Как составляется программы на электроэрозионный станок


ГеММа-3D — эффективное решение для проволочной резки на электроэрозионных станках

Сергей Зарубин

Электроэрозионная обработка является чрезвычайно эффективной, а иногда и единственной технологией при обработке твердых и высокопрочных металлов. Один из ее видов, широко применяемых при изготовлении технологической оснастки, — проволочная электроэрозионная резка. Важнейшим преимуществом данного вида обработки является малый радиус эффективного сечения инструмента (проволоки), а также реализованная на современных электроэрозионных станках возможность пространственной ориентации проволоки в широком диапазоне углов. В результате обеспечиваются уникальные возможности изготовления точных деталей в большом диапазоне размеров и с весьма сложной геометрией.

Вот далеко не полный перечень деталей, изготавливаемых электроэрозионной резкой:

•  пуансоны и матрицы вырубных штампов;

•  точные окна в плитах пресс-форм;

•  калибры и шаблоны;

•  единичное производство шестерен (для ремонта и уникальных типоразмеров);

•  электроды для прошивки;

•  фасонные фрезы и резцы;

•  фильеры для экструзии металлических и пластиковых профилей;

•  волноводы и др.

Вместе с тем этот вид обработки имеет ряд особенностей, отличающих его от обычных способов обработки металлов резанием. Перечислим необходимые функциональные возможности технологического пакета программирования электроэрозионной обработки.

1.  Для получения требуемой точности необходимо использовать активное управление режимом генератора и процессом промывки.

2.  Для этой же цели при электроэрозионной проволочной обработке применяется многопроходная обработка — 3-4 прохода, которые должны строиться по заданным параметрам автоматически.

3.  При задании коррекции для гладкого выхода на обрабатываемый контур должен быть реализован ряд подходов, определяемых технологическими рекомендациями.

4.  При обработке с постоянным наклоном проволоки необходимо решение, обеспечивающее ее движение при формировании углов в контурах деталей.

5.  При использовании управления углом ориентации проволоки необходим гибкий аппарат формирования граничных контуров, определяющих ее движение и задание соответствия точек контуров, от которых зависит ее текущее положение.

6.  Необходимость крепления детали в ванне или на столе при обработке под струей промывающей жидкости; требуется удобное управление остановом для перестановки креплений детали.

7.  Программирование пространственного движения проволоки по двум контурам для станков разных фирм существенно отличается и требует определенной специализации управляющих программ.

Для решения задач электроэрозионной обработки в составе системы ГеММа-3D сконструирован специализированный модуль электроэрозионной резки. Такое решение при повышенной эффективности специализированной системы позволило существенно снизить ее стоимость. Все исходные геометрические и технологические возможности полного комплекта системы, необходимые для электроэрозионной резки, при этом сохранены.

В зависимости от возможностей электроэрозионных станков, имеющихся на предприятии, данный модуль предлагается в трех вариантах — 2D, 3D, 4D. В состав системы входят:

•  средства обмена геометрическими данными по основным видам внешних стандартных форматов (DXF, IGES, EPS);

•  развитой геометрический редактор, позволяющий построить при необходимости математическую модель детали по чертежу;

•  средства быстрого построения сложных объектов по широкому набору типовых геометрических объектов (от прямоугольников и окружностей до зубчатых колес, звездочек и спиральных кулачков);

•  макроязык, позволяющий составить описание (параметризованное) типовых объектов с последующим автоматическим изменением их формы и программ обработки при изменении числовых значений введенных параметров;

•  средства измерения и контроля формируемого контура;

•  специализированный технологический редактор для оперативного задания эквидистант, скруглений, ограничений, припусков, подходов и отходов к обрабатываемому контуру и др.;

•  использование в качестве основы для задания обработки сечений 3D-моделей, строящихся непосредственно в системе или получаемых из внешних CAD-систем;

•  построение траекторий движения по кривым, заданным таблично (последовательностью точек);

•  специальные процедуры обработки отверстий и узких пазов и отверстий;

•  все необходимые средства введения коррекции;

•  наглядные и гибкие средства задания соответствия между двумя разнесенными контурами, определяющими движение проволоки в 4D-обработке.

Для формирования управляющей программы предусмотрен ряд средств контроля движения инструмента (проволоки), в частности пооператорный вывод управляющей программы в формате APT или в формате системы управления станка с ЧПУ (ISO), параллельно с изображением траектории движения. По этой информации может выполняться корректировка в редакторе текста УП с «эхом» в графическом окне или в режиме интерактивной графики с соответствующим «эхом» в тексте УП.

Отработанные постпроцессоры позволяют обеспечить подготовку программ для основных типов распространенных электроэрозионных станков. Среди поддерживаемых станков — как отечественные устройства производства середины 80-х годов, так и импортные, включая последующие разработки. В их числе:

•  станки производства предприятий бывшего Минстанкопрома СССР (ЭНИМС и его завод «Станкоконструкция» (г.Москва), Кировоканский станкозавод, Львовский завод фрезерных станков) — 4532, 4732, СК96, МА96Ф3, МА4738Ф3, 4732ФЗМ, ЛФ96ФЗ и др.;

•  станки производства предприятий МЭП, МАП и Оборонпрома СССР («Исток» (г.Фрязино), «Светлана» (г.Санкт-Петербург), Ульяновское ПО «Утес», завод ЦНИТИ (г.Ногинск)) — А207.86, А207.79, А207.93 СВЭИ-3, СВЭИ-5, СВЭИ-7, ВЭСТ-240-3, ВЭСТ-240-5 и др.;

•  станки зарубежных фирм (AGIE AG, Charmilles (Швейцария), JAPAX, Sodic (Япония), ONA (Испания), ECOWIN (Тайвань)) — АС50, АС100, АС200, АС300, LS350, LS500, LS800, DEM315, DEM415, DEM425, ACT-SPARC и AGIE-CLASSIC.

