64
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Primož KOLEŽNIK PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa Strojništvo Maribor, junij 2009

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4 …

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Primož KOLEŽNIK

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Diplomsko delo

visokošolskega strokovnega študijskega programa Strojništvo

Maribor junij 2009

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Diplomsko delo

Študent Primož KOLEŽNIK

Študijski program visokošolski strokovni Strojništvo

Smer Proizvodno strojništvo

Mentor izr prof dr Miran BREZOČNIK

Somentor red prof dr Jože BALIČ

Maribor junij 2009

I Z J A V A

Podpisani Primož Koležnik izjavljam da

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr prof

dr Mirana BREZOČNIKA in somentorstvom red prof dr Jožeta BALIČA

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru

Maribor 27 5 2009 Podpis ______________________

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- II -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr prof dr Miranu

Brezočniku in somentorju red prof dr Jožetu Baliču

za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela

Zahvaljujem se tudi Gorenju dd za omogočen dostop

do podatkov

Posebna zahvala velja družini ki me je spremljala pri

študiju in mi nudila moralno podporo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- III -

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Ključne besede CNC-stroji CNC-programiranje NC-program STEP-NC študij

primerov DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Povzetek

V diplomskem delu smo najprej povzeli zgodovinski razvoj NC-tehnologije in navedli

sodobne trende na tem področju Nekoliko podrobneje smo se posvetili STEP-NC

metodologij Jedro naloge je posvečeno primerjalni študiji med programoma DEPOCAM 6 in

UGS NX4 za NC-programiranje Vpeljali smo različne kriterije primerjave programa pa smo

primerjali tudi na osnovi izvedbe praktičnih primerov

Ugotovili smo da se programa precej razlikujeta zato je bilo tudi pričakovati velik razkorak

časa izdelave med dvema operacijama z istimi rezalnimi parametri Ugotovili smo da je

programski paket DEPOCAM 6 veliko boljši pri časovni primerjavi ker je specializiran

program za programiranje CNC strojev vendar z njim ne moremo narisati ali popravljati 3D-

risb Po drugi strani pa je paket UGS NX4 splošen paket za 3D-risanje in analiziranje

simuliranje različnih obremenitev na obdelovancu zato je primeren za prototipne delavnice

kjer lahko obdelovanec nenehno spreminjamo in dograjujemo Takšen paket je dobrodošel

tam kjer so operater programer in konstrukter na enem delovnem mestu

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IV -

COMPARISON BETWEEN DEPOCAM END UGS NX4

PROGRAMS FOR PROGRAMMING OF CNC-MACHINES

Key words CNC-machines CNC programming NC-program STEP-NC case studies

DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Abstract

In this thesis we summarized the development of NC-technology throughout the history and

stated modern trends of this area STEP-NC technology was discussed in more detail The

main part of the thesis includes the comparison of DEPOCAM 6 and UGS NX4 programmes

for programming We initiated different criteria of comparison and compared the programmes

in two practical cases

The important realization was that the two types of software are very different therefore a

large difference in production time was expected We established that the DEPOCAM 6

software is much better in production time as it is specialised for programming CNC- sided

moulding machines however it cannot be used for drawing or editing 3D pictures On the

other hand this software is appropriate for programming CNC machines UGD NX4 as

mechanical system enables general usage of 3D drawing and analysing simulating different

pressure on the product during process therefore ii is appropriate for prototype workshops

where the product can be changed during the process at any time Such package is appreciated

where the operator the programmer and the constructor are working together

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- V -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD1

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE 2

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije3

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji8

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati 9

24 Adaptivno krmiljenje (AC)10

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)11

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko11

27 Prihodnost razvoja 13

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE 15

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC 15

32 STEP-proizvodnja 16

33 Informacijski model 17

34 Lastnosti STEP-NC17

35 Sedanji problemi 18

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije 20

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje21

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje 21

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA

PROGRAMIRANJE NC-STROJEV 22

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev22

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6 23

43 Delovno okolje DEPOCAM 624

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX425

45 Delovno okolje UGS NX427

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VI -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6

IN UGS NX4 28

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX428

52 Uvoz modela ndash primerjava 29

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 630

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4 30

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6 31

56 Priprava površin s programom UGS NX4 32

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6 33

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX434

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6 35

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4 37

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6 39

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4 40

513 Primerjava z vidika programiranja 41

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4 41

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA45

61 Kriteriji primerjave 45

62 Ugotovitve 47

7 SKLEP 49

8 VIRI51

9 PRILOGE 52

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VII -

KAZALO SLIK

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak2Slika 22 Prvi računalniki 3Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj5Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika 9Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem11Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent12Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme 13Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji14Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema 16Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije 17Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent 18Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC 19Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC 20Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 625Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4 27Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 628Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4 29Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6 42Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX443Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6 44Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4 44Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov 45

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VIII -

UPORABLJENE KRATICE

AAM (Application Activity Model) Model področja

aktivnosti

AIC (Application Interpreted Constructs) Deljivi resursi

AIM (Application Interpreted Model) Aplikacijski

interpretirani model

AP (Applicatin Protocol) Aplikacijski protokol

API (Application Programming Interface) Aplikacijski programski

˝interfejs˝

CAD (Computer Aided Design) Računalniško podprte

oblikovanje

CAE (Computer Aided Engineering) Računalniško podprte

tehnične analize

CAM (Computer Aided Manufacturing) Računalniško podprta

proizvodnja

CAPP (Computer Aided Process Planning) Računalniško podprto

načrtovanje procesa

CNC (Computer Numerical Control) Računalniško numerično

krmilje

NC (Numerical Control) Numerično krmiljenje

DNC (Direct Numerical Control) Neposredno numerično

krmiljenje

ADNC (Application Direct Numerical Control) Aplikacijsko neposredno

numerično krmilje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IX -

CAID (Centre of Applied Industrial Design) Center za dizajn

PMI (Product and Manufacturing Information) Produktni in proizvodni

podatki

PDM (Pruduct Data Management) Upravljanje s podatki v

proizvodnji

PLM (Product Lifecycle Management) Računalniško podprt

sistem za spremljanje

razvojnega cikla izdelka

IGES (Initial Graphics Exchange Standard) Standard za razumevanje

proizvodnje

ISO (International Organization for

Standardization)

Mednarodna

organizacija za

standardizacijo

STEP-NC (STEP Numeric Control) Razširjeni STEP

standard za NC-stroje

STEP (Standard for the Exchange of Product Model

Data)

Standard za razumevanje

podatkov proizvodnje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

V začetku diplomskega dela bomo predstavili zgodovino nastanka CNC-tehnologije in

prihodnost nekaterih metodologij zapisa CNC-programa s STEP-tehnologijo Na to bomo

izvedli primerjavo med programoma za CNC-programiranje strojev DEPOCAM 6 in UGS

NX4 ter primerjali nekatere osnovne funkcije obdelav s programoma Izvedli bomo tudi

primerjavo časa izdelave obdelovanca v programskem okolju Za to primerjavo bomo vnašali

v oba programa enake parametre odrezavanja pomike enako število obratov parametre

orodja in ugotavljali kakšen je čas operacij 2D in 3D med programoma Vršili bomo

primerjavo med programoma z vidika

finančnega vložka

popolnosti funkcij

uporabniške prijaznosti

časovne zahtevnosti

možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev

arhiviranja orodij

časa izobraževanja

časa izdelave izračunov poti orodja

Za primerjanje programske opreme smo se odločili da bi ugotovili katere so dobre in

slabe strani programov in kako lahko določimo področje uporabe v proizvodnji Z vidika

primerjave je glede CNC-programske opreme napisanega premalo da bi ob nakupu takšne

opreme lahko primerjali lastnosti med programi in opravili najboljšo izbiro Veliko podjetij se

ob nakupu programske opreme odloči napačno ker se izbere programska oprema ki ne

dosega optimalnih rezultatov na strojih v določeni proizvodnji (orodjarstvo serijska

proizvodnja) S takšnimi odločitvami podjetja izgubijo finančna sredstva in tudi

konkurenčnosti proti drugim podjetjim

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Želji po napredku ki je prisotna v slehernem od nas ves čas botrujejo okoliščine ki jo

vzpodbujajo in včasih tudi usmerjajo Tako lahko le za redke izume trdimo da so plod

popolnoma neodvisne ideje V večini primerov so to izsledki temeljnih znanstvenih disciplin

kot sta matematika in fizika Na področju aplikativnih znanosti pa so izumi večinoma

pogojeni z razvojem tehnike in znanosti nasploh To še posebej velja za razvoj obdelovalnih

strojev kjer zgodovino poleg temeljnih znanosti krojijo še mnogi družbeni dejavniki ter

trenutne potrebe trga

Tako je prvi NC-stroj nastal zaradi potreb vojaške industrije ki je potrebovala orodje za

izdelavo vse zahtevnejših letal in letalskih pogonov Seveda bi si ta industrija podobne stroje

želela že prej vendar zanje čas še ni ˝dozorel˝ Pred njimi so morali nastati nekateri izumi in

ideje ki so ustvarili podlago in sprožili željo po izdelavi raquoSistema za neposredno krmiljenje

položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda računskega strojalaquo kot se je glasil opis

naročila projekta ameriške vojske ki ga je prevzel John Parsons na MIT in ga danes štejemo

za izumitelja NC-stroja

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Idejo o krmiljenju naprav po vnaprej določenem scenariju lahko zasledimo že v 14 stoletju

ko so zvonove krmilili s posebnimi bodičastimi valji in na ta način dobili želeno ˝melodijo˝

ki se je lahko večkrat ponovila Razvoj sistema numerično vodenih obdelovalnih strojev je s

podobnimi izumi v tesni zvezi na njegov nastanek in nezadržni razcvet pa močno vpliva

razvoj elektronike in računalniške tehnike

V nadaljevanju je podanih nekaj ključnih zgodovinskih mejnikov razvoja krmilne tehnike

in numerično krmiljenih strojev

1808 je Joseph M Jacquard uporabil pločevinaste kartice z luknjicami za krmiljenje

tkalskih strojev in tako iznašel prenosljiv nosilec podatkov

1863 je M Fourneaux patentiral avtomatski klavir znan pod imenom Pianola Srce

klavirja je poleg običajnih klavirskih sestavnih delov vsebovalo približno 30 cm širok

papirnat trak z luknjicami (slika 21) skozi katere je stisnjen zrak krmilil mehanično

tipkovnico in igral melodije kodirane na papirnatem traku To metodo so nato

razvijali da je bilo mogoče regulirati tudi zvok jakost ter hitrost igranja kar je

omogočilo precej natančno izvedbo klavirskih skladb

Slika 22 Prvi računalniki

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

1938 je Claude E Shannon med pripravo svoje doktorske naloge na Massachusetts

Institute of technology (MIT) prišel do spoznanja da sta avtomatski preračun ter

prenos podatkov mogoča samo v dvojiški obliki in ob uporabi Boolove algebre ter da

so elektronska stikala edine praktično uporabne komponente za ta namen

1946 sta dr John W Mauchly in dr J Presper Eckert izdelala in dobavila ameriški

vojski prvi digitalni računalnik Eniac (slika 22)

1949ndash1952 je John Parsons v okviru MIT po naročilu ameriških letalskih sil razvil

˝Sistem za neposredno krmiljenje položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda

računskega stroja˝ in kot dokaz o delovanju oblikoval izdelek Parsons je s svojim

projektom podal štiri ključna izhodišča za nadaljnji razvoj ideje o numeričnem

krmiljenju

o izračunana pot orodja se hrani na luknjani kartici

o luknjane kartice se na stroju avtomatično berejo

o kontrolira se gibanje orodja

o na osnovi teh podatkov se opravlja gibanje po koordinatnih poteh s servomotorji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

1952 je pričel na MIT delovati prvi numerično krmiljeni obdelovalni stroj z imenom

Cincinnati Hydrotel z navpičnim vretenom Krmilje je bilo izvedeno z elektronkami

omogočalo je hkratno premikanje treh osi (3D-linearna interpolacija) in dobivalo

podatke preko dvojiško kodiranih luknjanih trakov (slika 23) S temi stroji je bilo

možno izdelati vedno zahtevnejše integralne dele za potrebe letalske industrije Šlo je

za izdelke ki jih je bilo možno natančno opisati z malo matematičnimi podatki vendar

zelo težko ročno izdelati

1954 odkupi podjetje Bendix Parsonsove patentne pravice in proizvede prvi

industrijsko izdelan NC-stroj prav tako z uporabo elektronk

1957 postavijo ameriške letalske sile (US Air Force) prve NC-rezkalne stroje v svoje

delavnice

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

1958 je bil predstavljen prvi programski jezik s simboli imenovan APT in sicer v

povezavi z računalnikom IBM 704 Pomeni začetek strojnega programiranja

1960 predstavijo nemški proizvajalci na sejmu v Hannovru svoje prve NC-stroje Za

numerična krmilja pričnejo v tem letu uporabljati tranzistorska vezja

1963 je bil izdelan prvi specialni NC-stroj

1965 iznajdejo avtomatični izmenjevalnik orodja

1968 postanejo z uporabo IC-tehnike (integralna vezja) krmilja manjša in

zanesljivejša

1969 uporabijo v podjetju SUNDSTRAND Omnicontrol v ZDA prve DNC-naprave

1970 iznajdejo avtomatično menjavo obdelovancev z menjavo transportnih palet

1972 omogočijo prvi NC-stroji s serijsko vgrajenim miniračunalnikom razvoj novi

generaciji zmogljivejših računalniško krmiljenih strojev ki pa so jih kmalu zamenjali

CNC-stroji z mikroprocesorji

1974 je bil izdelan prvi večoperacijski CNC-obdelovalni stroj

1975 iznajdejo avtomatične korekture orodja (povratni hod)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

1976 pričnejo za krmilja CNC-strojev uporabljati mikroprocesorje

1977 iznajdejo avtomatični nadzor življenjske dobe orodja (AC-krmilja)

1978 so zasnovani prvi prilagodljivi proizvodni sistemi (POS)

1980 so programska orodja ki so jih razvili in pričeli integrirati v CNC-stroje

omogočila programiranje neposredno na strojih in sprožila spopade za in proti

krmiljem z ročnim vnosom podatkov CNC-krmilja že vsebujejo podprograme za

pomoč pri izdelavi programov za proizvodnjo

1984 postavijo zelo zmogljivi CNC-stroji podprti s programskimi orodji z grafičnim

prikazom nova merila za programiranje proizvodnje

198687 omogočajo standardni programski in računalniški vmesniki povezavo strojev

v avtomatizirano tovarno na podlagi računalniških mrež (CIM in JIT)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980ČA

S N

ASTA

NKA

TEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNE

PRODUKCIJSKE

AVTOMATI

Slika 24 Prikaz razvoja CNC-programiranja

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

Pri nas so se prvi NC-stroji pojavili okrog leta 1976 in sicer v Železarni Ravne kjer sta bila

proizvajalca Pratt amp Whitney na tedanji Višji tehniški šoli v Mariboru ter na Fakulteti za

strojništvo v Ljubljani pa vrste Cincinnati Milacron Med prve moderno opremljene tovarne

prištevamo še Litostrojevo tovarno viličarjev kjer se je proizvodnja na sodobnih CNC-strojih

začela leta 1979 Na območju nekdanje Jugoslavije so prvi NC-stroj pognali v Prvomajski v

