Vedle hardwarových nástrojů lze k míře automatizace výroby přispět také používaným softwarem. V oblasti CNC programování je toho ukázkovým příkladem CAD/CAM systém Delcam FeatureCAM.
Obecně lze zproduktivnit programování prizmatických dílců (2,5D frézování), o něco méně pak vytváření soustružnických operací a nejméně tvarové frézování (3D frézování). Prvky automatizace si ukážeme v prostředí Delcam FeatureCAM, který je tímto směrem zaměřený už od počátečního vývoje a uvedení první verze na trh v roce 1995.
Většina popsaných funkcí a postupu je shodná jak pro programování frézovacích, soustružnických, tak i soustružnicko-frézovacích center. Některé prvky lze využít i pro modul drátového řezání EDM.
Rozpoznání tvaru na objemových tělesech
Pro jakoukoliv automatizaci je na prvním místě nutnost rozpoznat technologické prvky na objemových tělesech. Není možné chtít po CAD/CAM softwaru rychlé programování, když nás nutí myší „objíždět“ tvary a ukazovat, kde chceme obrábět. CAM systém, který má být rychlý, zkrátka musí dělat velký kus práce za programátora.
Delcam FeatureCAM obsahuje dvě metody rozpoznávání technologických prvků na objemových tělesech. První možností je tzv. automatické rozpoznání na celém modelu, kdy systém po načtení tělesa hledá horizontální rezy modelu a poté hrany, ze kterých pozná prvky a navrhuje je pro obrábění. Tímto způsobem lze v průměru automatizované vygenerovat NC kód pro 60 % prvku na modelu.
Druhý způsob umožnuje na 3D tělese interaktivně vyhledávat konkrétní technologické prvky jako jsou díry, kapsy, výstupky, profily, sražení apod. Na model se již matematicky dívá trochu jinak a rozpozná i tvary, které nenašel při prvním způsobu. Tento způsob je poloautomatický a je asi nejoblíbenější, jelikož má programátor vetší přehled o celém procesu a přitom systém dělá většinu práce za něj.
Praktickou námitkou určitě bude, že tato automatizace bude fungovat jen na zcela kvalitních modelech a jen na pravidelných tvarech. To je ale jen částečná pravda. Aby automatizace pracovala správně, musí být díl objemovým tělesem. Pokud objemovým tělesem není, je použití již omezené pouze na některé prvky.
Jelikož Delcam FeatureCAM beží na jádru Parasolid, umí si s objemovými tělesy poradit opravdu dobře. Pravidelné tvary pro rozpoznání nepotřebuje, pokud by ale přece jen byl s modelem problém, rozpoznání muže snadno proběhnout například spojením hran, nebo určením řezu v konkrétní výšce. To probíhá za procesu rozpoznávání, takže programátor nemusí utíkat od nástroje k nástroji.
V případech programování dílu importovaných z Autodesk Inventoru nebo SolidWorksu má Delcam FeatureCAM velkou výhodu. Pokud je Delcam FeatureCAM instalován na počítači spolu s Inventorem nebo SolidWorksem, automaticky detekuje prvky, jako závity a technologie, i když není do těchto programu integrován, což je výhoda v případě požadavku na oddělená CAD a CAM pracoviště.
Změna na modelu bez CAD softwaru
Vývojáři společnosti Delcam si poradili i s možností změny 3D modelu bez potřeby CAD softwaru, který by byl spuštěn na pozadí. 3D díl, na který bylo použité automatické rozpoznání technologických prvku, je možné nahrát z nového zdroje a poté použít znovu rozpoznání, kdy se aplikují pouze operace na nové a změněné prvky.
Pro rychlé programování a automatické řešení opakujících se situací je v Delcam FeatureCAM několik funkcí, které významně snižují čas procesu od načtení 3D modelu po vytvoření finálního NC kódu. Asi nejzákladnějším prvkem pro zjednodušení CNC programování je definování technologického prvku namísto samostatných operací. Díky tomu například pro programování kapsy systém automaticky vytvoří v jednom kroku operace hrubování, dohrubování a dokončení, případně i před-dokončení a předvrtání díry pro nájezd nástroje.
Záleží na nastavení vlastností obrábění. Je to vlastně souhrnná tabulka všech atributů a vlastností a lze ji přednastavit před samotným programováním, anebo měnit hromadně atributy v již vytvořeném obrábění. Pod vlastnostmi si představme například styl nájezdů, požadavky předvrtání, styl frézování závitů apod. Pod atributy pak samotné hodnoty kroků vyjádřené v procentech průměru nástroje, bezpečné odjezdy nástroje, hloubky přerušení u hlubokého vrtání a další. Možnosti jsou opravdu velmi obsáhlé a nemá smysl je všechny vyjmenovávat.
Navíc můžeme používat šablony obrábění, což jsou vlastně jednotlivé vlastnosti obrábění. Můžeme jich mít tolik, kolik chceme. Buďto dle typu obráběných dílců, nebo dle stroje, který bude obrábění dílce vykonávat. Berme v potaz, že stroj A je schopný obrábět stejný dílec s většími kroky do boku a jinými posuvy, než stroj B. Vynikající možnost je změnit šablonu obrábění u již hotového projektu, což se hodí ve chvíli, kdy je potřeba dílec obrábět na jiném stroji, než bylo původně zamýšleno. Vyhneme se tak nutnosti celý projekt upravovat, případně programovat součást znovu.