Рассмотрим применение системы на примере построения фильеры для пластикового профиля (Барановичский станкостроительный завод «Атлант»). На рис. 1 последовательно показано установление связи между исходными контурами, формируемые в системе обрабатываемые поверхности фильеры и, наконец, траектория движения проволоки по направляющим контурам. В траектории используются макрокоманды, имеющиеся в системе управления станка, — линейчатые, цилиндрические, конические поверхности.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 2 иллюстрирует применение макроса, разработанного для построения одного из видов шестерен. В первом кадре даны схема шестерни и таблица базовых параметров. По ним строятся ограничивающие контуры, определяющие движение проволоки. Траектория движения проволоки при обработке шестерни и результат — эмуляция обработки — показаны на предпоследнем и последнем кадрах.

В настоящее время система электроэрозионной резки широко используется на целом ряде предприятий. В их числе — ОАО «Рязанский радиозавод», ОАО «ЦКБА», ОАО «Камкабель», ФГУП НИИС и ряд других. Пользователи отмечают высокую оперативность и удобство при создании УП, простоту работы с наиболее сложной геометрией обрабатываемых деталей, эффективность формируемых управляющих программ.

САПР и графика 3`2006

T-FLEX ЧПУ 2D - Программа подготовки УП для станков с ЧПУ

T-FLEX ЧПУ 2D - это интегрированный с T-FLEX CAD модуль, который позволяет технологу-программисту создавать траектории обработки, опираясь на двухмерную геометрию (штриховки или 2D-пути). Траектория поддерживает линейную и круговую интерполяцию с заданной точностью.

Программа T-FLEX ЧПУ построена по модульному принципу. Обязательным является наличие базового модуля программы T-FLEX ЧПУ 2D, к которому можно подключить любой набор из модулей выбранных обработок:

  • Электроэрозионная
  • Лазерная
  • Токарная
  • Сверлильная
  • 2.5-D фрезерная
Виды обработок T-FLEX ЧПУ 2D

Базовый модуль программы T-FLEX ЧПУ

Наличие базового модуля программы T-FLEX ЧПУ является обязательным, так как именно сюда включены такие необходимые в работе инструменты технолога-программиста, как редактор табличных постпроцессоров, редактор режущих инструментов, редактор пользовательских машинных циклов, имитатор обработки, инструменты по настройке системы, контекстная помощь.

Менеджер обработок, встроенный имитатор, лента ЧПУ

Редактор режущих инструментов в T-FLEX ЧПУ

Редактор табличных постпроцессоров

Mодуль электроэрозионной обработки.

Данный модуль программы T-FLEX ЧПУ 2D предназначен для создания управляющих программ обработки деталей на электроэрозионных станках.

Поддерживаются следующие стратегии обработки:

  • одноконтурное резание
  • угловое резание
  • двухконтурное резание
  • выборка металла по спирали

Данный модуль программы T-FLEX ЧПУ 2D предназначен для создания управляющих программ для станков с лучевым методом обработки (лазерных, плазменных, гидроструйных, термической резки).

Поддерживаются cледующие стратегии обработки:

  • одноконтурное резание
  • угловое резание
  • двухконтурное резание.

Модуль токарной обработки.

Данный модуль программы T-FLEX ЧПУ 2D предназначен для создания управляющих программ обработки деталей на станках токарной группы.

Поддерживаются следующие группы стратегий обработки:

  • точение контура
  • снятие припуска
  • точение кармана
  • точение канавки
  • точение резьбы
  • осевое сверление
  • машинные циклы: EXCEL, 2Р22, NC31, NCT, а также циклы созданные пользователем.
Токарная обработка

Данный модуль программы T-FLEX ЧПУ 2D предназначен для создания управляющих программ обработки деталей на станках сверлильной группы.

Поддерживаются следующие стратегии обработки:

  • простое сверление;
  • глубокое сверление;
  • машинные циклы: OLIVETTI, BRADLEY, MAHO, EXCEL, 2C42, Размер-2М, FANUC, Э2000 CNC, VECTOR 90, а также циклы созданные пользователем.
Сверлильная обработка

Данный модуль программы T-FLEX ЧПУ 2D предназначен для создания управляющих программ обработки деталей на станках фрезерной группы.

Поддерживаются следующие стратегии обработки:

  • фрезерование плоскости
  • фрезерование контура
  • фрезерование кармана
  • фрезерование винтовой канавки

Специальной командой данного модуля на панели ЧПУ 2D вынесена возможность гравировки текста. Задание траектории обработки происходит по элементу чертежа типа «Текст».

Гравировка текста

Электроэрозионная обработка | Техтран

Инструментальное производство -- быть может, самое главное звено технологической цепочки на любом промышленном предприятии -- уже невозможно представить без широкого использования электроэрозионного оборудования, необходимого для изготовления различных элементов оснастки, инструмента, высокоточных элементов и узлов механизмов... Технология проволочной резки, как ее называют, применяется не один десяток лет, и столько же лет как в России, так и за рубежом разрабатываются и используются CAM-системы проектирования управляющих программ для соответствующих станков. Применительно к двухкоординатным станкам задача решалась достаточно просто и, как правило, проблем с подготовкой программ не возникало. Но в последние годы предприятия стали приобретать четырехкоординатные станки, которые имеют значительно большие возможности для производства деталей сложной пространственной формы при высоких требованиях к качеству и точности обработки. Несмотря на высокую стоимость таких станков (в основном швейцарского и японского производства), их доля в металлообрабатывающей промышленности постоянно растет. Соответственно повышается и роль CAM-систем, удовлетворяющих возможностям оборудования и технологическим условиям обработки. Ниже приведены технические характеристики и описаны технологические возможности CAM-системы, которая предназначена для программирования двух- четырехкоординатной обработки и входит в семейство программных продуктов Техтран, ориентированных на различные виды обработки: токарную, фрезерную, раскрой листового материала. Все они объединены общим интерфейсом и единым подходом к решению задачи автоматизации проектирования управляющих программ.