Zagrebu ( prikaz razvoja slika 24)

Naše tovarne se z izdelavo računalniško krmiljenih stružnic in vrtalno-rezkalnih strojev za

obdelavo kovin niso ukvarjale Poleg bogate ponudbe iz tujine so s tovrstnimi stroji tovarne

bivše Jugoslavije opremljali Prvomajska iz Zagreba in še nekateri drugi proizvajalci Med

našimi proizvajalci velja omeniti Iskro ki je izdelala krmilnik CNC-2T Litostroj je izdelal

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

več različnih CNC-preoblikovalnih strojev in linij za razrez pločevine v Gorenju so izdelali

robota itd

Precej več je bilo narejenega na razvoju programske opreme za računalniško načrtovanje

izdelovalnega procesa (CAP) kjer beležimo nekaj odmevnih izdelkov s področja

računalniškega programiranja NC-strojev in upravljanja proizvodnih procesov

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Prvotni koncept numeričnega krmiljenja (NC) je s pojavom miniračunalnikov še bolj pa s

pojavom mikroračunalnikov prerasel v dosti naprednejši CNC-koncept CNC je okrajšava za

Computerized Numerical Control v bistvu pa pomeni krmilje z vgrajenim računalnikom

Vgrajen računalnik je olajšal upravljanje stroja omogočil izvajanje zahtevnejših računskih

operacij na njem (interpolacije višjega reda) izboljšal pomnilniške kapacitete krmilja

predvsem pa omogočil povezovanje krmilijstrojev v industrijske računalniške mreže (slika

25)

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

To zadnjo lastnost s pridom uporablja koncept DNC-obrata Kratica pomeni Direct

Numerical Control ali neposredno numerično krmiljenje gre pa za idejo osrednjega

nadzornega računalnika ki upravlja več CNC-strojev ˝Upravljanje˝ je v večini primerov

omejeno na osrednje shranjevanje NC-programov ter prenos le-teh od računalnika do strojev

in nazaj Seveda lahko ima osrednji računalnik tudi bolj zahtevne naloge kot so zbiranje

podatkov o delovanju strojev upravljanje toka materiala in celo upravljanje proizvodnje

Zaradi stalnega padanja cen elektronskih komponent in hitrega razvoja mikroračunalniške

tehnologije najdemo danes NC-stroje le še v arhivih in zgodovinskih učbenikih sicer pa so

moderni numerično krmiljeni stroji izključno CNC-stroji

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

Iz jedra osnove numerično krmiljenih strojev ne smemo izpustiti adaptivnega krmiljenja s

katerim skušamo numerično krmiljene stroje avtomatizirati do te mere da bomo med

obratovanjem lahko vplivali na sam proces odrezavanja in s tem tudi na glavni čas obdelave

Vsa do sedaj omenjena avtomatizacija namreč služi le skrajševanju pomožnih in pripravnih

časov ki jih lahko z umno organizacijo in uporabo sistemov za avtomatsko menjavo

obdelovancev tudi izničimo

Adaptivno krmiljeni sistemi pa z avtomatskimi napravami vplivajo na proces odrezavanja

in sicer z namenom skrajševanja glavnega časa obdelave AC-sistemi so torej posebna oblika

krmilja kjer je postopek odrezavanja vključen v regulacijski krog

Postopek odrezavanja je navadno vnaprej predviden in določen z osnovnimi odrezovalnimi

parametri (globina rezanja podajanje rezalna hitrost) ki so izračunani glede na neke

standardne delovne pogoje Ti pogoji pa lahko od dejanskih bistveno odstopajo kar lahko s

tipali zaznamo kot na primer manjšo obremenitev stroja in podobno V tem primeru lahko

parametre spremenimo in tako vplivamo na glavni obdelovalni čas Podobno lahko z

merjenjem odrivne sile na orodju zaznamo obrabljenost orodja in ga pravočasno zamenjamo ndash

še preden proizvedemo izmet Numerično krmiljen stroj opremljen s potrebnimi tipali in

krmiljem ki ta tipala nadzoruje imenujemo adaptivno krmiljen stroj

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Prilagodljive obdelovalne sisteme (POS) bi lahko imenovali tudi izpopolnjena nadgradnja

DNC-sistema Prilagodljiv obdelovalni sistem je skupek CNC-strojev ki so med sabo fizično

in podatkovno (logično) povezani Za fizično povezavo skrbi transportni oziroma logistični

sistem za podatkovno pa računalniško omrežje in osrednji nadzorni računalnik V takšen

sistem povezujemo stroje z namenom večje avtomatizacije delovnega procesa in s tem

skrajšanja proizvodnih časov POS se od DNC razlikuje predvsem po vlogi nadzornega

računalnika ki tukaj poleg obdelovalnega regulira še logistični sistem (slika 26)

Prilagodljivi obdelovalni sistemi so namenjeni izdelavi tehnološko podobnih delov

omogočajo pa optimizacijo celotnega sistema in s tem hitrejše ter učinkovitejše odpravljanje

motenj v procesu

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

Z novimi iznajdbami na področju elektronike in elektrotehnike (tranzistor integrirana vezja

hellip) so se na področju izdelave krmilnih naprav za numerično krmiljene strojev odprle številne

nove možnosti V prvi fazi je napredek tekel predvsem v smeri povečanja sposobnosti

krmilnih enot kjer je bil vrhunec dosežen z vgradnjo računalnika v krmilje (slika 27) V

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

drugi fazi pa so elektronske komponente začeli vgrajevati tudi v ostale dele stroja da bi s tem

dvignili nivo avtomatizacije ter dodatno skrajšali pripravljalni in nastavni čas Hiter napredek

je omogočilo predvsem hitro padanje cen elektronskih komponent ki so v začetnem obdobju

predstavljale levji delež stroškov izdelave numerično krmiljenega stroja danes pa pomenijo

že manj kot 10 odstotkov vrednosti celotnega stroja ( slika 28)

0

20

40

60

80

100

120

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI

TRANZISTORKSA TEHNIKA

TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ

INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)

MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)

VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

Z vključitvijo mikroračunalnika v krmilje stroja so se odprle dodatne možnosti za dvig

avtomatizacije proizvodnje predvsem pa za izdelavo vse zahtevnejših oblik Obenem se

pojavijo tudi težnje da bi večji del programerskih funkcij postavili neposredno na krmilje

stroja K sreči so se te težnje kmalu izgubile saj bi danes to pomenilo da bi stroj vreden

nekaj 100 tisoč evrov namesto svoje ciljne funkcije opravljal delo osebnega računalnika

vrednega nekaj 300 evrov Je pa omenjeni trend pustil pozitivne posledice pri razvoju

konvencionalnih univerzalnih strojev Ti so danes prav tako že opremljeni s krmilji vendar je

postavitev vseh elementov še vedno prirejena človeku ki s strojem dela in ne avtomatskim

strežnim napravam kot je to običaj pri ˝čistih˝ numerično krmiljenih strojih

S pojavom CNC-strojev pa se je zgodila še ena velika sprememba ki je bila posledica

vgrajenega računalnika Pokazala se je namreč potreba po zmogljivejši in vse zahtevnejši

programski opremi Le-ta je kmalu začela predstavljati večji del vrednosti stroja kot pa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

njegove mehanske komponente Oba navedena vzroka neuporabnost stroja če se na njem

izvaja programiranje in stroški programske opreme sta privedla do ločevanja programerskih

funkcij od čistih krmilno-komunikacijskih funkcij krmilja Tako se danes z redkimi

izjemami programiranje strojev izvaja na ločenih grafičnih postajah kjer se s pomočjo

simulacijskih programov izvede tudi preizkušanje NC-programov Od tod pa se preverjeni

NC-programi preko računalniških mrež prenašajo do CNC-strojev

0

20

40

60

80

100

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

Od prihodnosti na področju razvoja numerično krmiljenih strojev pričakujemo predvsem

večje možnosti povezovanja v računalniška omrežja Te so namreč še vedno odvisne od

standardnih serijskih vmesnikov tipa RS 232 na katere se potem priklapljajo najrazličnejše

zunanje komunikacijske naprave Zaradi omejitev serijske komunikacije je seveda močno

omejena tudi izmenjava podatkov med strojem in nadzornim računalnikom ki bo v prihodnje

nujna zato pričakujemo tudi ukinjanje nekaterih funkcij CNC-krmilja ki sodijo bolj na

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME

STROŠKI STROJNE OPREME

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

področje grafičnih delovnih postaj Namesto teh bo prišlo do vključevanja omrežnih

protokolov kot sta TCPIP in IPXSPX kar bo omogočilo neposredno povezovanje v

arhitekturo odjemalecstrežnik s čimer se bo pojavila tretja generacija DNC-konceptov

Nenazadnje bo prej ali slej moralo priti do ukinitve trenutnega standarda NC-kodnega zapisa

ki s svojo omejenostjo že predstavlja oviro Pričakujemo lahko pojav novega standarda z

izrazno bogatejšim kodiranjem ali celo pojav poprocesorjev integriranih v krmilja CNC-

strojev

Zelo pomembno za prihodnji razvoj numerično krmiljenih strojev in s tem povezane

tehnologije je nadaljnje upadanje deleža velikoserijske in masovne proizvodnje v

strojegradnji kar je posledica tržnih sprememb Potrebe trga se vedno bolj nagibajo k večji

individualizaciji dobrin kar pomeni prilagajanje posameznih izdelkov posebnim

individualnim potrebam kupca V takšnih razmerah pa sta nujni velika prilagodljivost in

odzivna sposobnost proizvodnega sistema za kar so numerično krmiljeni obdelovalni stroji

vedno bolj prilagojeni (slika 29)

MasovnaSerijska

Individualna

Maloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

STEP-NC se uporablja v proizvodnji frezanja vrtanja struženja konturnega rezanja in je

prihodnost CNC-programiranja Povezovanje sistemov z boljšim ga naredi bolj

interoperabilnega omogoča hitrejše programiranje ter varnejše delo Tako lahko z uporabo

koncepta fleksibilne proizvodnje s tem sistemom prihranimo ogromno denarja

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

V preteklih letih se je ogromno dogajalo v smeri razvoja elektronske tehnologije kot tudi na

področju programske opreme ki sta tesno povezani tehnologiji kateri sta imeli ogromen vpliv

na današnje numerične CNC-stroje in krmilja

Numerični stroji in krmilniki so postali bolj inteligentni fleksibilni z več spomina

oziroma kapacitete ter z veliko boljšo povezavo v skupnem internem omrežju (slika 31) To

vodi v spremembo oblikovanja DNC-sistema ki temelji na prejšnjem DNC-sistemu Z DNC-

sistemom podatkov dobimo bolj primerne sposobnosti shranjevanja ne samo v centralnih

DNC-serverjih ampak tudi v CNC-krmilnikih ali CNC-terminalih Sprememba arhiviranja

pomeni zahtevo DNC-programske opreme naj se spremenijo tako DNC v celoti z vsemi

osnovnimi funkcijami tega sistema kakor tudi distribucija NC-podatkov v obeh smereh do

CNC-stroja Tako naj bi zadovoljili današnje zahteve da dovoljujejo uporabnikom gradnjo

spreminjanje podatkov v odnosu med obdelovancem (3D-zapis) s 3D in drugimi

podatkovnimi programi kot so denimo program za arhiviranje podatkov orodij informacij

risb obdelovanca proizvodnih podatkov strojnih parametrov Vse želje uporabnikov bazirajo

na tem kako povezati vse sisteme preko interneta ter tako pridobiti na večji fleksibilnosti

sistema oziroma proizvodnje Takšni sistemi omogočajo večjo preglednost podatkov s čimer

se samo spreminjanje podatkov ne vrši v spremembi glavnih funkcij le-teh Sedanji problemi

s podatki ki prihajajo na stroj po drugih sistemih kot so enosmerni sistem NC v CNC

povzročajo pri transformiranju izgubo osnovnih podatkov Težavo pa predstavlja tudi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

kasnejše popravljanje podatkov na stroju kar privede v naslednji fazi do izgube le-teh STEP-

tehnologija pa nam omogoča boljšo preglednost ter bolj natančen zapis podatkov

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

STEP-proizvodnja temelji na DNC-sistemu z zmožnostjo za shranjevanje v DNC-serverju

in tudi v CNC-terminalu To predstavlja velik izziv za DNC-programsko opremo v

implimentarnih osnovnih funkcijah

Posredovalcu ki temelji na DNC-programski opremi z asistenco (ADNC) je

predlagano kako reševati probleme znotraj samega omrežja ter prenosa podatkov Njegova

naloga je zbirati distribute NC-informacij in jih transformirati oz prenesti varno in seveda

v celotni obliki z vsemi pripadajočimi funkcijami NC-program z zbranimi strojnimi

podatki znotraj omrežja ne izgubi veličinskih funkcij Zato dobiva tehnologija STEP-NC

nove razsežnosti nadaljnjega razvoja v smeri kako s sestavo agentov ki temeljijo na

asistenci (agenti AP s platformo agenta JADE) nadzorovati spremembe transformacij NC-

programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

33 Informacijski model

STEP integrira več kot deset objektnih modelov s takšno povezljivostjo pa dobimo boljši

informacijski sistem ki zajema inženirsko kolaborativno delo upravljanje oskrbovalne

verige avtomatizacijo tovarne mikro obdelavo Med objektnimi modeli je mnogo

pomembnih relacij (slika 32)

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

Eliminacija 4500+ postprocesorjev

Varnejši bolj prilagodljivi obdelovalni stroji

Out-sourcing kontrole kvalitete

Projicirani prihranki pri procesiranju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

35 Sedanji problemi

Trenutno aktualni proces je neučinkovit

Konstrukcija pošilja nepopolne podatke

Proizvodnja dela popravke a jih ne dokumentira

Končni rezultat je krmilni program ki dela le na enem stroju pri enem dobavitelju

RS274D ISO DIN66025 (G-koda) je stara 50 let

CMM za preverjanje geometrije komponent so obsežne (slika 33)

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

V uporabi imamo NC-programiranje z RS274D ki ima v zapisu še vedno G-kodo Ta

nima tako bogatega zapisa integriranih podatkov kot STEP-NC kar prikazuje navedeni

primer - razlike med obema zapisoma (slika 34)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

N05 G54

N10 G00 Z10000

N15 G91 G0 Z200

N20 T5 D1 WW

N30 G90 M5

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z5000

N45 M08

N50 S3183000

N55 M03

N60 F1477000

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z5000

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-0500

Stroju specifični

program komponente s

podatki o gibanju osi

ki ga generira

postprocesor

Dobavitelj specifične

razrešitve originalnega

standarda

Samo primitivni gibalni

in priklopni ukazi

Ni standardiziranega

podatkovnega formata

za procesiranje krivulj

in softiciranih NC-

tehnologij

Idealen za papirni

trak

STEP-NC nadomešča G-kodo z

bogatim integriranim

podatkovnim formatom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

Korist in funkcionalnost STEP-tehnologije sta danes na področju boljše kontrole procesov

kjer s pomočjo te tehnologije zajamemo bolj natančno funkcijo zapisa daljic in lokov (TCP-

zapis) K temu spadajo tudi vse tolerirane krivulje ter produkti geometrije obdelovanca s

