogy a tabulky nástrojů pro Heidenhain, jednoduchá simulace ISO kódu Heidenhain a Fanuc, výpočty otáček a posuvů.
SKUTEČNÁ VERIFIKACE NC PROGRAMU
Při hledání softwarového nástroje pro skutečnou kontrolu NC programů s ohledem na reálnou kinematiku CNC obráběcích strojů a především na nastavení servomotorů a vřeten CNC obráběcích strojů jsem k dnešnímu dni našel jediný produkt, a to Vericut od amerického vývojáře CGTech Co. Máte-li jinou zkušenost, podělte se o ni s námi! Vericut je koncipován na bázi základního modulu a řady volitelných modulů, umožňujících sestavit řešení podle konkrétních potřeb uživatele a umožňuje tyto hlavní funkce: simulaci, verifikaci a analýzu obrábění; optimalizaci řezných podmínek a simulaci strojů při obrábění, včetně reálného nastavení servosmyček a pohonu vřetene. Pomocí programu lze provádět simulace dvou- i víceosého frézování, soustružení, EDM elektroerozivního obrábění, ale i kombinace frézovacích a soustružicích operací. Před předáním NC programu řídicímu systému CNC obráběcího stroje lze tak odhalit případné kolize mezi nástrojem a obrobkem, upínkami, držákem či některou částí obráběcího stroje, a předejít tak poškození obrobku, nástroje, ale především vlastního CNC obráběcího stroje. V okamžiku kolize je verifikace automaticky zastavena a NC technolog může analyzovat situaci a chybu opravit. Chybová hlášení se ukládají do samostatného souboru s odkazy na konkrétní blok NC programu. V chybovém hlášení lze zobrazit příslušnou situaci včetně dráhy nástroje, editovat text NC programu a krokovat NC program, z prováděné simulace vytvořit obrázky či celé animace.
Příprava NC programů, vizuální kontrola (příklad.: http://youtu.be/7v-jEBD_i-k) a následné obrábění na multifunkčním CNC obráběcím stroji. Tento sled úkonů lze doplnit i o verifikaci NC programu pomocí softwaru Vericut, které dokáže simulovat i nastavení serv, pohonů a vřeten
Pomocí modulu pro optimalizaci vypočtené dráhy nástroje lze podle zadaných kritérií provést optimalizaci NC programu. Těmito kritérii může být při hrubování objem odebíraného materiálu, při dokončování konstantní tloušťka třísky. Program si dráhu nástroje rozdělí na segmenty a v každém z nich provede výpočet optimalizace. Například při menším úběru materiálu zvýší rychlost posuvu (v rámci zadaného rozsahu) a naopak. Optimalizací lze zvýšit produktivitu výroby a snížit opotřebení nástroje, a to při zachování nebo zlepšení kvality povrchu. Hlavní předností verifikačního softwaru Vericut je to, že dokáže pracovat s NC programem tak, jak s ním pracují řídicí systémy CNC obráběcích strojů. Vericut umožňuje nastavit a simulovat konkrétní kinematiku CNC obráběcího stroje včetně funkcí jeho řídicího systému CNC a nastavení servosmyček všech os a vřetene. Protože namodelovaný stroj je ovládán stejnými řídicími funkcemi, chová se simulace stroje stejně jako reálný stroj ve výrobním provozu. Tímto způsobem lze zvýšit spolehlivost obrábění a provést plnou kontrolu všech funkcí CNC obráběcího stroje a získat i reálný čas obrábění. Nutno poznamenat, že řešení Vericut není levné, ale jsou výrobní provozy, které toto řešení mají implementované a využívají je.
Tento seriál si neklade za cíl poučovat, ale otevírat oči. Jedná se o subjektivní vyjádření autora, aktivně působícího v oboru CNC obráběcích strojů od roku 1997, v oblastech CAD/CAM softwarů, obsluhy CNC řídicích systémů, NC programování a seřízení výroby.
Vaše otázky, připomínky i nápady lze průběžně konzultovat na http://www.techtydenik.cz/forum, v sekci CAD/CAM. Na tomto fóru je i téma týkající se zdrojů informací a odkazů na zajímavé příspěvky k seriálu na internetu.
Vlastimil Staněk