Основные возможности

Система предназначена для подготовки управляющих программ вырезки деталей с переменной и постоянной конусностью на многокоординатных электроэрозионных станках с ЧПУ. Обеспечивает решение следующих задач:

  • программирование обработки деталей с вертикальной или наклонной боковой поверхностью;
  • расчет перемещений проволоки по номинальному профилю или по эквидистантной траектории;
  • контроль допустимого угла наклона проволоки;
  • формирование траектории выборки сплошного материала в закрытых зона

х. Предусмотрена обработка деталей, имеющих боковые поверхности следующих видов:

  • поверхности с нулевой конусностью;
  • поверхности с постоянной конусностью;
  • поверхности с переменной конусностью.

Различные виды поверхностей, обработку которых можно описать на Техтране, показаны на рис.1.

Поверхности с нулевой конусностью (тип 1) обрабатываются без наклона проволоки, верхний и нижний контуры у них идентичны.

Поверхности с постоянной конусностью (тип 2) обрабатываются при постоянном наклоне проволоки, верхний и нижний контуры у них подобны.

Поверхности с переменной конусностью (тип 3) имеют несколько разновидностей:

  • поверхности с различными верхним и нижним контурами и неопределенной конусностью (тип 3.1);
  • поверхности, верхний контур которых образован переносом и поворотом нижнего контура (тип 3.2);
  • поверхности с различными верхним и нижним контурами и с известной конусностью (тип 3.3). Чертежом определены форма и размеры только одного из контуров и конусность на каждом из участков контура.

Рис.2 иллюстрирует модель и основные параметры четырехкоординатной обработки.

Базовая плоскость -- поверхность базирования детали (плоскость, параллельная плоскости XY), вторичная плоскость -- горизонтальная плоскость, параллельная базовой. Основным параметром боковой поверхности является конусность -- угловая величина отклонения проволоки от вертикали, проведенной в точке касания с контуром (рис.3).

Способы программирования движения

Для движения по четырем координатам необходимо задать боковую поверхность, представляющую собой траекторию движения проволоки, которая перемещается концами по базовому и вторичному контуру. При программировании объемной электроэрозионной обработки возможны два способа:

  • Задание движения по базовому контуру. Способ требует при описании базового контура задавать углы или смещения верхнего конца проволоки (линейные или по дуге). На основании этих данных строятся вторичный контур и боковая поверхность детали. Базовым может быть как верхний, так и нижний контур.
  • Сопряжение двух контуров -- базового и вторичного. В этом случае описания контуров не содержат в явном виде данных о наклоне проволоки. Положение проволоки определяется взаимным расположением соответствующих точек на базовом и вторичном контурах, а траектория ее движения образуется перемещением концов проволоки по заданным контурам.

В Техтране предусмотрены следующие методы программирования траектории движения проволоки для формирования объемной электроэрозионной обработки:

  • движение по базовому контуру с управлением ориентацией проволоки;
  • движение по базовому и вторичному контурам с автоматическим сопряжением;
  • движение по базовому и вторичному контурам с поэлементным сопряжением.

При движении по базовому контуру с управлением ориентацией проволоки (рис.4) траектория движения проволоки во вторичной плоскости не задается явно, а строится для каждого сегмента базового контура исходя из конусности, заданной в опорных точках. Кроме того, во вторичный контур могут быть встроены скругления и фаски.

Движение по автоматически связанным базовому и вторичному контурам (рис.5) осуществляется одновременным перемещением концов проволоки вдоль базового и вторичного контуров. Сопряжение контуров производится по участкам, заключенным между узловыми точками. Положение промежуточных точек определяется из соображений пропорциональности длин соответствующих участков. Сначала связываются начала базового и вторичного контуров, затем их первые узловые точки, вторые по порядку узлы и т.д. Количество узловых точек контуров обычно одинаково; в противном случае участки, не связанные попарно, дорабатываются при неподвижном положении проволоки в конце контура с меньшим количеством узлов. Участки, ограниченные узловыми точками, могут состоять из нескольких сегментов и иметь различную длину. Движение по базовому и вторичному контурам, связанным поэлементно, также осуществляется одновременным перемещением концов проволоки вдоль базового и вторичного контуров. Сопряжение сегментов базового и вторичного контуров производится попарно в порядке описания по точкам соответствия, которыми могут быть опорные точки, а также точки, помеченные как узловые. Главное отличие от предыдущего способа заключено в том, что сопрягаются только граничные точки сегментов. Пример, приведенный на рис.6, демонстрирует результат совместного применения методов автоматического и поэлементного сопряжения контуров для программирования обработки сложной детали, базовый и вторичный контуры которой заданы в табличном виде.

Получение управляющей программы

В состав системы включены данные об оборудовании, позволяющие формировать управляющие программы более чем для 15 моделей электроэрозионных станков с ЧПУ, в том числе для четырехкоординатных станков AGIECUT (AGIE) и ROBOFIL (Charmilles Technologies). Рис.7 иллюстрирует процесс получения управляющей программы.