čimer je izboljšan zapis v STEP-tehnologiji veliko bolj natančen ( slika 35)

Nadaljnje razvijanje STEP-tehnologije v odvisnosti koristi in funkcionalnosti poteka v

smeri boljšega določevanja parametrov značilnosti toleranc značilnosti vrtilnih ciklov ki

spadajo v skupino boljšega monitoringa procesov Naslednja najnovejša skupina STEP-

tehnologije je fleksibilna proizvodnja z boljšim zapisom parametričnih operacij nadzorovanje

delovnih korakov tolerirane površine pogojne operacije Na ta način dobimo na osnovnem

nivoju zgradbe samega krmiljenja procesa tako imenovano pametno krmilje ki je zgrajeno iz

CAM-zapisa z dvosmerno povezavo z zapisovalnikom (DLL) ta pa je v povezavi z AP-238

datotekami (SUBS) in je enosmerno povezan s kontrolo podatkov ter STEP-NC-

simulatorjem vse skupaj pa je v povezavi s krmilnikom HMI do krmilnika gibov Krmilnik

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

HMI sestavljata pretvornik (DL) in gibalnik ukazov (TCP) Vse to sestavlja osnovni nivo

konfiguracije katerega smo vstavili v obstoječe CNC-komponente Vstavili smo zapisovalnik

(DLL) in pretvornik (DL) ki omogočata eliminacijo postprocesorjev hitrejšo operaterjevo

potrditev programa ter optimalno kreiranje poti na stroju Če pa krmilnik HMI dopolnimo z

nadzornim (DLL) in CNC-polnilnikom pa dobimo konfiguracijo nadzora procesa Ta nam

dovoljuje verifikacijo pravilnosti operacij krmilnika čase operativnih parametrov indifikacijo

značilnosti operacije orodij za vsak delovni potek

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

Za kompleksnejše obdelovance je tehnologija STEP-NC popolna saj gre za nedvoumen

model komponent in procesov Združuje obdelovalne procese potrebe po orodjih geometriji

tolerancah in PDM S CNC-sistemom naredi bolj interoperabilnega omogoča hitrejše

programiranje varnejše delo Tako lahko z uporabo koncepta fleksibilne proizvodnje s tem

sistemom prihranimo ogromno denarja

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

Z datoteko AP-238 opisujemo kaj in tudi kako saj s tem dosežemo da iz surovca

naredimo geometrijo odstranjujemo značilnosti spreminjamo vrstni red z ustreznimi orodji

ki ustrezajo tem zahtevam AP-238 dovoli krmilniku tudi izbiro gibov orodja S tem

nadomestimo prejšnjo obliko zapisa s standardno kodo G ki opisuje samo kako (premakni

orodje na to lokacijo premakni orodje na to lokacijo in tako naprej za tisoč ukazov)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS

NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

Danes imamo na trgu veliko izbiro programov paketov za CAM-programiranje pri katerih

vsak po svoje odlično služi svojemu namenu naloga uporabnika pa je da ob investiciji pri

nakupu takšnega paketa ve kakšna je njegova namembnost in kaj bo z njim počel da ga bo

lahko optimalno izkoristil tudi v prihodnosti

Paketi CAM-programiranja se danes razlikujejo v detajlih ki jih uporabniki začetniki niti

ne opazijo To pride najbolj do izraza pri jalovih hodih oz poteh ki so generirane pri samem

programiranju in se od programa do programa razlikujejo To so zelo pomembni parametri v

odvisnosti koliko časa bomo porabili za izdelavo izdelka na CNC-stroju z najbolj

optimalnimi potmi s katerimi bomo prihranili pri času izdelave Tukaj ne smemo pozabiti da

tudi sekvence poti vplivajo na čas in obstojnost orodja Orodja in njihova obstojnost pomenijo

velik delež stroškov in če te parametre držimo na optimumu prihranimo na letni ravni

ogromno časa in denarja ter podaljšamo delovanje orodij Lahko bi rekli da so ti parametri

najbolj zaželeni seveda pa ne smemo pozabiti na samo programsko okolje različnih

programov paketov

Nekateri paketi so zelo nazorni pregledni hitro učeči enostavni za uporabo v tem oziru

pa se med seboj tudi precej razlikujejo V različnih panogah kot je denimo orodjarstvo s

svojo kompleksno strukturo z izdelavo preciznih segmentov orodja z različnimi trdotami

(kaljene površine) s postopki obdelave in s svojo unikatnostjo predstavljajo velik izziv za

ponudnike CAM-paketov ter skrbno izbiro le-teh Še tako podobni vgradni strojni vložki se

lahko med sabo zelo razlikujejo po strategiji obdelave Vse to vodi managerje v orodjarnah

da čim bolj združujejo posamezne operacije znotraj organizacijske strukture kot so

detajliranje in izdelava tehnologije posameznih pozicij ali pa programiranje ter posluževanje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

strojev ipd Zato je zelo pomembno da je CAM-programski paket generiran tako da zelo

hitro preračunava posamezne sekvence da ne pride zaradi tega do zastojev na strojih

V nadaljevanju bomo primerjali dva programa za programiranje CNC-strojev in sicer

paketa DEPOCAM 6 in UGS NX 4 ki se že v sami osnovi zelo razlikujeta

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

DEPOCAM prihaja iz hiše NC Graphics ustanovljene leta 1993 njegov izumitelj pa je bil

Arthur Flutter leta 1977 v Cambridgeu v Veliki Britaniji S podjetjem Depocam GmbH je

leta 1993 ta program v celoti zaživel na trgu ponudnikov CAM-paketov Združitev v NC

Graphics je bila želja proizvajalca da ponudi svojim kupcem celovit paket od strojev orodij

programskih paketov ki bazirajo na dolgoletnih izkušnjah operaterjev v industriji To

povezovanje proizvajalca s kupcem pa je seveda obrodilo sadove v enostavnosti

programskega okolja ter dobrih optimumih rezalnih parametrov

Program se v praksi ne trži kot samostojna enota ampak v sklopu investicije primernega

orodjarskega stroja ustreznega rezilnega orodja in v racionalni uporabi rezilnega orodja To

seveda ne pomeni da je program kot posamezna komponenta neučinkovit nasprotno pomeni

konkurenčno prednost pred ostalimi ravno zaradi zaključenega paketa

S tem paketom lahko združimo dvoje delovnih mest (programerja in operaterja) v eno in

tako dosežemo

prenos odgovornosti za doseganje planov v podjetju na operaterja programerja saj

ima operater glavno vlogo pri doseganju proizvodnih normativov

dvig splošnega nivoja znanja na vse zaposlene v proizvodnji

15-odstotni dvig produktivnosti in obdelovalno kvaliteto saj imajo vsi zaposleni

vpogled v končni CAD-model na računalniku ob stroju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Delovno okolje v programu za CNC-programiranje strojev je program namenjen

programiranju 3-osnih in 3+2-osnih CNC-strojev V delovnem okolju je opaziti da so vse

funkcije programa prikazane v orodnih vrsticah ker pomeni da uporabnik ni preobremenjen z

nešteto prikazanimi funkcijami ki dajejo vtis nepreglednosti in neuporabnih ukazov To je

nazoren primer kako enostaven je po svoji namembnosti uporabniku ki mora spoznati samo

določena pravila (ukazi na miški) in že lahko ustvari enostavne programe za CNC-

programiranje Ikone ali shematsko drevo na levi strani omogočajo vklop modela funkcije

operacije obdelave s tem pa lahko natančno primerjamo med dvema različnima obdelavama

poti orodja

Model uvozimo v obliki ( x_t iges Catia V4 in Catia V5 hellip) nastavimo koordinatni

sistem tako da transformiramo model po ordinatah x y z rotiramo zrcalimo v željeni

položaj za kasnejše vpetje na stroj Ko je model postavljen v pravilno lego v koordinatnem

sistemu (ujemanje s pozicijo koordinatnega sistema stroja) lahko mere po x y z preverimo

tako da se z miško postavimo na željeno površino in v orodni vrstici desno spodaj se nam

prikazujejo vrednosti dolžin x y z koordinat Tako v dveh korakih v delovnem okolju

določimo pozicijo 3D-modela moteče pri tem pa je seveda to da se model kopira med sabo

(levo orodno drevo) kar lahko ob nepazljivosti povzroči kasnejšo zmedo med modeloma če

prejšnjega ne izbrišemo Pri vsaki izbiri obdelave nam ob vnosu orodja ni potrebno vnašati

parametrov kot so premer orodja njegova dolžina ampak iz arhiva v katerega smo vnesli

te parametre samo izberemo željeno orodje z vsemi parametri (slika 41) S tem se izognemo

dolgotrajnemu vpisovanju v menije za določanje parametrov orodja hkrati pa se vodi

evidenca orodij v uporabi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

Programski paket UGS NX4 izhaja iz podjetja Siemens kjer se je pred tem imenoval

Unigraphics in ga je leta 1991 razvil Douglas McDonnell Njegov razvoj je temeljil na

združitvi I-DEAS v NX-program ki služi za vzvratno inženirstvo ter oblikovanje v 3D-

oblikah Tako lahko iz CAID-formata ustvarimo CAD CAM-format UGS NX4 se že v

osnovi močno razlikuje od programa DEPOCAM 6 ki je namenski program za

programiranje Področja uporabe sistema UGS NX4 so

zahtevni industrijski ˝desing˝

modeliranje komponent in velikih sklopov

izdelave tehnične dokumentacije

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip

Opravilna

vrstica za izbiro

obdelovalnih

Opravilna vrstica

za izbiro različnih

pogledov modela

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Prikaz procesiranja programa -proces Manager

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

engineering

zahtevna NC-tehnologija ndash programiranje

uporaba v kemični industriji

Industrijsko oblikovanje predstavljajo CAD CAM CAE izdelava orodij ki se deli v NX

Shepe studio in Imageware

CAD-delovno okolje zajema modeliranje zahtevnih free-form oblik velikih sklopov z

modeliranjem komponent iz pločevine (sheet metel) modeliranje cevovodov električne

povezave izdelave tehnične dokumentacije

CAE obsega različne digitalne analize izdelka z različnimi programskimi paketi NX

Scenario NX Master FEM NX Nastran s katerimi lahko simuliramo določeno stanje raznih

obremenitev toplotno gibanje trdnost ter toplotna stanja

CAM zajema različne programske pakete ndash 2D-programiranje 3D-programiranje 3- in 5-

osno programiranje ter programiranje vseh strojev v orodjarstvu (frezalnih strojev stružnic

žične erozije ) Za uporabnika ima program integrirane PMI-orodne vrstice in dialog ki

predstavljajo veliko število ikon v orodnih vrsticah te pa so slikovno ponazorjene

Program se uporablja v Združenih državah Amerike predvsem v letalski industriji v

Evropi pa ni toliko razširjen Sam program ki je precej obširnejši za CNC-programiranje je v

primerjavi z DEPOCAM 6 vsesplošni in je ustrezna izbira tudi pri 3D-modeliranju

Pomembno je tudi da lahko izdelek z UGS NX4 spreminjamo popravljamo ali celo

skonstruiramo 3D-risbo možnosti za slednje z DEPOCAM 6 nimamo Tu je vidna prva

velika razlika med programoma saj izhaja DEPOCAM 6 iz drugih stališč kot UGS NX4 ki

zajema večjo obdelavo podatkov in je zato za uporabnika precej zahtevnejši z vidika obsega

programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

45 Delovno okolje UGS NX4

Kot je razvidno se UGS NX4 zelo razlikuje s stališča glavnih gradnikov programa ker

zajema tudi 3D-modeliranje in analiziranje narisanega izdelka Tako se že UGS-delovno

okolje močno razlikuje od specifičnega programa DEPOCAM Vsebuje namreč ogromno

število ikon funkcij ki pa niso povezane samo za CNC-programiranje ampak tudi za 3D-

modeliranje analiziranje (slika 42) Delovno okolje je za uporabnika kompleksnejše zato

potrebuje dodatno izobraževanje da lahko začne z delom po pravilih funkcij programa

Običajno se za takšne zahtevne programe organizira izobraževanje pri podjetju ki program

prodaja in traja približno mesec dni Kljub temu pa kompleksnost delovnega okolja

predstavlja velik izziv za uporabnika saj omogoča program veliko večje število pristopov oz

možnosti kako bomo izbrali obdelave na našem izdelku Po drugi strani pa lahko

nepoznavanje zmožnosti programskega paketa predstavlja tudi problem kajti tako izgubljamo

čas programiranja in same obdelave z napačno obdelavo pa skrajšamo tudi obstojnost orodij

in poslabšamo kvaliteto obdelave

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Postavitev koordinatnega sistema

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S

PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

V tem delu diplomske naloge bomo predstavili nekatere pomembne funkcije za izdelavo

CNC-programa Za primerljivost programov po funkcijah ter specifičnem pomenu ju moramo

najprej vsaj malo opisati (slika 51 slika 52)

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝ s katerimi opravljamo vsepomembne funkcije

Funkcije za določevanje varnostnih mej

Pregled postprocesiranja operacij

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

Omenjena programa se zelo razlikujeta od same postavitve modela v koordinatni sistem do

funkcij operacij ki jih uporabljamo zato je tudi uvoz modela v delovno okolje različen kar

bomo opisali v naslednjem poglavju

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

Model uvozimo v program v obliki formata prt Enostavno odpremo kot vsak drug dokument

v zavesnem meniju (FILE-OPEN) določimo smeri koordinatnega sistema tako da

transformiramo model v željen položaj v samem koordinatnem sistemu Postavimo se na

triangulacijsko površino pogledamo pod lastnosti ali je bila prestavitev uspešna (x y z) ter

izbrišemo v levi orodni vrstici prejšnji model Takšen način se uporablja kadar imamo model

poljubno v prostoru vendar je model vzporeden s koordinatnim sistemom

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

Model s končnico prt odpremo v zavesnem meniju (FILE-OPEN) poiščemo mapo v kateri je

shranjen 3D-model in potrdimo V večini primerov se model najprej odpre v funkciji

GETEWAY Iz nje preidemo na funkcijo MANUFACTORING z dvoklikom na levi gumb

miške aktiviramo koordinatni sistem ki ga lahko prestavimo v točko na začetek ali polovico

premice krožnice če pa ga želimo postaviti na polovico pravokotne površine si moramo

dorisati pravokotnik in diagonalo pravokotnika ter prestaviti koordinatni sistem na polovico

diagonale Za surovec s katerim orišemo obdelovanec uporabimo ikono BLOCK izberemo

možnost določitve dveh diagonalnih točk in vpišemo višino Ko smo naredili in pregledali

surovec se je potrebno prestaviti iz funkcije MODELING v MANUFACTORING Pri prvem

odpiranju modela in surovca se pojavi okno MASHINING ENVIRONMENT V njem

potrdimo ikono INITIALIZE Določiti je potrebno tudi ime programa v opravilni vrstici in

sicer aktiviramo okno MANUFACTORING CREAT odpremo prvo ikono CREATE

PROGRAM izberemo skupino in vpišemo ime programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

