Альфапедия

Компьютерное производство

редактировать
CAD-модель и ЧПУ обработанная деталь

Автоматизированное производство (CAM ), также известное как Компьютерное моделирование или Компьютерная обработка, - это использование программного обеспечения для управления станками и связанными с ними станками при производстве деталей. Это не единственное определение CAM, но наиболее распространенное; CAM может также относиться к использованию компьютера для помощи во всех операциях производственного предприятия, включая планирование, управление, транспортировку и хранение. Его основная цель состоит в том, чтобы ускорить производственный процесс, компоненты и инструменты с более точными размерами и однородностью материала, что в некоторых случаях использует только необходимое количество сырья (таким образом минимизируя отходы), одновременно снижая потребление энергии. CAM - теперь система, используемая в школах и низших образовательных целях. CAM - это последующий автоматизированный процесс после автоматизированного проектирования (CAD) и иногда компьютерного проектирования (CAE), поскольку модель, созданная в CAD и проверенная в CAE, может быть ввод в программное обеспечение CAM, которое затем управляет станком. CAM используется во многих школах наряду с автоматизированным проектированием (CAD) для создания объектов.

Содержание
  • 1 Обзор
  • 2 История
    • 2.1 Устранение недостатков прошлого
  • 3 Процесс обработки
  • 4 Программное обеспечение: крупные поставщики
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Дополнительная литература
  • 8 Внешние ссылки
Обзор
Хром-кобальтовый диск с коронками для дентальных имплантатов, изготовленных с использованием WorkNC CAM

Традиционно рассматривался CAM инструмент программирования с числовым программным управлением (NC), в котором двухмерные (2-D) или трехмерные (3-D) модели компонентов генерируются в CAD. Как и другие «автоматизированные» технологии, CAM не исключает необходимости в квалифицированных специалистах, таких как инженеры-технологи, программисты ЧПУ или машинисты. CAM использует как ценность самых квалифицированных профессионалов производства с помощью передовых инструментов повышения производительности, так и формирует навыки новых профессионалов с помощью инструментов визуализации, моделирования и оптимизации.

История

Первые коммерческие применения CAM были в крупных компаниях автомобильной и аэрокосмической промышленности; Например, Пьер Безье в 1960-х годах работал над приложением CAD / CAM UNISURF для проектирования кузовов и оснастки в Renault. Александр Хаммер из компании DeLaval Steam Turbine Company изобрел метод постепенного сверления лопаток турбины из цельного металлического блока с помощью сверла, управляемого устройством считывания перфокарт, в 1950 году.

Исторически считалось, что программное обеспечение CAM имело несколько недостатки, которые потребовали чрезмерно высокого уровня участия квалифицированных станков ЧПУ. Фэллоуз создал первое программное обеспечение САПР, но оно имело серьезные недостатки и было быстро возвращено в стадию разработки. Программное обеспечение CAM будет выводить код для наименее способного станка, поскольку каждый элемент управления станком добавляется к стандартному набору G-кода для повышения гибкости. В некоторых случаях, например, при неправильной настройке программного обеспечения CAM или определенных инструментов, станок с ЧПУ требовал ручного редактирования, прежде чем программа будет работать должным образом. Ни одна из этих проблем не была настолько непреодолимой, что вдумчивый инженер или опытный оператор станка не мог бы преодолеть при создании прототипов или небольших производственных циклах; G-Code - простой язык. В цехах с высокой производительностью или высокой точностью возникал другой набор проблем, когда опытному станочнику с ЧПУ приходилось вручную кодировать программы и запускать программное обеспечение CAM.

Интеграция CAD с другими компонентами CAD / CAM / CAE Среда управления жизненным циклом продукта (PLM) требует эффективного обмена данными CAD. Обычно приходилось заставлять оператора САПР экспортировать данные в один из распространенных форматов данных, например, в форматах IGES или STL или Parasolid, поддерживается широким спектром программного обеспечения. Выходные данные программного обеспечения CAM обычно представляют собой простой текстовый файл G-кода / M-кодов, иногда длиной в несколько тысяч команд, который затем передается в станок с помощью прямого числового управления (DNC). программы или в современных контроллерах, использующих обычное запоминающее устройство USB.