Техтран обеспечивает возможность настройки на конкретное оборудование с ЧПУ. Для описания оборудования требуется заполнить паспорт станка и создать модуль станка на специальном языке Техпост. Такой механизм позволяет пользователям самостоятельно учитывать особенности формирования УП, разрабатывая собственные модули на основе уже имеющихся.

Автоматическая генерация текста

В процессе проектирования обработки происходит формирование текста программы на языке Техтран. Программа включает в себя всю последовательность произведенных действий и может быть использована при дальнейшей работе, что позволяет гибко сочетать удобство диалогового режима с преимуществами текстового представления программы, к которым относятся:

  • использование ранее написанных программ и макросов, быстрая их модификация;
  • параметризация для типовых деталей;
  • использование условных операторов, циклов, арифметических выражений и функций;
  • возможность отладки и исправления ошибок.

Пример расчета управляющей программы обработки зубчатого колеса с использованием макросов приведен на рис.8.

Средства разработки и отладки программ

Система включает набор средств для работы с программой на языке Техтран:

  • Команды выполнения (выполнить оператор, перейти в макрос, выполнить программу до конца, до курсора и т.п.) позволяют выполнять и отлаживать программу на Техтране. Используя эти команды, можно выполнить программу целиком или по частям, приостанавливая процесс для анализа результатов выполнения отдельных операторов.
  • Средства контроля выполнения дают возможность просматривать значения переменных, использовать графическое окно для визуального контроля объектов программы и просматривать диагностическую информацию, сформированную в ходе выполнения программы.

Электроэрозионная обработка

Электроэрозионная (проволочная) обработка на станках с ЧПУ

Электроэрозионная (проволочная) обработка в EDGECAM - EDGECAM Wire Erosion - модуль, разработанный компанией для электроэрозионной обработки (вид обработки, при котором изделие обрабатывается проволокой находящейся под напряжением в ванне с электролитом).

Модуль позволяет как создавать геометрические данные для обработки, так и программировать положение проволоки двумя различными способами.

EDGECAM Wire Erosion определяет профили и информацию для обработки детали (“Design Intent”), а также создаёт траекторию обработки. Эти данные используются для вывода управляющих программ двух- и четырехосевых электроэрозионных станков с ЧПУ.

  • 2-осевое – Проволока расположена вертикально, при этом программируется две координаты (XY).
  • 4-осевое – Оба конца проволоки перемещаются независимо друг от друга, при этом программируется сразу 4 координаты - XY на нижнем конце и UV на верхнем.

3D модель может быть создана на основе 2D профилей, используя любую из следующих стратегий:

  • преобразование профиля - масштабирование, перемещение, поворот;
  • конический профиль – создание конической геометрии;
  • связанные профили – автоматическое или ручное создание связей между двумя независимыми профилями, лежащими на разной высоте.

Все элементы для обработки могут быть легко изменены с использованием соответствующих команд из меню «Редактировать» (Edit).

Обработка полученной детали очень проста, так как значительная часть информации уже содержится в элементах для обработки (Design Intent). Требуется добавить всего несколько команд:

  • выбор проволоки (Select Wire) – определяет диаметр проволоки и уровни верхней и нижней направляющих;
  • обработать геометрию (Machine Design) – обработка созданной геометрии, при этом, возможно определить размер перемычек, стратегию обработки и параметры подходов;
  • 2D Карман (2D Destruct) – удаляет весь материал внутри выделенной области;
  • 2D Контур (2DProfile) – обработка по контуру вокруг выбранной 2D геометрии;
  • обрезать перемычки (Cut Support Tag) – обрабатывает все перемычки оставшиеся после предыдущего цикла обработки.

После создания траектории обработки выводится управляющая программа для станка с ЧПУ, с использованием одного из стандартных постпроцессоров (например, Agiecut Evolution, Mitsubishi X Series Wire, Standard Fanuc Wire ISO), либо с помощью постпроцессора созданного в Мастере постпроцессоров на основании стандартного шаблона.

Delcam Electrode — комплексное решение для электроэрозионной обработки пресс-форм

Комплексное программное решение Delcam Electrode (www.delcam­electrode.com) предназначено для автоматизации процесса создания электродов для электроэрозионной обработки. Оно охватывает все этапы проектирования и производства электродов сложной формы (рис. 1), в том числе их конструирование, разработку управляющих программ (УП) для многоосевых фрезерных станков с ЧПУ, контроль точности изготовления на стационарных координатно­измерительных машинах (КИМ) с ЧПУ, генерацию технологических карт и расчет УП для электроэрозионных станков. Преимущества комплексного решения Delcam Electrode становятся наиболее заметными в процессе изготовления электродов для электроэрозионной обработки литейных пресс­форм.

Рис. 1. Решение Delcam Electrode охватывает все этапы проектирования и производства электродов

Рис. 2. Изготовление электродов для прошивной электроэрозионной обработки литейных пресс-форм — сложная производственная задача

Рис. 3. Основой для проектирования электродов для электроэрозионной обработки служит CAD-модель готовой детали. Компенсация величины межэлектродного зазора может производиться на этапе разработки управляющих программ для фрезерного станка с ЧПУ

В большинстве стран производством сложных пресс­форм для литья пластмасс (рис. 2) занимаются специализированные фирмы­производители, обладающие оборудованием и компетенцией, необходимыми для успешной конкуренции на рынке. Такие предприятия изготавливают пресс­формы по заказу различных компаний, перечень которых может периодически меняться в зависимости от рыночной конъюнктуры. Естественно, в такой ситуации субподрядчикам нецелесообразно приобретать и поддерживать весь спектр САПР, в которых работают их потенциальные заказчики, поэтому многие предприятия выбирают специализированные CAD/CAM­решения, такие как Delcam Electrode.

