mCAM – efektívne riešenie na rezanie 3D dielov

V moderných priemyselných podnikoch, kladúcich dôraz na efektivitu, automatizáciu a informatizáciu výrobných procesov je jednoznačným trendom využívanie 3D CAD návrhových softvérov, ktoré umožňujú priestorové modelovanie dielov a konštrukčných zostáv. Možnosť jednoduchého a pohodlného 3D modelovania so sebou prirodzene priniesla požiadavku programovania CNC strojov na základe takto vytvorených modelov – 3D CAM.

Popredný slovenský výrobca CNC strojov na delenie materiálov energolúčovými technológiami  – MicroStep, spol. s r.o. – vyvíja a dodáva komplexné riešenia rezacích strojov už tretiu dekádu. Popri vývoji mechaník a riadenia CNC strojov sa firma od začiatku zameriava aj na vývoj vlastných softvérových prostriedkov na tvorbu rezných plánov: programový balík Asper® na rezanie plechov a knižničné parametrické moduly na tvorbu rezných programov pre 3D tvary – rúry, profily, kupoly či kolenné segmenty. Dlhoročné skúsenosti s priestorovým rezaním postupne, v súlade s vývojom v obore, vyústili do vývoja 3D CAM softvéru s produktovým označním mCAM.

 mCAM je určený pre pokročilú automatizovanú 3D výrobu s technológiami obrábania lúčom (plazmový oblúk, kyslíkový plameň, vodný lúč, laser, atď.). Program ponúka možnosť spracovania 3D modelu vytvoreného bežne používaným CAD softvérom, automatické ukladanie dielcov (nestovanie), automatické generovanie CNC programu vrátane grafických vizualizácií, ukážok a simulácií. Prehľadné užívateľské rozhranie umožňuje jednoduchú, vysoko efektívnu a veľmi presnú manipuláciu s dielcami, jednoduché aplikovanie špeciálnych technologických operácií (markovanie textu/kontúr, vŕtanie, popisovanie a pod.). Program umožňuje vizualizovať 3D simuláciu rezania, slúžiacu na kontrolu detailov rezacích dráh, polohovania podpier (pre stroje s automatizovaným polohovaním podpier polotovarov), či kontrolu celkového riadenia pohybu na kontúre - rýchlostí, dynamickej zmeny šírky reznej štrbiny, či pohybov stroja v jednotlivých osiach.

Obr. 1 Nesting – automatické ukladanie dielov na polotovar

mCAM bol vyvinutý pre jednoduché automatické generovanie CNC programov pre všetky typy rezacích strojov s viacerými možnosťami automatizácie rezania. Program využíva rozpoznávanie 3D modelov, reprezentovaných pomocou hraníc (B-rep model) a umožňuje načítanie štandardných 3D/2D formátov, používaných v priemyselnej výrobe, ako aj inžinierskeho konštruovania:

•3D CAD modelov – vo formátoch STEP, IGES, DSTV, XML, IFC

•2D geometrického tvaru navinutého/projektovaného na parametrizovateľné 3D tvary,

•modelovaním pomocou modeláru priamo v mCAM (makrá),

•z existujúceho CNC kódu (generovaného z knižníc SolidSel/PipeSel).

Program umožňuje importovanie kompletných 3D zostáv, konštrukcií a skeletov, pričom každý dielec je rozpoznávaný samostatne. Následne sú dielce roztriedené podľa tvarov, veľkostí a materiálov, pričom celková príprava rezných plánov od načítania dielcov, ich úpravy a nestovania pozostáva iba z niekoľkých jednoduchých krokov.

Obr. 2 Import 3D zostavy dielov

Na automatické rozpoznanie komplexných rezov spolu s prípravami na zvar (V/Y/X/K-rezy) využíva mCAM princíp hĺbkovej analýzy tvaru, čím sa uľahčuje práca s parametrami a vlastnosťami rezných dráh, kontúr a jednotlivých dielcov. Komplex vlastností a funkcií ako automatická detekcia rezacích dráh, dynamická 3D kompenzácia šírky reznej štrbiny podľa priemeru nástroja (lúča), vkladanie mikromostíkov, rôzne možnosti tvarov nábehov/výbehov, 2D/3D simulácia rezania v kombinácii s prehľadným, intuitívnym grafickým rozhraním, robí tento program vysoko efektívnym a dobre organizovaným.

Obr. 3 Detail úpravy rezných dráh

Podporované tvary

Rozpoznávanie tvaru je založené na princípe detekcie 3D geometrie povrchu podľa známych geometrických parametrov a vlastností jednotlivých podporovaných tvarov. Aktuálna verzia podporuje detekciu nasledujúcich 3D tvarov: rovinné plechy, kruhové rúry a kruhové segmenty, uzavreté profily (jakle), eliptické kupoly, torosferické kupoly, semi-eliptické kupoly, kužele, klenuté dná, tanierové dná, ploché dná, difúzne dná, guľové vrchlíky, ohýbané a neohýbané U a L profily či H a I profily s paralelnými a neparalelnými pásnicami.

Simulácia a grafická vizualizácia CNC programu

Program ponúka výstup v tvare CNC kódu – rezného programu určeného na rezanie na strojoch MicroStep, prípadne iných strojoch pri použití post-procesoru. Základ CNC kódu je štandardizovaný podľa normy DIN/ISO 66025 pričom obsahuje aj špeciálne inštrukcie riadenia, zameriavaní a pod. Okrem toho obsahuje mCAM simulátor rezania, ktorý poskytuje vizuálnu kontrolu generovaných CNC programov. Simulátor umožňuje detailne vykresliť priebehové krivky pohybov stroja a rotátorov, riadenia rýchlosti a výkonu, či zmeny dynamickej kompenzácie reznej štrbiny, zobrazuje polotovar, ktorý bol definovaný pred generovaním programu, rezný nástroj (horák), všetky rezné dráhy a detekčné body/polohy zameriavania povrchu a tiež užitočné grafy, ktoré pomáhajú odhaliť pravdepodobne neželané, alebo nechcené pohyby nástroja, alebo dráhy.

Obr. 4 3D simulácia rezacieho procesu

Integrácia so systémom manažmentu výroby MPM (Machine Production Management)

mCAM ponúka tiež možnosť prepojenia s modulom MPM (Machine Production Management), ktorý spravuje dielce, polotovary, produkty a objednávky. Tieto funkcie v kombinácií s použitou štruktúrou a užívateľským rozhraním robia z mCAM-u efektívny, jednoduchý a dobre organizovaný nástroj na prípravu, tvorbu a správu rezných plánov. Od svojho uvedenia na trh v roku 2012 je mCAM využívaný v CNC strojoch MicroStep na rezanie priestorových útvarov v desiatkach priemyselných podnikov po celom svete.

Obr. 5 Detail prípravy rezného programu pre kopulu

TEXT/FOTO: Michal Kováč, Jakub Daučo, Andrea Borzová

Článok bol originálne publikovaný v časopise Ai Magazine v čísle 02/2018 str. 64-65