V kolikor želimo obdelovati rezilne vložke za orodja za pločevino ali pa gravure za orodja za

plastiko je potrebno površine nekoliko podaljšati da lahko izdelamo oster rob na vložku To

storimo tako da potrdimo model izberemo katero površino želimo podaljšati in potrdimo

ukaz GEOMETRY (Untrim surfaces) Pri obdelavi je zaželeno da imamo čim manj

prekinjenih rezov (izvrtine utori manjši sedeži) Da dobimo boljše obdelovalne pogoje in

daljšo življenjsko dobo rezilnega orodja si pred obdelavo model zakrpamo (funkcija

Externally trim surfaces) To storimo tako da potrdimo model izberemo površino na kateri

zakrpamo luknjo in izberemo ukaz GEOMETRY (Externally trim surfaces)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da površine navidezno premikamo recimo da moramo celotno obliko obdelovanca

znižati za 05 mm si lahko pomagamo tako da potrdimo model izberemo površino ki

jo želimo premakniti in izberemo ukaz GEOMETRY (Offset surfaces) Vpišemo še

številčno vrednost in sicer kolikšen naj bo premik površine

Izdelava robnih krivulj (Extract P-curves)

Kadar potrebujemo robne krivulje okrog posameznih površin lahko to storimo z

ukazom GEOMETRY (Extract P-curves) Te krivulje lahko izkoristimo za 2D-

rezkanje po konturi v prostoru (Along curve passed)

Izdelava paralelnih površin

Pred pričetkom grobe obdelave orodjarskega vložka je potrebno preučiti ustrezno

strategijo izdelave Kar hitro se nam lahko zgodi da grobo obdelamo kos z ene strani

ko pa ga želimo obdelati s spodnje strani ugotovimo da ga ne moremo več vpeti saj

surovec ni več vzporeden Zato si pred pričetkom grobe obdelave izdelamo najmanj tri

paralelne površine ki nam služijo kot nastavki za obdelavo vložka z zadnje strani To

naredimo tako da model najprej postavimo v pogled TOP ndash z vrha Nato z ukazom

BOUNDARIES (Create new folder) naredimo okvirje oziroma meje Prikličemo ukaz

GEOMETRY (Planar patch) in iz mej nastanejo paralelne površine Na koncu te še

združimo z osnovnim modelom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

Vstavljanje raquoFilletlaquo poljubnih radiusov

Fillet nam omogoča za določeno območje na modelu vstavljanje poljubnih radiusov V

praksi se to uporablja takrat kadar moramo radius na modelu povečati Fillet nam

omogoči da grafično vidimo kako bo model izgledal pred obdelavo Ukaz izvedemo

tako da potrdimo model in določeno območje katerega želimo spremeniti Nato z

ukazom GEOMETRY (Fillet) definiramo velikost radia in dobimo željen rezultat

Zgoraj omenjenih šest prijemov rabe geometrije modelov lahko uporabimo tudi v

medsebojni kombinaciji

56 Priprava površin s programom UGS NX4

Za pripravo površin uporabljamo 3D-ekstrudirani model ki ga narišemo okrog našega

obdelovanca in ga določimo v navigatorju (desna stran menija) WORKPIECE Z dvoklikom

se odpre okno MILL GEOMETRY ki nam omogoča določitev surovca (Part) in obdelovanca

(Blank) Nastavimo lahko material ime premik (offset) surovca Določimo lahko tudi izbor

delov površin ki se jih moramo skozi celotno obdelavo izogibati (strojni primež ) Pri

izboru vsake od teh funkcij moramo biti pozorni da smo pravilno določili obdelovanec in

surovec to pa lahko preverimo na ikoni DISPLAY (prikaži)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da dosežemo navidezno premikanje površin ki jih želimo obdelati dimenzijsko večje

ali manjše lahko to določimo že v prvi fazi ko definiramo surovec in obdelovanec

(Workpiece) ali pa v meniju kjer izberemo obdelovalni postopek FINAL FLOOR

STOCK (končna površina z dodatkom)

Izdelava robnih črt krivulj

Za omejitev poti orodij si moramo okrog surovca obdelovanca narisati premice

krivulje ki bodo omejile pot orodja med obdelavo V zgornji orodni vrstici imamo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

ikono za risanje premic krivulj krožnic pravokotnikov Z izbiro teh funkcij narišemo

željene meje obdelovalnih površin

Vstavljanje krpanje površin

Če imamo na obdelovancu utor in želimo površino predhodno porezkati na višino ter

doseči da nam pri tem orodje ne bo rezkalo utora lahko zakrpamo površino z ikono

FILLETS v zgornji orodni vrstici

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

V tem podpoglavju bomo skušali definirati področja ndash meje (Boundaries) na CAD-modelu

Meje se potrebujejo zato da povedo kje na modelu bomo ali ne bomo obdelovali Obstaja

veliko načinov za definicijo mej

Ročno izdelana meja

Najbolj uporabna je ročno definirana meja Naredimo jo z ukazom BOUNDARIES

(Create new folder)

Vlečenje po modelu

Potrdimo model nato pa se s kurzorjem postavimo na željeno mesto na modelu Z

dvoklikom aktiviramo začetek nato poljubno klikamo po površini mejo pa

zaključimo z enim klikom na začetek Meja je sestavljena iz puščic in kvadratkov Z

naknadnim klikanjem po teh simbolih lahko mejo zožujemo raztegujemo ipd

Kreiranje kvadratnih mej

Kvadratno mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo ctrl + leva tipka na

miški in narišemo poljubno velik kvadrat Tudi tega lahko kasneje spreminjamo

Kreiranje okroglih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

Okroglo mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo shift + leva tipka na miški

in narišemo poljubno velik krog Tudi krog lahko kasneje spreminjamo

Izdelava uokvirjene meje obdelovanca (Boundaries box)

Ta meja nam pokaže veliko o geometriji obdelovanca hkrati pa nam služi tudi za

postavitev koordinatnega sistema oz ničelne točke

Obrisna meja (Silhouette boundary)

Že sama beseda pove da gre za obris oz mejo posameznih površin na modelu za

katere se pač odločimo da jih bomo obdelovali Postopek je tak da najprej potrdimo

model na modelu označimo površino za katero želimo narediti obris in potrdimo

ukaz SILHOUETTE BOUNDARY Rezultat je obris površine v ravnini x-y na neki

višini

Odkrivanje področij obdelave na horizontalnih površinah modela (Shallow

areas)

Ta funkcija je zelo priročna da odkrijemo področja obdelave ločeno na horizontalnih

in vertikalnih površinah modela To nam omogoča ločeno obdelavo sten in ravnih

površin S takim načinom dela prihranimo predvsem pri stroških rezilnega orodja

(ploščic) ter času obdelave

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

Varnostne meje določimo s pomočjo izbire operacij v katerih imamo funkcijo za definiranje

varnostnih mej kot je npr ikona CHECK Vse črte krivulje si moramo narisati vnaprej da jih

lahko kasneje določimo kot varnostne meje Uporablja se tudi funkcija OFFSET CURVE in

sicer označimo željeno krivuljo ter jo prestavimo v izbrano pozicijo Pogosto je v rabi tudi

funkcija TRANSFORM ki jo najdemo v zgornji orodni vrstici (Edit-Transform) Z njo lahko

kopiramo prestavljamo rotiramo premice modele točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

Obstaja torej več poti kako določiti varnostno mejo postopki se med seboj zelo

razlikujejo vedno pa izberemo najustreznejšo možnost

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

Odkrivanje področij obdelave za poljubno rezilno orodje (Cutter contact

areas)

Preden pričnemo z grobo obdelavo kosa lahko prihranimo veliko časa če odkrijemo

točno določeno področje kjer bo orodje obdelovalo To naredimo s funkcijo CUTTER

CONTACT AREAS

Operacija Core roughing passes

V tem primeru gre za grobo obdelavo kjer počistimo material v obliki horizontalnih

presekov od zunaj navznoter Je zelo primerna za obdelavo odprtih pestičev saj začne

za vsak nivo obdelave rezilno orodje obdelovati izven obdelovanca s čimer se

zmanjša obremenitev rezilnih ploščic

Operacija Area clearance passes

Tudi v tem primeru gre za grobo obdelavo pri kateri počistimo material v obliki

horizontalnih presekov Tokrat se rezilno orodje vkopava v surovec v obliki spirale

pri čemer je celoten cikel obdelave nekoliko hitrejši vendar se zaradi večje obrabe

rezalnih ploščic in posledično pogoste menjave le-teh čas obdelave nekoliko podaljša

Operacija Rest roughing

Ta sekvenca je nujno potrebna preden začnemo s polfino obdelavo Pri grobi obdelavi

se pojavijo zelo visoke stopnice med ploskvami (2ndash25 mm) katere bi hitro uničile

kroglična orodja zato jih je potrebno znižati na čim bolj konstanten dodatek po celotni

površini Tako kasneje tudi nimamo težav pri polfini obdelavi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

Gre za rezkanje ostankov po grobi obdelavi Te dobimo tako da najprej potrdimo

eno izmed sekvenc grobe obdelave in aktiviramo ukaz REST ROUGHING Vpišemo

s katerim orodjem bomo izvedli obdelavo ostankov in aktiviramo preračunavanje

Rezultat so poti katere je potrebno še povezati z jalovimi hodi (linkanje)

Operacija Horizontal area passes

V tem primeru gre za fino obdelavo horizontalnih površin predvsem s toričnimi

rezilnimi orodji V praksi je takšna obdelava zelo zaželena z vidika kakovosti in časa

obdelave

Operacija Perpendicular raster passes

Pri tej operaciji gre za fino in polfino obdelavo strmih sten kot so npr obdelave

Raster passes Ta obdelava jim je zelo podobna le da nam ob strmih stenah program

sam preračuna dodatno sekvenco in dodatne poti za lepšo površino

Operacija Radial passes

V tem primeru govorimo o radialni obdelavi ki pride v poštev predvsem pri vlečnih

vložkih da naredimo obdelavo v smeri vleka

Operacija Spiral passes

Gre za obdelavo v obliki spirale ki se uporablja za specifične kose v industriji

(lopatice rotorji hellip)

Operacija Along boundary

To je obdelava pri kateri potuje orodje po robu modela in riše sled glede na

predhodno določeno mejo Ta način se uporablja za zarisovanje sledi na obdelovancih

oz v orodjarstvu tudi za ˝lovljenje˝ ničelne točke na tistih obdelovancih na katerih

izvajamo dodelave in nimamo ustrezne konstrukcijske dokumentacije Prav tako jo

uporabljamo za razne napise ipd

Operacija Along curve passes

Gre za obdelavo po krivulji kjer lahko obdelujemo s korekcijo Tak način se koristi za

rezkanje sedežev s tolerančno mero kjer je potrebno več prehodov po isti poti da

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

pridemo do pravilne dimenzije (tolerančne mere) Ponavadi s to obdelavo obdelujemo

okvirje vložkov in tolerančne sedeže

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

Kreiranje operacij za 2D-programiranje Create operation

Izberemo peto ikono v zgornji orodni vrstici (Create operation) tako določimo v oknu

ki se nam odpre način obdelave (Subtype operacijo) S klikom na puščice izberemo

prej vnesene podatke (ime programa geometrijo ndash workpiece orodje metodo

rezkanja vpišemo ime oziroma naziv operacije) Naziv operacije naj bo razumljiv

tako da že iz njega razberemo kaj operacija pomeni V 2D-operacije lahko izbiramo

naslednje obdelave

Obdelava Face milling area

Uporabljamo jo za poravnavo ravnih ploskev ko moramo npr poravnati jekleno

ploščo

Obdelava Face milling

Uporaba te obdelave nam omogoča rezkanje ravnin otokov

Obdelava Face milling manual

Ta obdelava je skoraj enaka kot prejšnji dve vendar ima dodatno možnost da lahko

izbiramo način poti orodja

Obdelava Planar mill

Z njo lahko s pomočjo 2D-funkcije naredimo stopničaste stene ali poševne stene v

uporabi za grobo obdelavo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

Obdelava Planar profile

Omenjena obdelava nam je v pomoč da lahko s hitro funkcijo rezkamo po določeni

2D-obliki ali po določenem profilu

Obdelava Rough follow

Za izdelavo različnih utorov se večinoma poslužujemo te obdelave saj nam z

enakomernim čiščenjem dna rezkane površine naredi zadovoljivo kvaliteto površine

Obdelava Rough zigzag

To je obdelava s katero moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash neprekinjen rez

Obdelava Rough zig

S to obdelavo moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash prekinjen rez v eni smeri

Obdelava Cleanup corners

Kadar želimo počistiti vogale iz predhodne obdelave ki imajo radius R5 mi pa

potrebujemo radius R1 uporabimo to obdelavo

Obdelava Finish walls

Za dokončno oblikovanje stene uporabimo to obdelavo saj nam omogoča da je stena

obdelovanca kvalitetno obdelana

Obdelava Finish floor

Takšna obdelava je primerna za končno obdelavo ravnih površin

Za izbrano operacijo moramo v oknu operacije nastaviti še CONTROL POINTS

(nastavitev točke začetka obdelave) če nam po DEFAULTU ne ustreza Z izbiro metode

premikanja orodja (Method in Automatic) nastavimo pod kakšnimi pogoji naj se le-to

premika Pri funkciji nastavitve rezalnih parametrov CUTTING so nastavitve od operacije do

operacije različne in se spreminjajo za vsako metodo posebej zato moramo zelo dobro

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

poznati funkcije obdelav Za nastavitev obdelave v vogalih uporabimo funkcijo CORNER

Določiti moramo tudi ravnino na katero se mora orodje dvigovati za hitre gibe Nastavitev

pomikov opravimo s funkcijo FEED-RATES s funkcijo MACHINE pa opravimo nastavitve

stroja orodja kompenzacije te nastavitve so za vse operacije enake

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

Preračun ostankov obdelave od predhodnega rezilnega orodja

Strategija obdelave je takšna da navadno obdelujemo od večjega orodja k manjšemu Seveda

pa je potrebno vedno med eno in drugo obdelavo preračunati ostanke obdelave od

predhodnega orodja V ta namen poznamo dve funkciji in sicer Detect theoretical rest areas

in Detect rest areas V obeh primerih gre za isto stvar razlika je samo kdaj uporabiti prvo in

kdaj drugo Detect theoretical rest areas uporabimo če preračunavamo ostanke na

obdelovancih kateri so bili predhodno že narejeni na njih pa potrebujemo samo modifikacije

(spremembe) Primer Po nekem teoretičnem modelu se izdela vlečni vložek Sledi preizkus v

stiskalnici kjer se ugotovi da je potrebno npr povečati vlečne radiuse iz R3 v R5 V takem

primeru se preračuna samo teoretični ostanek od prehodnega orodja

Merjenje in analiziranje modelov

Zaželeno je da si pred pričetkom programiranja vzamemo nekaj trenutkov za analizo in

merjenje modela saj nam bo to v veliko pomoč pred definiranjem strategije obdelave