Databáze nástrojů
Asi každý CAD/CAM software obsahuje správce nástrojů. Delcam FeatureCAM má navíc v takovém správci mnoho užitečných nastavení, které významně automatizují proces CNC programování. Je to potřeba už jen z toho důvodu, že Delcam FeatureCAM pro všechny operace automaticky vybírá vhodné a efektivní nástroje, a proto je nezbytné mít možnost výběr ovlivnit potřebnými vlastnostmi nástroje.
Správce nástrojů může obsahovat libovolný počet databází nástrojů. Každá databáze reprezentuje nástroje, které jsou k dispozici pro daný stroj. U každého nástroje v databázi můžeme kromě potřebných parametrů těla, břitů, materiálu a vhodného držáku, zadat i umístění nástroje na stroji (vhodné u stabilní pozice často používaného nástroje). Díky tomu se v NC kódu bez našeho zásahu automaticky volá korektní nástroj v zásobníku. K nástroji navíc můžeme přiřadit i rozdílný registr korekce průměru a délky.
Vynikající vlastností je možnost určit nástroji jeho použití. Kalibrovacími frézami určitě nebudeme chtít provádět silové hrubování. U konkrétního nástroje v databázi lze určit, k jakým operacím je nástroj určen a pro které nesmí být vybrán. Stejně tak můžeme aktivovat styl chlazení (např. středem), jakmile je nástroj systémem vybrán. V NC kódu bude odpovídající kód pro chlazení středem nástroje.
Další možností je definice limitů konkrétního nástroje. K němu v databázi můžeme zadat úhel nájezdů, hloubky řezů a další. A stejně tak i specifické řezné podmínky, které budou nadřazené automaticky vypočteným hodnotám z katalogu nástrojů výrobce.
Knihovna součástí
Možná nenápadnou, ale užitečnou funkcí, je knihovna součástí, kterou lze využít několika způsoby. Na začátku všech způsobů je uložení hotové operace, celého prvku, nebo i sekvence operací do knihovny První možností je následné vložení jakékoliv položky do jiného projektu na stejnou pozici, ve které byla vůči souřadnému systému do knihovny uložena. Další možností je vložení položky s určením nových souřadnic a poslední funkcí je pouhé vložení kompletního nastavení položky z knihovny se všemi atributy na jiný prvek v novém projektu. Tato funkce umožňuje aplikovat shodné nastavení z předchozích obrábění na nové položky v úplně jiném projektu. Jednoduše – co mám vyzkoušené, použiji na dvě kliknutí úplně jinde.
Makra, rozšíření a doplňky
Makra, rozšíření a doplňky jsou vždy skvělou možností jak rozšířit stávající funkce CAD/CAM softwaru o nové nástroje. Mimo přidání nových funkcí lze také automatizovat zaběhlé procesy pro konkrétní aplikace. V extrémním případě, kdy uživatel využívá k programování jen určitý postup, je možné napsat pomocí rozšíření průvodce. Pomocí něj uživatel zadá jen několik potřebných parametrů a poté již dostane vygenerovaný NC kód. To vše lze nastavit bez nutnosti otevření okna aplikace Delcam FeatureCAM.
Malou ukázkou možnosti rozšíření je i vytvořené makro „Databáze svěráků“ pro Delcam FeatureCAM. Jedná se o rozšíření, které automaticky načítá všechny modely z vybrané složky, včetně náhledů a poté polohuje svěráky k polotovaru. Umožňuje uživateli umístit čelisti svěráku do požadované polohy. Všechny části svěráku jsou označené jako upnutí, takže se jim v programované dráze nástroj automaticky vyhýbá, aby nedošlo ke kolizi. Toto konkrétní rozšíření vytvořil Jan Navrátil z firmy Delcam Česká republika.
Doplňky lze programovat i zcela nové technologické prvky, nebo skládat dohromady již existující, jako například u makra pro vrtání násobných dutin, které se používají například při výrobě zdravotnických nástrojů, jako endoskopů, anebo makra pro dělové vrtání. Mnoho maker je součástí základní instalace Delcamu FeatureCAM.
Časovky pro odhad nákladů zakázky
Díky vysokému stupni automatizace Delcamu FeatureCAM a funkci obrobení celého modelu lze tento program využít i v obchodních případech. Obchodník nebo technolog získá velmi rychle přehled o odhadovaném strojním času a potřebných nástrojích pro splnění zakázky. Tato aplikace je bezplatná a lze ji stáhnout na webu www.delcam.cz, kdy v demo režimu neukládá projekty a negeneruje NC kód, ale zároveň není časově omezená. Tuto volnou verzi lze libovolně využívat pro účely naceňování zakázek i jako prohlížeč hotových projektů pro obsluhu stroje, která může celou dráhu simulovat a získává tak lepší přehlednost toho, co bude stroj provádět. Tím lze eliminovat pro uživatele komerční verze systému složité papírové dokumentace bez nutnosti nákupu další licence programu.
Až o 90 % rychlejší programování
Všechny uvedené funkce mají uživateli pomáhat. Samozřejmě, pokud automatizovaný proces vygeneruje výsledek, který bychom chtěli upravit, nebo drobně vylepšit, máme vždy možnost jakýkoliv automaticky vytvořený prvek změnit, případně automatizaci vůbec nepoužívat. Z praxe víme, že zrychlení programování za použití popsaných funkcí se pohybuje v rozmezí 40 až 90 %. A to už rozhodně stojí za zvážení.
Prezentace společnosti Delcam Brno. Napsal Pavel Šimonek.