Как правило, при создании электродов для электроэрозионной обработки за основу берется CAD­модель готовой детали, формообразующие поверхности которой могут быть непосредственно унаследованы для задания рабочих поверхностей инструментальной оснастки (рис. 3). Поэтому при производстве пресс­форм и электродов очень важно, чтобы используемая на предприятии CAD­система могла импортировать поверхностные и твердотельные 3D­модели из максимально возможного перечня САПР. Нередко конвертирование форматов данных сопровождается появлением ошибок импорта, часть которых может быть устранена полностью автоматически, а некоторые потребуют для исправления вмешательства человека. Таким образом, используемый геометрический моделировщик должен не только иметь возможность импорта требуемого формата данных и уметь точно диагностировать ошибки в геометрии модели, но и позволять исправлять выявленные недочеты.

Решение Delcam Electrode построено на основе хорошо зарекомендовавшей себя в инструментальном производстве CAD­системы PowerSHAPE, обладающей широкими возможностями по импорту 3D­моделей. PowerSHAPE позволяет импортировать файлы в оригинальных форматах из большинства популярных САПР, включая CATIA, NX, Pro/ENGINEER, Inventor, SolidWorks, Cimatron и других (полный список доступен на сайте www.delcam­exchange.com). Также поддерживается импорт и экспорт в нейтральные форматы ACIS, IGES, STEP, VDA и Parasolid. Благодаря поддержке геометрического ядра Parasolid, в PowerSHAPE реализован модуль Solid Doctor, использующий возможности этого ядра и предназначенный для эффективной автоматизированной диагностики и исправления ошибок в твердотельных 3D­моделях. Кроме того, PowerSHAPE на уровне формата данных взаимодействует с другими компонентами решения Delcam Electrode: CAM­системой PowerMILL и CAI­системой PowerINSPECT.

При проектировании сложной инструментальной оснастки, как правило, используется комбинация методов поверхностного и твердотельного моделирования. Система PowerSHAPE является так называемым гибридным моделировщиком — в ней одинаково хорошо развиты возможности как твердотельного, так и поверхностного моделирования. Эта простая в освоении и повседневной работе CAD­система также обладает развитыми функциями для фасетного (триангуляционного) 3D­моделирования, позволяющими эффективно обрабатывать облака сканированных 3D­точек и решать задачи реверсивного инжиниринга (обратного проектирования).

Во многих современных САПР используется методика создания 3D­моделей с использованием иерархического дерева построения, что дает возможность сравнительно быстро моделировать твердые тела (отметим, что в процессе импорта геометрии иерархическое дерево построения, как правило, безвозвратно теряется). Тем не менее при редактировании 3D­модели, созданной на основе иерархического дерева построения, изменение лишь одного размера способно привести к ошибкам при перестроении и необходимости полной или частичной корректировки методики построения. Поэтому упомянутый метод построения нерационален при конструктивно­технологической подготовке производства, в процессе которой в конструкцию детали часто вносятся существенные технологические изменения, требующие значительных изменений в геометрии. Например, конструкторы часто задают слишком малые радиусы скругления и забывают построить литейные уклоны.

После того, как несколько лет назад в PowerSHAPE появилась поддержка формата Parasolid, в ней также была реализована концепция прямого редактирования (иногда используется дословный перевод — прямое моделирование — от англ. direct modelling). Функции прямого редактирования (рис. 4) позволяют с минимальными трудозатратами удалить из описания CAD­модели ненужные элементы без использования исходного иерархического дерева построения или изменить форму поверхностей с сохранением топологии 3D­модели. Прямое редактирование позволяет четко управлять областью распространения изменений, что дает возможность не только перемещать заданные группы поверхностей, но и выполнять небольшие локальные изменения, например компенсировать зону поднутрения местным наплывом или локально увеличить радиус скругления. В настоящее время именно прямое редактирование является наиболее эффективным и быстрым методом внесения изменений в геометрию изделия в процессе проектирования инструментальной оснастки.

Рис. 4. Функция прямого редактирования позволяет легко удалить из CAD-модели ненужные на данном этапе геометрические элементы. Для упрощения изготовления электрода электроэрозионную обработку сложных элементов можно осуществлять в несколько этапов инструментом простой формы

Рис. 5. Функция «Тело-Пуансон» позволяет подобрать для группы выбранных поверхностей заготовку (в том числе стандартного размера) прямоугольной или цилиндрической формы. Пользователь может перетаскивать грани заготовки мышкой для добавления материала с любой стороны

Рис. 6. Прямое редактирование позволяет поступательно перемещать выбранный набор поверхностей с учетом изменения в сопряженных элементах

Для конструирования электродов в арсенале PowerSHAPE имеется большой набор функций прямого редактирования, а также специальная команда «Тело­Пуансон» (рис. 5). При создании электрода пользователь должен мышкой указать на CAD­модели конечного изделия группу поверхностей, определяющих геометрию будущего электрода, а затем при помощи функции «Тело­Пуансон» сконструировать на их основе тело электрода. После этого с помощью функций прямого моделирования можно:

  • «отодвинуть» грани участков электрода, не задействованные в электроэрозионной обработке. Возможно как простое поступательное смещение поверхностей (рис. 6) или их перемещение с требуемым равномерным отступом (рис. 7), так и полная замена одной ограничивающей поверхности на другую (рис. 8);
  • удалить ненужные на данном этапе электроэрозионной обработки рабочие грани электрода (см. рис. 4);
  • добавить уклоны (спуски) у основания тонкостенных элементов для повышения прочности электрода (рис. 9);
  • продлить участки электрода для формообразования краев (например, при формировании ребер жесткости).