Merjenje radiusov poteka tako da najprej vklopimo žični model potrdimo funkcijo merjenja

radiusa in s klikom na radius izmerimo velikost le-tega Ostalo merjenje dolžinskih mer pa

naredimo tako da s kurzorjem dotaknemo željeno mesto na modelu v spodnji vrstici

programske maske pa se nam izpisujejo koordinate v prostoru (x y in z) Prav tako lahko

merimo poljubne dolžine tako da se s kurzorjem postavimo na poljuben rob pritisnemo ctrl +

desna tipka na miški in vlečemo miško Ob kurzorju se nam vleče puščica z mero

Najenostavneje se kolizije rešimo na ta način da si ob definiranju rezilnega orodja ob vnosu

osnovnih parametrov (premera in dolžine) vrišemo še držalo orodja katerega nam program ob

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

preračunavanju sekvenc tudi upošteva Če pravilno vrišemo orodje in držalo praviloma do

trka ne more priti

Urejevanje poti obdelovanja

Ko preračunamo sekvence se nam prikažejo poti obdelave katere je mogoče pred

povezovanjem (linkanjem) tudi brisati Ta dobrodošla funkcija nam omogoča brisanje tistih

poti za katere vemo da jih ne potrebujemo in da nam bodo podaljšale čas izdelave To

storimo na sledeči način

model s preračunanimi potmi postavimo v tisti položaj v katerem bomo

ustrezno brisali dele poti

izdelamo ročno mejo (Boundaries) v tistem pogledu v katerem želimo rezati

poti

potrdimo mejo in preračunano sekvenco pritisnemo desno tipko na miški in

povemo ali hočemo brisati poti znotraj meje ki smo jo narisali ali izven nje

sledi še povezovanje (linkanje) editiranih poti

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

V vsakem oknu za kreiranje operacij imamo spodaj funkcijo TOOL PATH Z njo nastavljamo

barve črte poti orodja pri prikazu na zaslonu in verifikaciji poti Po nastavitvah vseh

parametrov s klikom na ikono sprožimo izračun poti orodja Verifikacijo narejene poti lahko

izbiramo na več načinov najboljši je tisti ko nam simulacija prikaže ostanke obdelave Če je

pot orodja pravilno izbrana se v navigatorju pod PATH prikaže zelena kljukica ki pomeni da

je pot orodja pravilno izračunana

Merjenje in analiziranje modelov

V orodni vrstici imamo ikono kot prikaz slike merila Tako merimo vse funkcije kot so

razdalje premeri radiusi kotnost centričnost in sicer se postavimo na željeno pozicijo

krajišča stečišča polmera točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

513 Primerjava z vidika programiranja

Danes nam veliki CADCAM-sistemi (Catia Unigraphics ProE hellip) ponujajo CAM-sisteme

za katere zatrjujejo da so najboljši Najpogosteje se uporabniki srečajo z velikim sistemom

šele na začetnih izobraževanjih vodenih s strani programskih hiš ki ponujajo predvsem

teoretično uporabo sekvenc Ko gremo s tem znanjem v praktično uporabo (na stroju)

pogosto ugotovimo da moramo v ponujenih menijih vse preveč nastavljati obrobne

parametre ki pa so v programu DEPOCAM 6 že nastavljeni na optimalne vrednosti v UGS

NX4 pa te možnosti ni To je razlog da so začetne obdelave na stroju navadno prava

polomija Pri programu DEPOCAM 6 so že v začetni fazi vsi parametri nastavljeni na

optimum tako so gibi orodij bolj prilagojeni naši obdelavi s čimer dosežemo manjšo izgubo

časa in manjšo obrabo orodja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Za praktičen primer bomo vzeli segment narisanega 3D-orodja in ga primerjali s programoma

DEPOCAM 6 in UGS NX4 Obdelava obdelovanca orodja bo potekala s postopkom čelnega

frezanja s 3-osnim CNC-strojem Kakšen stroj bomo uporabljali nastavimo v meniju pri

programu UGS NX4 DEPOCAM 6 Da bodo parametri primerjave enakovredni oz realni

bomo vzeli enake parametre obdelave frezanja

V naslednjih korakih bomo primerjali samo funkcije za programiranje časovne izdelave

simulacije obdelave v tem primeru v 2D in 3D ter primerjali potrebne funkcije da bomo

prišli do končnega rezultata kako dolgo bomo izdelek delali na CNC-stroju (časovni

parameter)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

Časovna primerjava 2D-simulacije

Pri enakih parametrih izdelujemo luknje v 2D z orodjem 20R2 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 3978 časa več kot z DEPOCAM 6 (slika 53 slika 54) Ob uporabi

dvojedrnega procesorja in delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom

DEPOCAM 6 v eni uri in 43 minutah s programom UGS NX4 pa šele v treh urah in 27

minutah

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 43 -

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Časovna primerjava 3D-simulacije

Pri enakih parametrih opravimo grobo frezanje v 3D z orodjem 52R3 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 4566 časa več kot z DEPOCAM 6 Ob uporabi dvojedrnega procesorja in

delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom DEPOCAM 6 v 14 urah in 43

minutah s programom UGS NX4 pa šele v 31 urah in 13 minutah (slika 55 slika 56 slika)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 44 -

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 45 -

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

PROGRAM LASTNOSTI

DEPOCAM 6 UGS NX4

Popolnost funkcij enostavna uporaba z že vpisanimi parametri

preveliko število funkcij (nepopolno dodelane)

Uporabniška prijaznost lepo pregledano nasičenost z ikonamifunkcijami

Časovna zahtevnost enostavno učenje za 3-osne stroje

zelo kompleksen program za katerega potrebujemo vsaj

osnovno šolanje

Kakovost programa hitro delovanje z zelo redkimi napakami pri izračunih poti

orodja

pogoste napake pri izračunu poti orodja ter dolg čas

izračuna

Razširljivost dokup dodatnih funkcij za 3+2-osno programiranje

dokup paketov CAM CAD CAE

Odprtost programa zaradi enostavnosti zelo odprt zapleten delno odprt odprt z vidika nadgradnje

Finančni vložek približno 12000 euro približno 5640 euro

Možnosti dogradnjepostprocesorjev za

krmilje CNC-strojev

zajema 20 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

zajema 100 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

Arhiv orodij možnost arhiviranja parametrov orodij

nima možnosti arhiviranja parametrov orodij

Čas izdelave izračuna poti orodja

hitra počasna

Čas izobraževanja 40 ur 4 x 40 ur

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 46 -

Popolnost funkcij se v obeh programih odraža v različnih smereh ndash DEPOCAM 6 s svojo

enostavnostjo ne preobremeni uporabnika Funkcije so tudi grafično zelo nazorno prikazane

in enostavne za uporabo saj je potrebno vpisati le malo parametrov Moteče pa je lahko to da

se nam vsakič ko spremenimo kakšen parameter ustvari kopija le-tega npr če prestavimo

koordinatni sistem se nam kopira 3D-model Če nismo pozorni in ne izbrišemo predhodnega

lahko programiramo model v napačnem koordinatnem sistemu

Pri UGS NX4 pa imamo na voljo ogromno število funkcij ki so grafično zelo

izpopolnjene vendar moramo vse parametre vsakič ponovno vpisati Pojavljajo se tudi napake

funkcij ko moramo nprza potrditev klikniti BACK namesto običajnega OK (funkcija

transform - kopiranje) Takšne sicer malenkosti pa lahko imajo velik začetni vpliv na

uporabnika saj smo z nepopolnostjo funkcij v položaju zmedenosti Ima pa ta program to

dobro lastnost da je ob vsaki funkciji slikovna obrazložitev vpisanega parametra

Uporabniška prijaznost je poudarjena v programu DEPOCAM 6 kjer imamo manjše

število funkcij v zelo lepem preglednem načinu orodnih vrstic Manjka mogoče samo to da

bi se ob izbiri obdelave pojavili slikovni prikazi kaj katera funkcija pomeni Vsekakor lahko s

tem programom hitro določimo operacijo obdelave z majhnim številom vpisov parametrov v

njihova polja saj so ob nakup paketa že vpisani najbolj idealni parametri

Pri programu UGS NX4 pa uporabnika z izdelavo grafike ikon presenetita videz in nazorni

prikaz slik raznih obdelav moteče pa je nenehno vpisovanje parametrov v veliko število polj

za določevanje rezalnih orodnih parametrov Preveč funkcij povzroči zmedenost uporabnika

sploh zato ker nekaterih sploh ne uporabljamo

Časovna zahtevnost je manjša pri DEPOCAM 6 saj je program hitro učeč in sicer na 40-

urnem tečaju organiziranem pri zastopniku programske opreme

UGS NX4 pa zahteva zaradi svoje obširnosti precej več časa za učenje programiranja

CNC-strojev predviden je začetni tečaj 4 x 40 ur ki ga organizira zastopnik v Sloveniji

Odprtost programa si DEPOCAM 6 ustvarja s preprosto uporabo vendar je glede

nadgradnje z vidika funkcij nekoliko zaprt ampak moramo razumeti da gre za specifični

program

UGS NX4 pa je delno odprt zaradi svoje zapletenosti je pa zelo odprt za nadgradnjo z

drugimi programskimi paketi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 47 -

Finančni vložek ob nakup predstavlja veliko breme za podjetje še posebej če to ni veliko

Tako stane osnovni paket DEPOCAM 6 približno 12000 euro UGS NX4 pa je cenejši in stane

približno 5640 euro

Možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev imata oba programa pri

čemer upoštevamo da ima DEPOCAM 6 v osnovi 20 postprocesorjev in možnost nadgradnje

s plačilom UGS NX4 pa ima v osnovnem paketu 100 postprocesorjev in možnost nadgradnje

v željen postprocesor

Arhiv orodij ima DEPOCAM 6 in sicer z vpisanimi vsemi parametri (radij dolžina orodja

premer radij konice orodja itd) UGS NX4 pa takšnega arhiva orodij nima

Čas izdelave izračuna poti orodja je pri DEPOCAM 6 kratek še posebej pri 3D-

programiranju UGS NX4 pa ima do 50 daljši čas izračuna poti orodja v primerjavi z

DEPOCAM 6

Čas izobraževanja je pri DEPOCAM 6 zaradi večje prijaznosti do uporabnika krajši (40-urni

tečaj) medtem ko UGS NX4 zaradi obsežnosti od uporabnika zahteva več časa za osvojitev

osnovnih znanj programiranja (4 x 40-urni tečaj) in nadgradnje znanja (3 x 40-urni tečaj)

62 Ugotovitve

S praktičnim primerom in z opisom nekaj osnovnih funkcij smo primerjali dva programa za

CNC-programiranje CNC-strojev z ugotovitvijo da se med seboj precej razlikujeta že v

samem delovnem okolju in vse do programiranja z različnimi funkcijami

DEPOCAM 6 je precej primernejši za podjetja ki izdelujejo orodja v obratih z več CNC-

stroji kot pa za majhno podjetje z enim ali dvema strojema saj je finančni vložek 52 večji

kot pri programu UGS NX4 S tega vidika je UGS NX4 veliko boljši za majhna podjetja

prototipne oddelke kjer nimamo oddelka konstrukcije S takšnim paketom lahko narišemo

sprogramiramo analiziramo obdelovanec z manjšim finančnim vložkom ndash vse naredimo z

enim programom CAD CAM V zakup seveda jemljemo določene pomanjkljivosti tega

programa kot so čas izdelave programa čas izdelave na CNC-stroju večja obraba orodij

Vsak uporabnik se mora seveda vprašati kakšna bo namembnost programiranja ter koliko

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 48 -

časa bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi

slabo izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški opreme

Iz povedanega sledi da včasih z nakupom nepravilne (cenejše) programske opreme

izgubimo preveč časa in denarja zato je zelo pomembno preizkusiti in preučiti namembnost

programa ndash za kaj ga bomo uporabljali (orodjarstvo serijska proizvodnja hellip) saj s pravo

odločitvijo olajšamo delo uporabnikom in privarčujemo denar

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 49 -

7 SKLEP

Danes postaja tehnologija CNC-strojev s hitro rastjo vedno bolj kompleksnih obdelovancev

vse bolj zapletena zato je nujno razvijati različne primere metodologij z vsemi segmenti

ustvarjanja in prenosa informacij

Na podlagi zgodovinskih dejstev vidimo da je prišlo od sredine 50-tih let prejšnjega

stoletja do ogromnega porasta CNC-strojev Sama oblika in prenos NC-podatkov se bosta

morala spremeniti saj v takšni obliki ne zadovoljujeta več natančnosti NC-zapisa Vse

smernice potekajo k povezovanju strojev v sinhronizirana omrežja z vmesniki ki skrbijo da

pri prenosih podatkov ne prihaja do izgube informacij Spremembe se vršijo tudi v nenehni

izboljšavi postprocesorjev ki lahko s svojo zanesljivostjo generirajo podatke o gibanju osi s

pretvorbo v standardni zapis CNC-kode CNC-zapis ima vpliv na samo premikanje osi stroja

in z dobrim zapisom (postprocesiranjem) ki zajema bolj natančne parametre funkcij dobimo

boljšo kvaliteto krivulj z bolj nadzorovanimi delovnimi gibi

Ena takšnih metodologij je STEP-tehnologija ki prinaša nove prijeme pri reševanju

takšnih problemov in pomeni prihodnost nadgradnje sedanje metodologije Seveda pa

predstavlja za podjetja največji strošek programska oprema CNC-programiranja Da izberemo

najboljši programski paket se moramo ravnati po določenih kriterijih s katerimi zadovoljimo

potrebe proizvodnje CNC-strojev

Z opravljeno primerjavo dveh programov za CNC-programiranje (DEPOCAM 6 in UGS

NX4) smo spoznali različnost njunih funkcij delovnega okolja prijaznosti do uporabnika ter

zahtevnosti programske opreme Preizkusili smo tudi kakšna sta časa obdelave pri enakih

rezalnih parametrih Zaključimo lahko da sta programa različna že v samem konceptu

nastanka kjer je DEPOCAM 6 veliko bolj specifičen s svojo enostavnostjo kot programski

paket UGS NX4 Podjetje kot je Depo ponuja celovit paket stroja rezalnih orodij

programske opreme in nudi razvojno usmerjenost pri kateri ob preizkušanju svojih rezalnih

orodij dopolnjujejo programsko opremo z optimalnimi parametri poti in rezalnih sekvenc

parametrov Temu nasproti stoji cenovno zelo ugoden program UGS NX4 ki nam omogoča

popravljanje in modeliranje obdelovanca sta pa časa izdelave programa in izdelave

obdelovanca CNC-programa daljša za približno 40

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 50 -

S tem diplomskim delom smo želeli med drugim opozoriti da je še kako pomembno

katero programsko opremo bomo kupili kakšna bo namembnost programiranja koliko časa

bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi slabo

izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški ob dokupu opreme Z ozaveščenim

nakupom programskega paketa lahko namreč privarčujemo ogromno denarja in časa podjetju

saj lahko že s preprosto primerjavo programske opreme ugotovimo kateri programski paket je

za naše podjetje najboljši

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 51 -

8 VIRI

[1] Balič Jože CADCAM postopki univerzitetni učbenik Maribor Fakulteta za

strojništvo 2002

[2] Kraut Bojan Krautov strojniški priročnik 14 slovenska izdaja izdajo pripravila Jože