CAM-пакеты не могли и до сих пор не могут рассуждать так, как машинист. Они не могли оптимизировать траектории инструмента до степени, необходимой для массового производства. Пользователи могут выбрать тип инструмента, процесс обработки и используемые траектории. Хотя инженер может иметь практические знания в области программирования G-кода, небольшие проблемы оптимизации и износа со временем усугубляются. Изделия массового производства, требующие механической обработки, часто изначально создаются путем литья или другим немашинным методом. Это обеспечивает возможность написания короткого и оптимизированного G-кода от руки, который невозможно создать в пакете CAM.

По крайней мере, в Соединенных Штатах наблюдается нехватка молодых, квалифицированных машинистов, приходящих на рынок труда, способных работать в экстремальных производственных условиях; высокая точность и массовое производство. По мере того как программное обеспечение и станки CAM становятся более сложными, навыки, необходимые для машиниста или оператора станка, повышаются, чтобы приблизиться к навыкам компьютерного программиста и инженера, вместо того, чтобы исключать машиниста с ЧПУ из рабочей силы.

Типичные области, вызывающие озабоченность
  • Высокоскоростная обработка, включая оптимизацию траекторий движения инструмента
  • Многофункциональная обработка
  • 5-осевая обработка
  • Распознавание элементов и обработка
  • Автоматизация процессов обработки
  • Простота использования

Преодоление исторических недостатков

Со временем исторические недостатки CAM устраняются как поставщиками нишевых решений, так и поставщики высококлассных решений. Это происходит в основном в трех областях:

  1. Простота использования
  2. Сложность производства
  3. Интеграция с PLM и расширенное предприятие
Простота использования
Для пользователя, который только начинает работать в качестве пользователя CAM, готовые к работе возможности, включая мастера процессов, шаблоны, библиотеки, комплекты станков, автоматизированную обработку на основе функций и настраиваемые пользовательские интерфейсы для конкретных рабочих функций, повышают уверенность пользователя и ускоряют процесс кривая обучения.
Уверенность пользователей дополнительно повышается благодаря 3D-визуализации за счет более тесной интеграции со средой 3D CAD, включая моделирование и оптимизацию без ошибок.
Сложность производства
Производственная среда становится все сложнее. Потребность в инструментах CAM и PLM для инженера-технолога, программиста ЧПУ или машиниста аналогична потребности в компьютерной помощи пилота современных систем самолета. Современное оборудование не может использоваться должным образом без этой помощи.
Современные CAM-системы поддерживают полный спектр станков, включая: токарную обработку, 5-осевую обработку, водоструйная, лазерная / плазменная резка и проволочная электроэрозионная резка. Сегодняшний пользователь CAM может легко создавать оптимизированные траектории движения инструмента, оптимизировать наклон оси инструмента для более высоких скоростей подачи, увеличения срока службы инструмента и качества поверхности, а также идеальной глубины резания. В дополнение к программированию операций резания, современное программное обеспечение CAM может дополнительно управлять операциями, не связанными с резкой, такими как зондирование станка.
Интеграция с PLM и расширенным EnterpriseLM для интеграции производства с операциями предприятия от концепции до поддержки готового продукта на месте.
Чтобы обеспечить простоту использования в соответствии с задачами пользователя, современные решения CAM масштабируются от автономной системы CAM до полностью интегрированного набора трехмерных решений с несколькими CAD. Эти решения созданы для полного удовлетворения потребностей производственного персонала, включая планирование деталей, производственную документацию, управление ресурсами, а также управление данными и обмен ими. Чтобы предотвратить использование в этих решениях подробной информации, относящейся к конкретному инструменту, используется специальное управление инструментом
Процесс обработки

Большая часть обработки проходит через множество этапов, каждый из которых реализуется множеством базовых и сложных стратегий, в зависимости от конструкция детали, материалы и доступное программное обеспечение.