Рис. 7. Сдвиг криволинейной поверхности с отступом на заданную величину позволяет отдалить нерабочие поверхности от участка прожигания

Рис. 8. В процессе конструирования инструментальной оснастки пользователь может добиться требуемой формы электрода путем замены одной ограничивающей поверхности на другую

При удалении поверхностей при помощи функции прямого редактирования из CAD­модели полностью исключается их описание и все ограничивающие кривые на сопряженных поверхностях (см. рис. 4). Поэтому при создании матрицы и пуансона пользователю PowerSHAPE не приходится вручную зашивать оставшиеся на месте удаленных элементов вырезы, которые планируется обрабатывать электродом. Кроме того, в PowerSHAPE имеется функция для сшивки прилегающих сегментированных поверхностей в одну цельную поверхность. Излишняя сегментированность поверхностей может быть вызвана использованной методикой построения 3D­модели и технологическими ошибками конструктора, а также конвертированием данных из одного формата в другой. В любом случае сегментированность поверхностей вызывает сложности при построении литейных уклонов на элементах со сложной топологией, затрудняет использование функций прямого редактирования и способна усложнить разработку эффективных управляющих программ для изготовления электрода на фрезерном станке с ЧПУ.

Рис. 9. При добавлении уклонов CAD-система PowerSHAPE автоматически корректно продляет и обрезает все прилегающие поверхности, в том числе и скругления

Вспомогательные функции PowerSHAPE для анализа CAD­моделей позволяют проанализировать углы наклона поверхностей и найти минимальные радиусы скруглений.

Для консолидации всей конструкторско­технологической информации о создаваемом электроде в едином проекте используется специальный формат данных TRODE. Этот файл содержит 3D­модель электрода, управляющие программы для его изготовления на фрезерном станке с ЧПУ, траектории щупа для проверки точности обработки электрода на КИМ с ЧПУ, а также технологические (наладочные) карты и управляющие программы для электроэрозионного станка с ЧПУ . Хранение всей информации о проекте в одном файле существенно упрощает управление разнородными данными и повышает удобство работы с информацией. Формат файла TRODE совместим с Windows Explorer, благодаря чему пользователь может просмотреть все содержимое файла, не открывая его.

Для удобства управления данными пользователь может экспортировать из Delcam Electrode перечень всех применяемых электродов. Информация может быть сохранена в виде таблицы в формате HTML, Microsoft Excel и CSV, содержащей в себе подробное описание всех параметров обработки: наименование электрода, размер заготовки, материалы, величину межэлектродного зазора и т.д. Сводные данные необходимы при изготовлении сложных пресс­форм, в процессе электроэрозионной обработки которых используется большое количество разных электродов.

Рис. 10. Прошивная электроэрозионная обработка профилированными электродами незаменима при обработке узких формообразующих щелей и конических отверстий

В процессе изготовления литейных пресс­форм для производства пластмассовых деталей часто используется прошивная электроэрозионная обработка профилированными электродами (рис. 10). Этот метод незаменим при прошивке в пуансонах узких формообразующих щелей и конических отверстий, посредством которых на готовом изделии формируются тонкостенные ребра жесткости, стенки, наплывы и т.п. При прошивной электроэрозионной обработке профилированным электродом форма обработанной поверхности однозначно определяется геометрией электрода, который выполняет равномерное поступательное перемещение. Решение Delcam Electrode позволяет программировать электроэрозионную обработку профилированными электродами с их перемещением вдоль направляющих прямых в любых направлениях.

Рис. 11. В CAM-системе PowerMILL реализовано большое количество эффективных стратегий для многоосевой фрезерной обработки

По завершении процесса конструирования электрода задаются технологические данные для его механообработки: величина меж­электродного зазора, а также значения припусков для получистовой и чистовой фрезерной обработки. Эти данные используются CAM­системой PowerMILL в процессе разработки управляющих программ для изготовления электродов на станках с ЧПУ (рис. 11). Пользователь также может указать контрольные точки, которые затем задействуются в CAI­системе PowerINSPECT при задании траектории движения контактного щупа в процессе выполнения серии проверочных замеров (рис. 12). CAI­система PowerINSPECT позволяет генерировать управляющие программы для КИМ с ЧПУ, а также выполнять замеры непосредственно на станке с ЧПУ при помощи прецизионных контактных измерительных систем (например, производства Renishaw).

Рис. 12. CAI-система PowerINSPECT позволяет автоматизировать контроль точности изготовления электродов с учетом наличия межэлектродных зазоров и отобразить результаты измерений в наглядной форме (или в виде отчета)

Некоторые проекты подразумевают изготовление большого количества электродов схожих форм и размеров. В этом случае можно воспользоваться шаблонами обработки PowerMILL, которые позволят автоматизировать разработку управляющих программ для обработки серии однотипных деталей. С этой целью все формообразующие поверхности электрода, в зависимости от своего типа (рабочие, чистовые, вспомогательные и т.п.), автоматически кодируются в CAD­системе PowerSHAPE при помощи стандартной цветовой схемы, которая затем распознается в CAM­системе PowerMILL при создании управляющих программ для фрезерной обработки электродов. Отметим, что размеры заготовки и значения межэлектродных зазоров также хранятся в едином файле проекта TRODE. Если меж­электродный зазор можно задать постоянным по всей глубине рабочих поверхностей электрода, то в этом случае PowerMILL позволяет автоматически ввести коррекцию для обработки рабочих поверхностей с учетом поправки на меж­электродный зазор. После того как в PowerMILL создан шаблон для типовой обработки, управляющие программы для обработки всей серии электродов могут быть сгенерированы автоматически.

В процессе компьютерной 3D­симуляции (рис. 13) электроэрозионной обработки пользователь может воспользоваться стандартными каталогами держателей фирм Erowa, Hirschman и System 3R (рис. 14), либо добавить в редактируемую базу данных стандарты собственного предприятия.

Рис. 13. Компьютерная симуляция электроэрозионной обработки позволяет убедиться в правильности работы управляющей программы и отсутствии столкновений

Рис. 14. Применение каталогов стандартных держателей позволяет значительно ускорить процесс конструирования электродов

Рис. 15. Автоматическая генерация технологических карт может быть настроена в соответствии со стандартом предприятия

Для сравнения результатов фактических замеров электрода сложной формы (изготовленного с учетом межэлектродных зазоров) с его теоретической CAD­моделью в CAI­системе PowerINSPECT применяется функция оптимального совмещения. Наличие в файле проекта TRODE набора заданных контрольных точек позволяет упростить создание последовательности контактных измерений и автоматизировать анализ результатов. Пользователь может также выполнить в PowerINSPECT необходимые дополнительные замеры на интересующих его участках. Если в процессе проверочных замеров в геометрии электрода будут выявлены небольшие погрешности, которые можно компенсировать в процессе электроэрозионной обработки, то Delcam Electrode может автоматически внести необходимые поправки в управляющую программу электроэрозионного станка.

Решение Delcam Electrode поддерживает электроэрозионное оборудование таких известных фирм­производителей, как Agie Charmilles (стойки УЧПУ Agievision и CT Millennium), Exeron, JDMA EPX, Makino EDM, Mitsubishi Electric, ONA EDM, OPS­Ingersoll, Sodick и Zimmer&Kreim. Технологические (наладочные) карты для использования электродов могут генерироваться Delcam Electrode автоматически в соответствии с выбранным шаблоном, который может быть настроен под стандарты конкретного предприятия. Автоматическая генерация технологических карт (рис. 15) обеспечивает постоянную доступность всей информации по проекту на всех стадиях производственного процесса. Комплект сопроводительных документов может быть оформлен в виде чертежей, HTML­файлов или электронных таблиц Microsoft Excel. Благодаря этому взаимодействие между вовлеченными в проект специалистами становится более легким и быстрым. Кроме того, автоматическая генерация технологических карт дает возможность проще наследовать информацию из ранее выполненных проектов. Delcam Electrode позволяет также автоматически сгенерировать готовые управляющие программы для электроэрозионного оборудования, применение которых исключает необходимость ручного ввода данных в станок оператором. Такая автоматизация снижает вероятность возникновения ошибок, особенно при использовании в проекте большого количества разных электродов. При необходимости информация из Delcam Electrode может передаваться напрямую в систему цехового планирования и управления CERTA. 

САПР и графика 10`2014

Статья "Техтран. Электроэрозионная обработка" из журнала CADmaster №4(4) 2000 (октябрь-декабрь)

CADmaster » CADmaster №4(4) 2000 (октябрь-декабрь) » Машиностроение Техтран. Электроэрозионная обработка

Инструментальное производство — быть может, самое главное звено технологической цепочки на любом промышленном предприятии — уже невозможно представить без широкого использования электроэрозионного оборудования, необходимого для изготовления различных элементов оснастки, инструмента, высокоточных элементов и узлов механизмов…

Технология проволочной резки, как ее называют, применяется не один десяток лет, и столько же лет как в России, так и за рубежом разрабатываются и используются CAM-системы проектирования управляющих программ для соответствующих станков. Применительно к двухкоординатным станкам задача решалась достаточно просто и, как правило, проблем с подготовкой программ не возникало. Но в последние годы предприятия стали приобретать четырехкоординатные станки, которые имеют значительно большие возможности для производства деталей сложной пространственной формы при высоких требованиях к качеству и точности обработки. Несмотря на высокую стоимость таких станков (в основном швейцарского и японского производства), их доля в металлообрабатывающей промышленности постоянно растет. Соответственно повышается и роль CAM-систем, удовлетворяющих возможностям оборудования и технологическим условиям обработки.

Ниже приведены технические характеристики и описаны технологические возможности CAM-системы, которая предназначена для программирования двух- четырехкоординатной обработки и входит в семейство программных продуктов Техтран, ориентированных на различные виды обработки: токарную, фрезерную, раскрой листового материала. Все они объединены общим интерфейсом и единым подходом к решению задачи автоматизации проектирования управляющих программ.

Основные возможности

Система предназначена для подготовки управляющих программ вырезки деталей с переменной и постоянной конусностью на многокоординатных электроэрозионных станках с ЧПУ. Обеспечивает решение следующих задач:

  • программирование обработки деталей с вертикальной или наклонной боковой поверхностью;
  • расчет перемещений проволоки по номинальному профилю или по эквидистантной траектории;
  • контроль допустимого угла наклона проволоки;
  • формирование траектории выборки сплошного материала в закрытых зонах.

Предусмотрена обработка деталей, имеющих боковые поверхности следующих видов:

  • поверхности с нулевой конусностью;
  • поверхности с постоянной конусностью;
  • поверхности с переменной конусностью.

Различные виды поверхностей, обработку которых можно описать на Техтране, показаны на рис. 1.

Рис. 1. Типы обрабатываемых поверхностей

Поверхности с нулевой конусностью (тип 1) обрабатываются без наклона проволоки, верхний и нижний контуры у них идентичны.

Поверхности с постоянной конусностью (тип 2) обрабатываются при постоянном наклоне проволоки, верхний и нижний контуры у них подобны.

Поверхности с переменной конусностью (тип 3) имеют несколько разновидностей:

  • поверхности с различными верхним и нижним контурами и неопределенной конусностью (тип 3.1);
  • поверхности, верхний контур которых образован переносом и поворотом нижнего контура (тип 3.2);
  • поверхности с различными верхним и нижним контурами и с известной конусностью (тип 3.3). Чертежом определены форма и размеры только одного из контуров и конусность на каждом из участков контура.

Рис. 2. Модель четырехкоординатной обработки

Базовая плоскость — поверхность базирования детали (плоскость, параллельная плоскости XY), вторичная плоскость — горизонтальная плоскость, параллельная базовой. Основным параметром боковой поверхности является конусность — угловая величина отклонения проволоки от вертикали, проведенной в точке касания с контуром (рис. 3).

Рис. 3. Поперечная конусность

Рис. 3. Продольная конусность

Способы программирования движения

Для движения по четырем координатам необходимо задать боковую поверхность, представляющую собой траекторию движения проволоки, которая перемещается концами по базовому и вторичному контуру. При программировании объемной электроэрозионной обработки возможны два способа:

  • Задание движения по базовому контуру. Способ требует при описании базового контура задавать углы или смещения верхнего конца проволоки (линейные или по дуге). На основании этих данных строятся вторичный контур и боковая поверхность детали. Базовым может быть как верхний, так и нижний контур.
  • Сопряжение двух контуров — базового и вторичного. В этом случае описания контуров не содержат в явном виде данных о наклоне проволоки. Положение проволоки определяется взаимным расположением соответствующих точек на базовом и вторичном контурах, а траектория ее движения образуется перемещением концов проволоки по заданным контурам.

В Техтране предусмотрены следующие методы программирования траектории движения проволоки для формирования объемной электроэрозионной обработки:

  • движение по базовому контуру с управлением ориентацией проволоки;
  • движение по базовому и вторичному контурам с автоматическим сопряжением;
  • движение по базовому и вторичному контурам с поэлементным сопряжением.

Рис. 4. Движение с управлением ориентацией проволоки

При движении по базовому контуру с управлением ориентацией проволоки (рис. 4) траектория движения проволоки во вторичной плоскости не задается явно, а строится для каждого сегмента базового контура исходя из конусности, заданной в опорных точках. Кроме того, во вторичный контур могут быть встроены скругления и фаски.

Рис. 5. Автоматическое сопряжение контуров

Движение по автоматически связанным базовому и вторичному контурам (рис. 5) осуществляется одновременным перемещением концов проволоки вдоль базового и вторичного контуров. Сопряжение контуров производится по участкам, заключенным между узловыми точками. Положение промежуточных точек определяется из соображений пропорциональности длин соответствующих участков. Сначала связываются начала базового и вторичного контуров, затем их первые узловые точки, вторые по порядку узлы и т.д. Количество узловых точек контуров обычно одинаково; в противном случае участки, не связанные попарно, дорабатываются при неподвижном положении проволоки в конце контура с меньшим количеством узлов. Участки, ограниченные узловыми точками, могут состоять из нескольких сегментов и иметь различную длину.

Движение по базовому и вторичному контурам, связанным поэлементно, также осуществляется одновременным перемещением концов проволоки вдоль базового и вторичного контуров. Сопряжение сегментов базового и вторичного контуров производится попарно в порядке описания по точкам соответствия, которыми могут быть опорные точки, а также точки, помеченные как узловые. Главное отличие от предыдущего способа заключено в том, что сопрягаются только граничные точки сегментов. Пример, приведенный на рис. 6, демонстрирует результат совместного применения методов автоматического и поэлементного сопряжения контуров для программирования обработки сложной детали, базовый и вторичный контуры которой заданы в табличном виде.

Рис. 6. Поэлементное сопряжение контуров

В состав системы включены данные об оборудовании, позволяющие формировать управляющие программы более чем для 15 моделей электроэрозионных станков с ЧПУ, в том числе для четырехкоординатных станков AGIECUT (AGIE) и ROBOFIL (Charmilles Technologies). Рис. 7 иллюстрирует процесс получения управляющей программы.

Рис. 7. Получение управляющей программы

Техтран обеспечивает возможность настройки на конкретное оборудование с ЧПУ. Для описания оборудования требуется заполнить паспорт станка и создать модуль станка на специальном языке Техпост. Такой механизм позволяет пользователям самостоятельно учитывать особенности формирования УП, разрабатывая собственные модули на основе уже имеющихся.

Автоматическая генерация текста

В процессе проектирования обработки происходит формирование текста программы на языке Техтран. Программа включает в себя всю последовательность произведенных действий и может быть использована при дальнейшей работе, что позволяет гибко сочетать удобство диалогового режима с преимуществами текстового представления программы, к которым относятся:

  • использование ранее написанных программ и макросов, быстрая их модификация;
  • параметризация для типовых деталей;
  • использование условных операторов, циклов, арифметических выражений и функций;
  • возможность отладки и исправления ошибок.

Пример расчета управляющей программы обработки зубчатого колеса с использованием макросов приведен на рис. 8.

Рис. 8. Использование макросов

Система включает набор средств для работы с программой на языке Техтран:

  • Команды выполнения (выполнить оператор, перейти в макрос, выполнить программу до конца, до курсора и т.п.) позволяют выполнять и отлаживать программу на Техтране. Используя эти команды, можно выполнить программу целиком или по частям, приостанавливая процесс для анализа результатов выполнения отдельных операторов.
  • Средства контроля выполнения дают возможность просматривать значения переменных, использовать графическое окно для визуального контроля объектов программы и просматривать диагностическую информацию, сформированную в ходе выполнения программы.
НИП-Информатика Тел.: (812) 295−7671

E-mail: tehtr[email protected]


Смотрите также