Puhar Jože Stropnik Ljubljana Littera picta 2003

[3] Ren Zoran Škerget Leopold Hriberšek Matjaž Kuhn Guumlnther (ur) Advanced

computational engineering mechanics proceedings of the 1 Workshop Maribor

Slovenia October 9-112003 Maribor Faculty of Mechanical Engineering 2003

[4] Strojnotehnološki priročnik 7 izdaja Ljubljana Tehniška založba Slovenije 1998

[5] Balič Jože Mikložič Andrej Kovačič Marjan Automatic generation of NC program

V Katalinić B (ur) DAAAM International scientific book 2003 Vienna DAAAM

International 2003

[6] Engineers Toolbox The advanced online resource for engineering calculations and

reference [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpwwwengineerstoolboxcom [452009]

[7] Breznikar Igor Računalniško podprto programiranje v orodjarni s sistemom Depocam

seminarska naloga Maribor Fakulteta za strojništvo 2008

[8] STEP-NC Hlebanja Gorazd [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

wwwsteptoolscomlibrarystepnc [452009]

[9] Seminarska NC-stroji Univerza za strojništvo Maribor [svetovni splet] Engrasp Inc

Dostopno na WWW httpmajauni-mbsisloseminarskeNC-

strojiDodatnoZgodovinski20pregledhtm [652009]

[10] NC-Graphics Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiNC Graphics [852009]

[11] UGS NX Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiUGS_NX [1252009]

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 52 -

9 PRILOGE

Življenjepis

Osebni podatki

Ime in priimek Primož Koležnik

Datum rojstva 12 12 1978

Državljanstvo Slovensko

Naslov Andraž nad Polzelo 87e 3313 Polzela

12121978 Rojen v Slovenj Gradcu

1998-1999 Zaključena Osnovna šola Radlje ob Dravi

1999 Vpis v Srednjo strojna šola v Mariboru smer strojni tehnik

2001 Prva zaposlitev Gorenje dd in delo v oddelku preoblikovanje pločevine linija

za izdelavo pločevinastih vrat ohišji tovarna hladilne tehnike

2003 Vpis na fakulteto za strojništvo v Mariboru Visoko šolski program smer

proizvodnjo strojništvo izredno

2003 -

2004

Zadolžitev dela tehnika proizvodnje toplotno izoliranje vrat in ohišji v programu

hladilne tehnike

2005 -

2006

Statistični pregled aparatov v programu hladilne tehnike službe zagotavljanje

kakovosti

2006 - Dela v obratni merilnici službe zagotavljanje kakovosti hladilne tehnike

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 53 -

2007

2007- 2008 Delo v proizvodnji mojster linije za prevzemanje končnih aparatov

2008

2009

Delo v prototipni CNC programiranje in operater na CNC stroju

Delo v Gorenje Orodjarna programer in oparater CNC frezalnih strojev

Prosti čas

Pohodništvo

Kolesarjenje

Obnavljanje starodobnikov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Primož KOLEŽNIK

Maribor junij 2009

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

KAZALO vsebine

1 1 UVOD

3 21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

9 23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

10 24 Adaptivno krmiljenje (AC)

11 25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

11 26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

15 3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

16 32 STEP-proizvodnja

17 33 Informacijski model

17 34 Lastnosti STEP-NC

18 35 Sedanji problemi

20 36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

21 37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

21 38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

22 4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

22 41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

23 42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

24 43 Delovno okolje DEPOCAM 6

25 44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

27 45 Delovno okolje UGS NX4

28 51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

30 53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

30 54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

31 55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

33 57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

34 58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

35 59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

37 510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

40 512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

41 513 Primerjava z vidika programiranja

45 6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

47 62 Ugotovitve

49 7 SKLEP

51 8 VIRI

52 9 PRILOGE

KAZALO SLIK

2 Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

3 Slika 22 Prvi računalniki

5 Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

9 Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

11 Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

12 Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

13 Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

14 Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

16 Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

17 Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

18 Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

19 Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

20 Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

25 Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

27 Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

28 Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

29 Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

42 Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

43 Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

44 Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

44 Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

45 Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

1 UVOD

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Slika 22 Prvi računalniki

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

image5emf

1920193019401950196019701980ČAS NASTANKATEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNEPRODUKCIJSKEAVTOMATI

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

image8emf

0204060801001201960196219641966196819701972197419761978198019821984198619881990RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVITRANZISTORKSA TEHNIKATEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJINEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

image9emf

020406080100196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

image10emf

MasovnaSerijskaIndividualnaMaloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

33 Informacijski model

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

35 Sedanji problemi

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

45 Delovno okolje UGS NX4

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

56 Priprava površin s programom UGS NX4

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

513 Primerjava z vidika programiranja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

62 Ugotovitve

7 SKLEP

8 VIRI

9 PRILOGE

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip13

13

Opravilna vrstica za izbiro obdelovalnih operacij13

13

Opravilna vrstica za izbiro različnih pogledov modela13

13

Osnovna opravilna vrstica - zavesni meni13

13

Stroju specifični program komponente s podatki o gibanju osi ki ga generira postprocesor13

Dobavitelj specifične razrešitve originalnega standarda13

Samo primitivni gibalni in priklopni ukazi 13

Ni standardiziranega podatkovnega formata za procesiranje krivulj in softiciranih NC-tehnologij13

13

N05 G5413

N10 G00 Z1000013

N15 G91 G0 Z20013

N20 T5 D1 WW13

N30 G90 M513

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z500013

N45 M0813

N50 S318300013

N55 M0313

N60 F147700013

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z500013

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-050013

13

13

Idealen za papirni trak13

13

STEP-NC nadomešča G-kodo z bogatim integriranim podatkovnim formatom13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝13

13

Prikaz procesiranja programa - proces Manager13

13

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode13

13

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni13

13

Postavitev koordinatnega sistema13

13

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝ s katerimi opravljamo vse pomembne funkcije13

13

Funkcije za določevanje varnostnih mej13

13

Pregled postprocesiranja operacij13

13

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D13

13

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja13

13

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij13

13

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

STROŠKI STROJNE OPREME13

13

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME13

13

13

13

_1306048306xls

Grafikon1

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI
TRANZISTORKSA TEHNIKA
TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ
INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)
MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)
VLSI TEHNIKA (CNC 3)
SMD TEHNIKA
11
105
1
095
092
1
09
092
084
076
058
075
05
06
042
05
04
045
075
04
06
035
05
032
04
03
035
035
025
03
025
027
02
025
015
012
01
012
01
008
006
005
005
002
005
002
002
002
002

List1

_1306732452xls

Grafikon1

STROŠKI STROJNE OPREME
STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
5
95
5
95
7
95
10
90
15
85
20
80
27
70
35
60
45
55
55
45
60
35
70
27
80
20
85
15
90
10
95
7
95
5
95
5

List1

_1306415502xls

Grafikon1

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
5
20
75
50

List1

_1306047891xls

Grafikon1

UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE
AVTOMATI
TEHNOLOŠKI NIVO
ČAS NASTANKA
RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA
1940
1950
1955
1960
1964
1967
1970
1974
1975
1976

List1

KONVENC NC AC CNC DNC
UNIVERZALNE 1940
PRODUKCIJSKE 1950
AVTOMATI 1955
OD TOČKE DO TOČKE 1960
PO KONTURI 1964
OBDELOVALNI CENTRI 1967
ADAPTIVNO KRMILJE 1970
CNC 1974
DNC 1975
POS 1976
UNIVERZALNE UNIVERZALNE UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE
AVTOMATI AVTOMATI AVTOMATI
OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE
PO KONTURI PO KONTURI PO KONTURI
OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI
ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE
CNC CNC CNC
DNC DNC DNC
POS POS POS
Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
Masovna 5
Serijska 20
Individualna 75
Maloserijska 50
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
Masovna
Serijska
Individualna
Maloserijska
STROŠKI STROJNE OPREME STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
1967 5 95
1968 5 95
1969 7 95
1970 10 90
1971 15 85
1972 20 80
1973 27 70
1974 35 60
1975 45 55
1976 55 45
1977 60 35
1978 70 27
1979 80 20
1980 85 15
1981 90 10
1982 95 7
1983 95 5
1984 95 5
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
1967 1967
1968 1968
1969 1969
1970 1970
1971 1971
1972 1972
1973 1973
1974 1974
1975 1975
1976 1976
1977 1977
1978 1978
1979 1979
1980 1980
1981 1981
1982 1982
1983 1983
1984 1984
RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI TRANZISTORKSA TEHNIKA TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1) MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2) VLSI TEHNIKA (CNC 3) SMD TEHNIKA
1960 110
1961 105
1962 100
1963 95
1964 92 100
1965 90 92
1966 84
1967 76
1968 58 75
1969 50 60
1970 42 50
1971 40 45 75
1972 40 60
1973 35 50
1974 32 40
1975 30 35 35
1976 25 30 25
1977 27 20
1978 25 15
1979 12
1980 10
1981 12
1982 10
1983 8
1984 6
1985 5
1986 5 2
1987 5 2
1988 2
1989 2
1990 2
1960 1960 1960 1960 1960 1960 1960
1961 1961 1961 1961 1961 1961 1961
1962 1962 1962 1962 1962 1962 1962
1963 1963 1963 1963 1963 1963 1963
1964 1964 1964 1964 1964 1964 1964
1965 1965 1965 1965 1965 1965 1965
1966 1966 1966 1966 1966 1966 1966
1967 1967 1967 1967 1967 1967 1967
1968 1968 1968 1968 1968 1968 1968
1969 1969 1969 1969 1969 1969 1969
1970 1970 1970 1970 1970 1970 1970
1971 1971 1971 1971 1971 1971 1971
1972 1972 1972 1972 1972 1972 1972
1973 1973 1973 1973 1973 1973 1973
1974 1974 1974 1974 1974 1974 1974
1975 1975 1975 1975 1975 1975 1975
1976 1976 1976 1976 1976 1976 1976
1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977
1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978
1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979
1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980
1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981
1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982
1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983
1984 1984 1984 1984 1984 1984 1984
1985 1985 1985 1985 1985 1985 1985
1986 1986 1986 1986 1986 1986 1986
1987 1987 1987 1987 1987 1987 1987
1988 1988 1988 1988 1988 1988 1988
1989 1989 1989 1989 1989 1989 1989
1990 1990 1990 1990 1990 1990 1990

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Diplomsko delo

Študent Primož KOLEŽNIK

Študijski program visokošolski strokovni Strojništvo

Smer Proizvodno strojništvo

Mentor izr prof dr Miran BREZOČNIK

Somentor red prof dr Jože BALIČ

Maribor junij 2009

I Z J A V A

Podpisani Primož Koležnik izjavljam da

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr prof

dr Mirana BREZOČNIKA in somentorstvom red prof dr Jožeta BALIČA

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru

Maribor 27 5 2009 Podpis ______________________

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- II -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr prof dr Miranu

Brezočniku in somentorju red prof dr Jožetu Baliču

za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela

Zahvaljujem se tudi Gorenju dd za omogočen dostop

do podatkov

Posebna zahvala velja družini ki me je spremljala pri

študiju in mi nudila moralno podporo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- III -

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Ključne besede CNC-stroji CNC-programiranje NC-program STEP-NC študij

primerov DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Povzetek

V diplomskem delu smo najprej povzeli zgodovinski razvoj NC-tehnologije in navedli

sodobne trende na tem področju Nekoliko podrobneje smo se posvetili STEP-NC

metodologij Jedro naloge je posvečeno primerjalni študiji med programoma DEPOCAM 6 in

UGS NX4 za NC-programiranje Vpeljali smo različne kriterije primerjave programa pa smo

primerjali tudi na osnovi izvedbe praktičnih primerov

Ugotovili smo da se programa precej razlikujeta zato je bilo tudi pričakovati velik razkorak

časa izdelave med dvema operacijama z istimi rezalnimi parametri Ugotovili smo da je

programski paket DEPOCAM 6 veliko boljši pri časovni primerjavi ker je specializiran

program za programiranje CNC strojev vendar z njim ne moremo narisati ali popravljati 3D-

risb Po drugi strani pa je paket UGS NX4 splošen paket za 3D-risanje in analiziranje

simuliranje različnih obremenitev na obdelovancu zato je primeren za prototipne delavnice

kjer lahko obdelovanec nenehno spreminjamo in dograjujemo Takšen paket je dobrodošel

tam kjer so operater programer in konstrukter na enem delovnem mestu

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IV -

COMPARISON BETWEEN DEPOCAM END UGS NX4

PROGRAMS FOR PROGRAMMING OF CNC-MACHINES

Key words CNC-machines CNC programming NC-program STEP-NC case studies

DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Abstract

In this thesis we summarized the development of NC-technology throughout the history and

stated modern trends of this area STEP-NC technology was discussed in more detail The

main part of the thesis includes the comparison of DEPOCAM 6 and UGS NX4 programmes

for programming We initiated different criteria of comparison and compared the programmes

in two practical cases

The important realization was that the two types of software are very different therefore a

large difference in production time was expected We established that the DEPOCAM 6

software is much better in production time as it is specialised for programming CNC- sided

moulding machines however it cannot be used for drawing or editing 3D pictures On the

other hand this software is appropriate for programming CNC machines UGD NX4 as

mechanical system enables general usage of 3D drawing and analysing simulating different

pressure on the product during process therefore ii is appropriate for prototype workshops

where the product can be changed during the process at any time Such package is appreciated

where the operator the programmer and the constructor are working together

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- V -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD1

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE 2

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije3

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji8

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati 9

24 Adaptivno krmiljenje (AC)10

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)11

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko11

27 Prihodnost razvoja 13

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE 15

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC 15

32 STEP-proizvodnja 16

33 Informacijski model 17

34 Lastnosti STEP-NC17

35 Sedanji problemi 18

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije 20

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje21

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje 21

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA

PROGRAMIRANJE NC-STROJEV 22

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev22

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6 23

43 Delovno okolje DEPOCAM 624

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX425

45 Delovno okolje UGS NX427

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VI -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6

IN UGS NX4 28

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX428

52 Uvoz modela ndash primerjava 29

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 630

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4 30

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6 31

56 Priprava površin s programom UGS NX4 32

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6 33

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX434

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6 35

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4 37

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6 39

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4 40

513 Primerjava z vidika programiranja 41

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4 41

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA45

61 Kriteriji primerjave 45

62 Ugotovitve 47

7 SKLEP 49

8 VIRI51

9 PRILOGE 52

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VII -

KAZALO SLIK

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak2Slika 22 Prvi računalniki 3Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj5Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika 9Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem11Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent12Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme 13Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji14Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema 16Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije 17Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent 18Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC 19Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC 20Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 625Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4 27Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 628Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4 29Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6 42Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX443Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6 44Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4 44Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov 45

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VIII -

UPORABLJENE KRATICE

AAM (Application Activity Model) Model področja

aktivnosti

AIC (Application Interpreted Constructs) Deljivi resursi

AIM (Application Interpreted Model) Aplikacijski

interpretirani model

AP (Applicatin Protocol) Aplikacijski protokol

API (Application Programming Interface) Aplikacijski programski

˝interfejs˝

CAD (Computer Aided Design) Računalniško podprte

oblikovanje

CAE (Computer Aided Engineering) Računalniško podprte

tehnične analize

CAM (Computer Aided Manufacturing) Računalniško podprta

proizvodnja

CAPP (Computer Aided Process Planning) Računalniško podprto

načrtovanje procesa

CNC (Computer Numerical Control) Računalniško numerično

krmilje

NC (Numerical Control) Numerično krmiljenje

DNC (Direct Numerical Control) Neposredno numerično

krmiljenje

ADNC (Application Direct Numerical Control) Aplikacijsko neposredno

numerično krmilje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IX -

CAID (Centre of Applied Industrial Design) Center za dizajn

PMI (Product and Manufacturing Information) Produktni in proizvodni

podatki

PDM (Pruduct Data Management) Upravljanje s podatki v

proizvodnji

PLM (Product Lifecycle Management) Računalniško podprt

sistem za spremljanje

razvojnega cikla izdelka

IGES (Initial Graphics Exchange Standard) Standard za razumevanje

proizvodnje

ISO (International Organization for

Standardization)

Mednarodna

organizacija za

standardizacijo

STEP-NC (STEP Numeric Control) Razširjeni STEP

standard za NC-stroje

STEP (Standard for the Exchange of Product Model

Data)

Standard za razumevanje

podatkov proizvodnje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

V začetku diplomskega dela bomo predstavili zgodovino nastanka CNC-tehnologije in

prihodnost nekaterih metodologij zapisa CNC-programa s STEP-tehnologijo Na to bomo

izvedli primerjavo med programoma za CNC-programiranje strojev DEPOCAM 6 in UGS

NX4 ter primerjali nekatere osnovne funkcije obdelav s programoma Izvedli bomo tudi

primerjavo časa izdelave obdelovanca v programskem okolju Za to primerjavo bomo vnašali

v oba programa enake parametre odrezavanja pomike enako število obratov parametre

orodja in ugotavljali kakšen je čas operacij 2D in 3D med programoma Vršili bomo

primerjavo med programoma z vidika

finančnega vložka

popolnosti funkcij

uporabniške prijaznosti

časovne zahtevnosti

možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev

arhiviranja orodij

časa izobraževanja

časa izdelave izračunov poti orodja

Za primerjanje programske opreme smo se odločili da bi ugotovili katere so dobre in

slabe strani programov in kako lahko določimo področje uporabe v proizvodnji Z vidika

primerjave je glede CNC-programske opreme napisanega premalo da bi ob nakupu takšne

opreme lahko primerjali lastnosti med programi in opravili najboljšo izbiro Veliko podjetij se

ob nakupu programske opreme odloči napačno ker se izbere programska oprema ki ne

dosega optimalnih rezultatov na strojih v določeni proizvodnji (orodjarstvo serijska

proizvodnja) S takšnimi odločitvami podjetja izgubijo finančna sredstva in tudi

konkurenčnosti proti drugim podjetjim

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Želji po napredku ki je prisotna v slehernem od nas ves čas botrujejo okoliščine ki jo

vzpodbujajo in včasih tudi usmerjajo Tako lahko le za redke izume trdimo da so plod

popolnoma neodvisne ideje V večini primerov so to izsledki temeljnih znanstvenih disciplin

kot sta matematika in fizika Na področju aplikativnih znanosti pa so izumi večinoma

pogojeni z razvojem tehnike in znanosti nasploh To še posebej velja za razvoj obdelovalnih

strojev kjer zgodovino poleg temeljnih znanosti krojijo še mnogi družbeni dejavniki ter

trenutne potrebe trga

Tako je prvi NC-stroj nastal zaradi potreb vojaške industrije ki je potrebovala orodje za

izdelavo vse zahtevnejših letal in letalskih pogonov Seveda bi si ta industrija podobne stroje

želela že prej vendar zanje čas še ni ˝dozorel˝ Pred njimi so morali nastati nekateri izumi in

ideje ki so ustvarili podlago in sprožili željo po izdelavi raquoSistema za neposredno krmiljenje

položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda računskega strojalaquo kot se je glasil opis

naročila projekta ameriške vojske ki ga je prevzel John Parsons na MIT in ga danes štejemo

za izumitelja NC-stroja

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Idejo o krmiljenju naprav po vnaprej določenem scenariju lahko zasledimo že v 14 stoletju

ko so zvonove krmilili s posebnimi bodičastimi valji in na ta način dobili želeno ˝melodijo˝

ki se je lahko večkrat ponovila Razvoj sistema numerično vodenih obdelovalnih strojev je s

podobnimi izumi v tesni zvezi na njegov nastanek in nezadržni razcvet pa močno vpliva

razvoj elektronike in računalniške tehnike

V nadaljevanju je podanih nekaj ključnih zgodovinskih mejnikov razvoja krmilne tehnike

in numerično krmiljenih strojev

1808 je Joseph M Jacquard uporabil pločevinaste kartice z luknjicami za krmiljenje

tkalskih strojev in tako iznašel prenosljiv nosilec podatkov

1863 je M Fourneaux patentiral avtomatski klavir znan pod imenom Pianola Srce

klavirja je poleg običajnih klavirskih sestavnih delov vsebovalo približno 30 cm širok

papirnat trak z luknjicami (slika 21) skozi katere je stisnjen zrak krmilil mehanično

tipkovnico in igral melodije kodirane na papirnatem traku To metodo so nato

razvijali da je bilo mogoče regulirati tudi zvok jakost ter hitrost igranja kar je

omogočilo precej natančno izvedbo klavirskih skladb

Slika 22 Prvi računalniki

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

1938 je Claude E Shannon med pripravo svoje doktorske naloge na Massachusetts

Institute of technology (MIT) prišel do spoznanja da sta avtomatski preračun ter

prenos podatkov mogoča samo v dvojiški obliki in ob uporabi Boolove algebre ter da

so elektronska stikala edine praktično uporabne komponente za ta namen

1946 sta dr John W Mauchly in dr J Presper Eckert izdelala in dobavila ameriški

vojski prvi digitalni računalnik Eniac (slika 22)

1949ndash1952 je John Parsons v okviru MIT po naročilu ameriških letalskih sil razvil

˝Sistem za neposredno krmiljenje položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda

računskega stroja˝ in kot dokaz o delovanju oblikoval izdelek Parsons je s svojim

projektom podal štiri ključna izhodišča za nadaljnji razvoj ideje o numeričnem

krmiljenju

o izračunana pot orodja se hrani na luknjani kartici

o luknjane kartice se na stroju avtomatično berejo

o kontrolira se gibanje orodja

o na osnovi teh podatkov se opravlja gibanje po koordinatnih poteh s servomotorji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

1952 je pričel na MIT delovati prvi numerično krmiljeni obdelovalni stroj z imenom

Cincinnati Hydrotel z navpičnim vretenom Krmilje je bilo izvedeno z elektronkami

omogočalo je hkratno premikanje treh osi (3D-linearna interpolacija) in dobivalo

podatke preko dvojiško kodiranih luknjanih trakov (slika 23) S temi stroji je bilo

možno izdelati vedno zahtevnejše integralne dele za potrebe letalske industrije Šlo je

za izdelke ki jih je bilo možno natančno opisati z malo matematičnimi podatki vendar

zelo težko ročno izdelati

1954 odkupi podjetje Bendix Parsonsove patentne pravice in proizvede prvi

industrijsko izdelan NC-stroj prav tako z uporabo elektronk

1957 postavijo ameriške letalske sile (US Air Force) prve NC-rezkalne stroje v svoje

delavnice

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

1958 je bil predstavljen prvi programski jezik s simboli imenovan APT in sicer v

povezavi z računalnikom IBM 704 Pomeni začetek strojnega programiranja

1960 predstavijo nemški proizvajalci na sejmu v Hannovru svoje prve NC-stroje Za

numerična krmilja pričnejo v tem letu uporabljati tranzistorska vezja

1963 je bil izdelan prvi specialni NC-stroj

1965 iznajdejo avtomatični izmenjevalnik orodja

1968 postanejo z uporabo IC-tehnike (integralna vezja) krmilja manjša in

zanesljivejša

1969 uporabijo v podjetju SUNDSTRAND Omnicontrol v ZDA prve DNC-naprave

1970 iznajdejo avtomatično menjavo obdelovancev z menjavo transportnih palet

1972 omogočijo prvi NC-stroji s serijsko vgrajenim miniračunalnikom razvoj novi

generaciji zmogljivejših računalniško krmiljenih strojev ki pa so jih kmalu zamenjali

CNC-stroji z mikroprocesorji

1974 je bil izdelan prvi večoperacijski CNC-obdelovalni stroj

1975 iznajdejo avtomatične korekture orodja (povratni hod)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

1976 pričnejo za krmilja CNC-strojev uporabljati mikroprocesorje

1977 iznajdejo avtomatični nadzor življenjske dobe orodja (AC-krmilja)

1978 so zasnovani prvi prilagodljivi proizvodni sistemi (POS)

1980 so programska orodja ki so jih razvili in pričeli integrirati v CNC-stroje

omogočila programiranje neposredno na strojih in sprožila spopade za in proti

krmiljem z ročnim vnosom podatkov CNC-krmilja že vsebujejo podprograme za

pomoč pri izdelavi programov za proizvodnjo

1984 postavijo zelo zmogljivi CNC-stroji podprti s programskimi orodji z grafičnim

prikazom nova merila za programiranje proizvodnje

198687 omogočajo standardni programski in računalniški vmesniki povezavo strojev

v avtomatizirano tovarno na podlagi računalniških mrež (CIM in JIT)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980ČA

S N

ASTA

NKA

TEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNE

PRODUKCIJSKE

AVTOMATI

Slika 24 Prikaz razvoja CNC-programiranja

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

Pri nas so se prvi NC-stroji pojavili okrog leta 1976 in sicer v Železarni Ravne kjer sta bila

proizvajalca Pratt amp Whitney na tedanji Višji tehniški šoli v Mariboru ter na Fakulteti za

strojništvo v Ljubljani pa vrste Cincinnati Milacron Med prve moderno opremljene tovarne

prištevamo še Litostrojevo tovarno viličarjev kjer se je proizvodnja na sodobnih CNC-strojih

začela leta 1979 Na območju nekdanje Jugoslavije so prvi NC-stroj pognali v Prvomajski v

Zagrebu ( prikaz razvoja slika 24)

Naše tovarne se z izdelavo računalniško krmiljenih stružnic in vrtalno-rezkalnih strojev za

obdelavo kovin niso ukvarjale Poleg bogate ponudbe iz tujine so s tovrstnimi stroji tovarne

bivše Jugoslavije opremljali Prvomajska iz Zagreba in še nekateri drugi proizvajalci Med

našimi proizvajalci velja omeniti Iskro ki je izdelala krmilnik CNC-2T Litostroj je izdelal

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

več različnih CNC-preoblikovalnih strojev in linij za razrez pločevine v Gorenju so izdelali

robota itd

Precej več je bilo narejenega na razvoju programske opreme za računalniško načrtovanje

izdelovalnega procesa (CAP) kjer beležimo nekaj odmevnih izdelkov s področja

računalniškega programiranja NC-strojev in upravljanja proizvodnih procesov

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Prvotni koncept numeričnega krmiljenja (NC) je s pojavom miniračunalnikov še bolj pa s

pojavom mikroračunalnikov prerasel v dosti naprednejši CNC-koncept CNC je okrajšava za

Computerized Numerical Control v bistvu pa pomeni krmilje z vgrajenim računalnikom

Vgrajen računalnik je olajšal upravljanje stroja omogočil izvajanje zahtevnejših računskih

operacij na njem (interpolacije višjega reda) izboljšal pomnilniške kapacitete krmilja

predvsem pa omogočil povezovanje krmilijstrojev v industrijske računalniške mreže (slika

25)

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

To zadnjo lastnost s pridom uporablja koncept DNC-obrata Kratica pomeni Direct

Numerical Control ali neposredno numerično krmiljenje gre pa za idejo osrednjega

nadzornega računalnika ki upravlja več CNC-strojev ˝Upravljanje˝ je v večini primerov

omejeno na osrednje shranjevanje NC-programov ter prenos le-teh od računalnika do strojev

in nazaj Seveda lahko ima osrednji računalnik tudi bolj zahtevne naloge kot so zbiranje

podatkov o delovanju strojev upravljanje toka materiala in celo upravljanje proizvodnje

Zaradi stalnega padanja cen elektronskih komponent in hitrega razvoja mikroračunalniške

tehnologije najdemo danes NC-stroje le še v arhivih in zgodovinskih učbenikih sicer pa so

moderni numerično krmiljeni stroji izključno CNC-stroji

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

Iz jedra osnove numerično krmiljenih strojev ne smemo izpustiti adaptivnega krmiljenja s

katerim skušamo numerično krmiljene stroje avtomatizirati do te mere da bomo med

obratovanjem lahko vplivali na sam proces odrezavanja in s tem tudi na glavni čas obdelave

Vsa do sedaj omenjena avtomatizacija namreč služi le skrajševanju pomožnih in pripravnih

časov ki jih lahko z umno organizacijo in uporabo sistemov za avtomatsko menjavo

obdelovancev tudi izničimo

Adaptivno krmiljeni sistemi pa z avtomatskimi napravami vplivajo na proces odrezavanja

in sicer z namenom skrajševanja glavnega časa obdelave AC-sistemi so torej posebna oblika

krmilja kjer je postopek odrezavanja vključen v regulacijski krog

Postopek odrezavanja je navadno vnaprej predviden in določen z osnovnimi odrezovalnimi

parametri (globina rezanja podajanje rezalna hitrost) ki so izračunani glede na neke

standardne delovne pogoje Ti pogoji pa lahko od dejanskih bistveno odstopajo kar lahko s

tipali zaznamo kot na primer manjšo obremenitev stroja in podobno V tem primeru lahko

parametre spremenimo in tako vplivamo na glavni obdelovalni čas Podobno lahko z

merjenjem odrivne sile na orodju zaznamo obrabljenost orodja in ga pravočasno zamenjamo ndash

še preden proizvedemo izmet Numerično krmiljen stroj opremljen s potrebnimi tipali in

krmiljem ki ta tipala nadzoruje imenujemo adaptivno krmiljen stroj

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Prilagodljive obdelovalne sisteme (POS) bi lahko imenovali tudi izpopolnjena nadgradnja

DNC-sistema Prilagodljiv obdelovalni sistem je skupek CNC-strojev ki so med sabo fizično

in podatkovno (logično) povezani Za fizično povezavo skrbi transportni oziroma logistični

sistem za podatkovno pa računalniško omrežje in osrednji nadzorni računalnik V takšen

sistem povezujemo stroje z namenom večje avtomatizacije delovnega procesa in s tem

skrajšanja proizvodnih časov POS se od DNC razlikuje predvsem po vlogi nadzornega

računalnika ki tukaj poleg obdelovalnega regulira še logistični sistem (slika 26)