Черновая обработка
Этот процесс обычно начинается с заготовки, известной как заготовка, или грубой отливки, которую станок с ЧПУ вырезает грубо по форме окончательной модели, игнорируя мелкие детали. При фрезеровании результат часто дает вид террас или ступенек, потому что стратегия сделала несколько «шагов» вниз по детали при удалении материала. Это позволяет максимально использовать возможности машины, разрезая материал по горизонтали. Распространенными стратегиями являются зигзагообразная очистка, очистка со смещением, черновая обработка врезанием, черновая обработка остатка и трохоидальное фрезерование (адаптивная очистка). Цель на этом этапе - удалить как можно больше материала за минимальное время, не заботясь об общей точности размеров. При черновой обработке детали специально оставляется небольшое количество лишнего материала для удаления в последующих операциях чистовой обработки.
Получистовая обработка
Этот процесс начинается с шероховатой детали, которая неравномерно приближается к модели и разрезается до в пределах фиксированного расстояния смещения от модели. Получистовой проход должен оставлять небольшое количество материала (называемого гребешком), чтобы инструмент мог резать точно, но не настолько мало, чтобы инструмент и материал отклонялись от режущих поверхностей. Распространенными стратегиями являются проходы растра, проходы по ватерлинии, постоянные ступенчатые проходы, карандашное фрезерование.
Чистовая обработка
Чистовая обработка включает в себя множество проходов света через материал мелкими шагами для получения готовая часть. При чистовой обработке детали шаги между проходами минимальны, чтобы предотвратить прогиб инструмента и возврат материала в исходное положение. Чтобы уменьшить боковую нагрузку на инструмент, зацепление инструмента уменьшается, в то время как скорости подачи и скорости шпинделя обычно увеличиваются, чтобы поддерживать заданную скорость резания (SFM). Небольшая стружка при высоких подачах и оборотах часто называется высокоскоростной обработкой (HSM) и может обеспечить быстрое время обработки с высоким качеством результатов. Результатом этих более легких проходов является высокоточная деталь с неизменно высоким качеством поверхности . Помимо изменения скорости и подачи, у станков часто есть специальные концевые фрезы для чистовой обработки, которые никогда не использовались в качестве концевых фрез для черновой обработки. Это сделано для защиты концевой фрезы от образования стружки и дефектов на поверхности резания, которые могут оставить полосы и дефекты на конечной детали.
Фрезерование контура
При фрезеровании на оборудовании с четырьмя или более осями, может быть выполнен отдельный процесс отделки, называемый контурной обработкой. Вместо того, чтобы уменьшаться с мелкими шагами для приближения к поверхности, обрабатываемая деталь поворачивается так, чтобы режущие поверхности инструмента касались идеальных элементов детали. Это обеспечивает отличную отделку поверхности с высокой точностью размеров. Этот процесс обычно используется для обработки сложных органических форм, таких как лопатки турбины и рабочего колеса, которые из-за их сложных кривых и геометрии перекрытия невозможно обрабатывать только на трехосевых станках.
Программное обеспечение: крупные поставщики
См. Также
Ссылки
Дополнительная литература
  • Yong, Loong Tee; Мой, Питер К. (сентябрь 2008 г.). «Осложнения при установке хирургического имплантата с помощью компьютерного дизайна / компьютерной обработки (NobelGuide ™): оценка ранних клинических результатов». Клиническая имплантология и связанные с ней исследования. 10 (3): 123–127. DOI : 10.1111 / j.1708-8208.2007.00082.x. PMID 18241215.
  • https://patents.google.com/patent/US5933353A/en
  • Amin, S.G.; Ahmed, M.H.M.; Юссеф, Х.А. (Декабрь 1995 г.). «Компьютерное проектирование акустических рупоров для ультразвуковой обработки с использованием конечно-элементного анализа». Журнал технологий обработки материалов. 55 (3–4): 254–260. doi : 10.1016 / 0924-0136 (95) 02015-2.

.

Внешние ссылки
На Викискладе есть материалы, связанные с Computer Aided Manufacturing (CAM).
Последняя правка сделана 2021-05-15 08:30:57
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте