Современные тенденции инженерного проектирования и технологической подготовки производства сформировали определенные требования к программным продуктам, отвечающим за подготовку моделей и управляющих программ для станков с ЧПУ. Сложность самих деталей и методов их обработки, которые позволяют выполнять новейшие станки, повышает требования к квалификации персонала и уровню оснащения предприятий в части используемого ПО. Если раньше технолог ЧПУ мог писать управляющую программу со стойки, используя чертеж в бумажном виде, то сейчас важно не только заранее подготовить проект обработки в САМ системе, но и предварительно провести верификацию, при этом учитывать доступность инструмента, оснастки, загрузки оборудования и др. Таким образом, повышается значимость не отдельных программных продуктов, а возможность работы в комплексе, в идеале – в одном окне.
Ранее такие задачи решали импортные продукты. Именно зарубежные САМ-системы, за долгие годы присутствия на отечественном рынке, определили требования предъявляемые к системам такого класса. Сегодня требуется отечественный продукт, способный заместить возможности импортного ПО и стать еще лучше, оптимизировать производственные процессы и сделать обработку изделия качественной, минимизировав риск поломки станочного инструмента и оснастки.
С целью решения задач на всех этапах жизненного цикла изделия был создан консорциум «РазвИТие», который объединил российских разработчиков инженерного программного обеспечения. Целью консорциума стало создание отечественного сквозного решения для проектирования и управления жизненным циклом сложных машиностроительных изделий (PLM). В основе объединения лежит идея эволюционного развития существующих программных продуктов, подтвердивших свою надежность на десятках тысяч предприятий

CAD КОМПАС-3D + ADEM CAM
– интеграция лучших для создания единого
технологического пространства.
Важно, чтобы отдельные решения были связаны на разных уровнях, в том числе и на уроне ядра. В случае с решением от консорциума «РазвИТие» связующим элементом выступает отечественное математическое ядро C3D, на котором работают КОМПАС-3D, ADEM CAM и другие решения. В части CAD/CAM это позволило создать первое и единственное на текущий момент отечественное решение, когда полнофункциональная САМ- система работает из-под CAD КОМПАС-3D аналогично ранее популярным решениям.
Технолог получает не только возможность создавать управляющую программу, применяя большое количество разных стратегий обработки, но и имеет в своем арсенале полноценный CAD, который позволяет выполнять различные построения любого уровня сложности.
Первый шаг – это CAD модель, созданная в системе КОМПАС-3D и отвечающая всем требованиям технологичности изделия. Далее эта модель (именно данная модель, а не импортированная, конвертированная или переданная в другую систему) является основой для проектирования маршрута и моделирования самого процесса обработки в модуле ADEM CAM с выбором оснастки из справочной системы ПОЛИНОМ:MDM . Именно так должна выглядеть связка CAD/CAM систем на современном производстве.
В свою очередь, подход к созданию управляющих программ также может быть различным. Например, с одной стороны, мы можем начать создание программы сразу в контексте станка, т. е. первым шагом у нас будет выбрать станок с конкретной кинематикой, указать заготовку и уже далее на основе этого строим нашу программу. В этом случае ограничением будет выбранный станок, при смене которого нам будет необходимо переделать УП.
С другой стороны, можно использовать иной подход, когда программу мы создаем на основе геометрии, а уже потом выбираем конкретный постпроцессор и загружаем кинематику станка. Это позволяет, написав один раз УП, использовать ее на разном оборудовании.
Первый подход удобен для начинающих специалистов, которым важно сразу видеть ограничения, второй позволяет существенно ускорить процесс подготовки производства и уменьшить затраты на этом этапе за счет сокращения количества создаваемых УП. В ADEM CAM предпочтение отдаётся именно проектированию обработки с упором на геометрию детали, чтобы обеспечить максимальное соответствие результата обработки геометрической модели и избавиться от необходимости слесарной доработки.

Возможности ADEM САМ

ADEM CAM позволяет проводить проектирование маршрутов обработки для любых видов оборудования с ЧПУ. Начиная от простых станков для контурной резки и заканчивая многоканальными токарно-фрезерными обрабатывающими центрами. И если в случае первых, будет достаточно чертежей, то для многокоординатного оборудования уже не обойтись без 3D-моделей. Причем понадобятся не только модели детали и заготовки, но также и возможность работы с промежуточными заготовками и элементами оснащения.
Модуль ADEM CAM дает возможности инженеру-технологу, выполняющему проектирование обработки на оборудовании с ЧПУ, использовать в своей работе весь арсенал средств и методов для того, чтобы получить оптимальный результат. Три основных шага при построении любого маршрута обработки включают: назначение параметров резания, инструмента и непосредственно самой геометрии обрабатываемой области.
Самая объемная часть этой работы – задание параметров обработки резанием. Именно за счет грамотного назначения режимов резания, выбора схемы обработки, указания предпочтительных способов подхода к обрабатываемым контурам и т. д. можно добиться получения нужного качества поверхностей с минимальными временными затратами, а значит и снижения машинного времени, напрямую влияющего на конечную стоимость изготовления деталей.
Следующий этап – выбор режущего инструмента. Ведь именно оттого насколько подходящая оснастка есть в распоряжении предприятия, будет зависеть возможность реализации задуманной технологом стратегии обработки. Простой пример: технолог-программист заложил в маршрут обработки переходы высокоскоростного и высокоэффективного фрезерования с расчетом на применение современного надежного инструмента, а служба снабжения подвела и в распоряжение наладчикам передали лишь базовый набор оснастки для выполнения малонагруженной обработки. В таком случае все труды технолога пойдут насмарку, и никакого выигрыша по машинному времени достичь не удастся. В лучшем случае получится обработать деталь. В худшем же придется столкнуться с поломками оснастки и простоем оборудования.
Именно поэтому так важно обращать внимание не просто на возможность выбора инструмента из большого списка оснастки, а принципиальную необходимость работы с актуальной базой данных по режущему инструменту. Система ADEM CAM в этом случае позволяет работать по нескольким сценариям – выбор оснастки из системы ПОЛИНОМ:MDM, системы содержащей актуальные данные по имеющейся на предприятии оснастке, либо же параметрическое задание характеристик режущего инструмента, необходимого и доступного для использования, но еще не внесенного в информационно-справочную систему предприятия.
И наконец, этап указания обрабатываемой области. Казалось бы, самый наглядный и простой шаг, требующий от технолога лишь пары кликов по модели детали, чтобы «показать» CAM системе ту часть детали, для которой требуется построить обработку. Однако и тут за кажущейся простотой может скрываться самый важный секрет успеха.
Современный уровень развития САПР в целом и САМ систем в частности, безусловно, позволяет говорить об автоматическом определении зон обработки. Однако любые выполненные автоматически, без участия человека, действия всегда подразумевают ряд ограничений, позволяющих машинному разуму формализовать поставленную задачу и адаптировать ее под существующие алгоритмы работы. Как бы ни была умна САМ система, она не может имитировать (пока) старую добрую инженерную мысль. Ту самую смекалку, которая позволяет выходить из самых сложных ситуаций и решать нетривиальные задачи. Разумеется, для решения типовых задач есть готовые алгоритмы, и эту работу можно смело отдавать даже искусственному интеллекту, но вот в случае, который мы упомянули чуть выше (технология готова, а инструмента нет), может выручить только человеческий фактор. Либо оператор будет вручную, крутя маховичок подачи на стойке ЧПУ, «ловить» нужные режимы обработки, стараясь сберечь инструмент, станок и деталь. Либо технолог сумеет оперативно изменить маршрут обработки, адаптировав его под реалии производства. А если к этой задаче добавить еще и изменения исходной геометрии детали, которые часто случаются на этапе освоения новых изделий, то тут уже об автоматическом учете всех нюансов говорить и вовсе не приходится.
То же самое касается и указания обрабатываемой геометрии: можно кликнуть две модели (заготовки и детали) и полностью довериться САМ системе, автоматически определяющей области обработки. А можно в ручном режиме определить место обработки, строго ограниченное контурами и поверхностями 3D-моделей. Оптимальным будет случай, когда часть работы берет на себя САМ система, оставляя при этом технологу возможности для корректировки. Именно такой подход и реализован в ADEM CAM.
Автоматический учет заготовки при токарной обработке, при этом оставляющий возможность ручного продления обрабатываемых контуров и выхода на поверхности заготовки. Или же фрезерование с автоматическим расчетом количества проходов, но с ограничением перемещений на рабочей подаче вне тела заготовки. Это как раз два примера удачного сочетания участия автоматического проектирования со стороны САМ системы и разумного ограничения со стороны опытного инженера-технолога.
Одновременно с этим важно управлять процессом подготовки производства и хранить получаемые данные. Технологу важно работать в одном информационном пространстве с другими участниками процесса, иметь связь не только с геометрией будущего изделия, но и с PMI данными, параметрами инструмента.
«Много лет работая на отечественном рынке САПР для технологической подготовки производства, мы привыкли не бросать слов на ветер и не обещать волшебных решений сложных задач. Но готовы со своей стороны предложить современную САМ систему, которая станет незаменимым инструментом в руках квалифицированного технолога». – Андрей Аввакумов, специалист отдела технической поддержки компании ADEM.

Подготовка будущих инженеров

Для предприятий актуальна проблема нехватки квалифицированных кадров. Многие ВУЗы готовят будущих специалистов в отрыве от реального производства. Мало кто из сегодняшних студентов имеет опыт технологической подготовки производства, которая бы включала работу на станке с ЧПУ. В лучшем случае студенты пробуют создавать простейшие детали в САМ-системе, при этом зачастую такие задания не связаны с реальными технологическими процессами. Студент не понимает, как тот или иной режим или стратегия обработки в реальности влияет на станок, деталь.
Крайне важно, чтобы система учитывала уровень квалификации персонала. С одной стороны, она должна позволять опытным сотрудникам реализовывать сложные технологии, т. е. иметь большое количество ручных настроек и функций, с другой стороны, молодым специалистам сложно осваивать такой подход и необходимо иметь упрощенный вариант. Хорошим решением видится наличие модуля, который позволяет автоматически распознать элементы детали, и на основе данных PMI и геометрии система может предложить варианты обработки, инструмент, режимы. Это позволяет упростить задачу, ускорить процесс создания управляющих программ.
Каждый из разработчиков вплотную работает не только с ВУЗами и СУЗами, занимающимися подготовкой специалистов для отрасли, но также может похвастаться и работой со школьниками в рамках дополнительного образования. Однако более актуальной остается задача переобучения и повышения квалификации уже штатных сотрудников предприятий. В этом случае у вендоров имеются как готовые учебные материалы, так и курсы, адаптируемые под индивидуальные требования предприятия.
В заключение хотелось бы отметить, что, несмотря на то, что долгие десятилетия отечественные разработчики имели серьезное недофинансирование, российским производителям программного обеспечения удалось не только сохранить возможности своих программных продуктов, но и успешно решать узкоспециализированные задачи лучше и эффективнее западных конкурентов. Но об этом мы расскажем уже в другой раз.