Prilagodljivi obdelovalni sistemi so namenjeni izdelavi tehnološko podobnih delov

omogočajo pa optimizacijo celotnega sistema in s tem hitrejše ter učinkovitejše odpravljanje

motenj v procesu

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

Z novimi iznajdbami na področju elektronike in elektrotehnike (tranzistor integrirana vezja

hellip) so se na področju izdelave krmilnih naprav za numerično krmiljene strojev odprle številne

nove možnosti V prvi fazi je napredek tekel predvsem v smeri povečanja sposobnosti

krmilnih enot kjer je bil vrhunec dosežen z vgradnjo računalnika v krmilje (slika 27) V

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

drugi fazi pa so elektronske komponente začeli vgrajevati tudi v ostale dele stroja da bi s tem

dvignili nivo avtomatizacije ter dodatno skrajšali pripravljalni in nastavni čas Hiter napredek

je omogočilo predvsem hitro padanje cen elektronskih komponent ki so v začetnem obdobju

predstavljale levji delež stroškov izdelave numerično krmiljenega stroja danes pa pomenijo

že manj kot 10 odstotkov vrednosti celotnega stroja ( slika 28)

0

20

40

60

80

100

120

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI

TRANZISTORKSA TEHNIKA

TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ

INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)

MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)

VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

Z vključitvijo mikroračunalnika v krmilje stroja so se odprle dodatne možnosti za dvig

avtomatizacije proizvodnje predvsem pa za izdelavo vse zahtevnejših oblik Obenem se

pojavijo tudi težnje da bi večji del programerskih funkcij postavili neposredno na krmilje

stroja K sreči so se te težnje kmalu izgubile saj bi danes to pomenilo da bi stroj vreden

nekaj 100 tisoč evrov namesto svoje ciljne funkcije opravljal delo osebnega računalnika

vrednega nekaj 300 evrov Je pa omenjeni trend pustil pozitivne posledice pri razvoju

konvencionalnih univerzalnih strojev Ti so danes prav tako že opremljeni s krmilji vendar je

postavitev vseh elementov še vedno prirejena človeku ki s strojem dela in ne avtomatskim

strežnim napravam kot je to običaj pri ˝čistih˝ numerično krmiljenih strojih

S pojavom CNC-strojev pa se je zgodila še ena velika sprememba ki je bila posledica

vgrajenega računalnika Pokazala se je namreč potreba po zmogljivejši in vse zahtevnejši

programski opremi Le-ta je kmalu začela predstavljati večji del vrednosti stroja kot pa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

njegove mehanske komponente Oba navedena vzroka neuporabnost stroja če se na njem

izvaja programiranje in stroški programske opreme sta privedla do ločevanja programerskih

funkcij od čistih krmilno-komunikacijskih funkcij krmilja Tako se danes z redkimi

izjemami programiranje strojev izvaja na ločenih grafičnih postajah kjer se s pomočjo

simulacijskih programov izvede tudi preizkušanje NC-programov Od tod pa se preverjeni

NC-programi preko računalniških mrež prenašajo do CNC-strojev

0

20

40

60

80

100

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

Od prihodnosti na področju razvoja numerično krmiljenih strojev pričakujemo predvsem

večje možnosti povezovanja v računalniška omrežja Te so namreč še vedno odvisne od

standardnih serijskih vmesnikov tipa RS 232 na katere se potem priklapljajo najrazličnejše

zunanje komunikacijske naprave Zaradi omejitev serijske komunikacije je seveda močno

omejena tudi izmenjava podatkov med strojem in nadzornim računalnikom ki bo v prihodnje

nujna zato pričakujemo tudi ukinjanje nekaterih funkcij CNC-krmilja ki sodijo bolj na

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME

STROŠKI STROJNE OPREME

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

področje grafičnih delovnih postaj Namesto teh bo prišlo do vključevanja omrežnih

protokolov kot sta TCPIP in IPXSPX kar bo omogočilo neposredno povezovanje v

arhitekturo odjemalecstrežnik s čimer se bo pojavila tretja generacija DNC-konceptov

Nenazadnje bo prej ali slej moralo priti do ukinitve trenutnega standarda NC-kodnega zapisa

ki s svojo omejenostjo že predstavlja oviro Pričakujemo lahko pojav novega standarda z

izrazno bogatejšim kodiranjem ali celo pojav poprocesorjev integriranih v krmilja CNC-

strojev

Zelo pomembno za prihodnji razvoj numerično krmiljenih strojev in s tem povezane

tehnologije je nadaljnje upadanje deleža velikoserijske in masovne proizvodnje v

strojegradnji kar je posledica tržnih sprememb Potrebe trga se vedno bolj nagibajo k večji

individualizaciji dobrin kar pomeni prilagajanje posameznih izdelkov posebnim

individualnim potrebam kupca V takšnih razmerah pa sta nujni velika prilagodljivost in

odzivna sposobnost proizvodnega sistema za kar so numerično krmiljeni obdelovalni stroji

vedno bolj prilagojeni (slika 29)

MasovnaSerijska

Individualna

Maloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

STEP-NC se uporablja v proizvodnji frezanja vrtanja struženja konturnega rezanja in je

prihodnost CNC-programiranja Povezovanje sistemov z boljšim ga naredi bolj

interoperabilnega omogoča hitrejše programiranje ter varnejše delo Tako lahko z uporabo

koncepta fleksibilne proizvodnje s tem sistemom prihranimo ogromno denarja

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

V preteklih letih se je ogromno dogajalo v smeri razvoja elektronske tehnologije kot tudi na

področju programske opreme ki sta tesno povezani tehnologiji kateri sta imeli ogromen vpliv

na današnje numerične CNC-stroje in krmilja

Numerični stroji in krmilniki so postali bolj inteligentni fleksibilni z več spomina

oziroma kapacitete ter z veliko boljšo povezavo v skupnem internem omrežju (slika 31) To

vodi v spremembo oblikovanja DNC-sistema ki temelji na prejšnjem DNC-sistemu Z DNC-

sistemom podatkov dobimo bolj primerne sposobnosti shranjevanja ne samo v centralnih

DNC-serverjih ampak tudi v CNC-krmilnikih ali CNC-terminalih Sprememba arhiviranja

pomeni zahtevo DNC-programske opreme naj se spremenijo tako DNC v celoti z vsemi

osnovnimi funkcijami tega sistema kakor tudi distribucija NC-podatkov v obeh smereh do

CNC-stroja Tako naj bi zadovoljili današnje zahteve da dovoljujejo uporabnikom gradnjo

spreminjanje podatkov v odnosu med obdelovancem (3D-zapis) s 3D in drugimi

podatkovnimi programi kot so denimo program za arhiviranje podatkov orodij informacij

risb obdelovanca proizvodnih podatkov strojnih parametrov Vse želje uporabnikov bazirajo

na tem kako povezati vse sisteme preko interneta ter tako pridobiti na večji fleksibilnosti

sistema oziroma proizvodnje Takšni sistemi omogočajo večjo preglednost podatkov s čimer

se samo spreminjanje podatkov ne vrši v spremembi glavnih funkcij le-teh Sedanji problemi

s podatki ki prihajajo na stroj po drugih sistemih kot so enosmerni sistem NC v CNC

povzročajo pri transformiranju izgubo osnovnih podatkov Težavo pa predstavlja tudi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

kasnejše popravljanje podatkov na stroju kar privede v naslednji fazi do izgube le-teh STEP-

tehnologija pa nam omogoča boljšo preglednost ter bolj natančen zapis podatkov

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

STEP-proizvodnja temelji na DNC-sistemu z zmožnostjo za shranjevanje v DNC-serverju

in tudi v CNC-terminalu To predstavlja velik izziv za DNC-programsko opremo v

implimentarnih osnovnih funkcijah

Posredovalcu ki temelji na DNC-programski opremi z asistenco (ADNC) je

predlagano kako reševati probleme znotraj samega omrežja ter prenosa podatkov Njegova

naloga je zbirati distribute NC-informacij in jih transformirati oz prenesti varno in seveda

v celotni obliki z vsemi pripadajočimi funkcijami NC-program z zbranimi strojnimi

podatki znotraj omrežja ne izgubi veličinskih funkcij Zato dobiva tehnologija STEP-NC

nove razsežnosti nadaljnjega razvoja v smeri kako s sestavo agentov ki temeljijo na

asistenci (agenti AP s platformo agenta JADE) nadzorovati spremembe transformacij NC-

programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

33 Informacijski model

STEP integrira več kot deset objektnih modelov s takšno povezljivostjo pa dobimo boljši

informacijski sistem ki zajema inženirsko kolaborativno delo upravljanje oskrbovalne

verige avtomatizacijo tovarne mikro obdelavo Med objektnimi modeli je mnogo

pomembnih relacij (slika 32)

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

Eliminacija 4500+ postprocesorjev

Varnejši bolj prilagodljivi obdelovalni stroji

Out-sourcing kontrole kvalitete

Projicirani prihranki pri procesiranju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

35 Sedanji problemi

Trenutno aktualni proces je neučinkovit

Konstrukcija pošilja nepopolne podatke

Proizvodnja dela popravke a jih ne dokumentira

Končni rezultat je krmilni program ki dela le na enem stroju pri enem dobavitelju

RS274D ISO DIN66025 (G-koda) je stara 50 let

CMM za preverjanje geometrije komponent so obsežne (slika 33)

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

V uporabi imamo NC-programiranje z RS274D ki ima v zapisu še vedno G-kodo Ta

nima tako bogatega zapisa integriranih podatkov kot STEP-NC kar prikazuje navedeni

primer - razlike med obema zapisoma (slika 34)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

N05 G54

N10 G00 Z10000

N15 G91 G0 Z200

N20 T5 D1 WW

N30 G90 M5

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z5000

N45 M08

N50 S3183000

N55 M03

N60 F1477000

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z5000

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-0500

Stroju specifični

program komponente s

podatki o gibanju osi

ki ga generira

postprocesor

Dobavitelj specifične

razrešitve originalnega

standarda

Samo primitivni gibalni

in priklopni ukazi

Ni standardiziranega

podatkovnega formata

za procesiranje krivulj

in softiciranih NC-

tehnologij

Idealen za papirni

trak

STEP-NC nadomešča G-kodo z

bogatim integriranim

podatkovnim formatom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

Korist in funkcionalnost STEP-tehnologije sta danes na področju boljše kontrole procesov

kjer s pomočjo te tehnologije zajamemo bolj natančno funkcijo zapisa daljic in lokov (TCP-

zapis) K temu spadajo tudi vse tolerirane krivulje ter produkti geometrije obdelovanca s

čimer je izboljšan zapis v STEP-tehnologiji veliko bolj natančen ( slika 35)

Nadaljnje razvijanje STEP-tehnologije v odvisnosti koristi in funkcionalnosti poteka v

smeri boljšega določevanja parametrov značilnosti toleranc značilnosti vrtilnih ciklov ki

spadajo v skupino boljšega monitoringa procesov Naslednja najnovejša skupina STEP-

tehnologije je fleksibilna proizvodnja z boljšim zapisom parametričnih operacij nadzorovanje

delovnih korakov tolerirane površine pogojne operacije Na ta način dobimo na osnovnem

nivoju zgradbe samega krmiljenja procesa tako imenovano pametno krmilje ki je zgrajeno iz

CAM-zapisa z dvosmerno povezavo z zapisovalnikom (DLL) ta pa je v povezavi z AP-238

datotekami (SUBS) in je enosmerno povezan s kontrolo podatkov ter STEP-NC-

simulatorjem vse skupaj pa je v povezavi s krmilnikom HMI do krmilnika gibov Krmilnik

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

HMI sestavljata pretvornik (DL) in gibalnik ukazov (TCP) Vse to sestavlja osnovni nivo

konfiguracije katerega smo vstavili v obstoječe CNC-komponente Vstavili smo zapisovalnik

(DLL) in pretvornik (DL) ki omogočata eliminacijo postprocesorjev hitrejšo operaterjevo

potrditev programa ter optimalno kreiranje poti na stroju Če pa krmilnik HMI dopolnimo z

nadzornim (DLL) in CNC-polnilnikom pa dobimo konfiguracijo nadzora procesa Ta nam

dovoljuje verifikacijo pravilnosti operacij krmilnika čase operativnih parametrov indifikacijo

značilnosti operacije orodij za vsak delovni potek

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

Za kompleksnejše obdelovance je tehnologija STEP-NC popolna saj gre za nedvoumen

model komponent in procesov Združuje obdelovalne procese potrebe po orodjih geometriji

tolerancah in PDM S CNC-sistemom naredi bolj interoperabilnega omogoča hitrejše

programiranje varnejše delo Tako lahko z uporabo koncepta fleksibilne proizvodnje s tem

sistemom prihranimo ogromno denarja

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

Z datoteko AP-238 opisujemo kaj in tudi kako saj s tem dosežemo da iz surovca

naredimo geometrijo odstranjujemo značilnosti spreminjamo vrstni red z ustreznimi orodji

ki ustrezajo tem zahtevam AP-238 dovoli krmilniku tudi izbiro gibov orodja S tem

nadomestimo prejšnjo obliko zapisa s standardno kodo G ki opisuje samo kako (premakni

orodje na to lokacijo premakni orodje na to lokacijo in tako naprej za tisoč ukazov)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS

NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

Danes imamo na trgu veliko izbiro programov paketov za CAM-programiranje pri katerih

vsak po svoje odlično služi svojemu namenu naloga uporabnika pa je da ob investiciji pri

nakupu takšnega paketa ve kakšna je njegova namembnost in kaj bo z njim počel da ga bo

lahko optimalno izkoristil tudi v prihodnosti

Paketi CAM-programiranja se danes razlikujejo v detajlih ki jih uporabniki začetniki niti

ne opazijo To pride najbolj do izraza pri jalovih hodih oz poteh ki so generirane pri samem

programiranju in se od programa do programa razlikujejo To so zelo pomembni parametri v

odvisnosti koliko časa bomo porabili za izdelavo izdelka na CNC-stroju z najbolj

optimalnimi potmi s katerimi bomo prihranili pri času izdelave Tukaj ne smemo pozabiti da

tudi sekvence poti vplivajo na čas in obstojnost orodja Orodja in njihova obstojnost pomenijo

velik delež stroškov in če te parametre držimo na optimumu prihranimo na letni ravni

ogromno časa in denarja ter podaljšamo delovanje orodij Lahko bi rekli da so ti parametri

najbolj zaželeni seveda pa ne smemo pozabiti na samo programsko okolje različnih

programov paketov

Nekateri paketi so zelo nazorni pregledni hitro učeči enostavni za uporabo v tem oziru

pa se med seboj tudi precej razlikujejo V različnih panogah kot je denimo orodjarstvo s

svojo kompleksno strukturo z izdelavo preciznih segmentov orodja z različnimi trdotami

(kaljene površine) s postopki obdelave in s svojo unikatnostjo predstavljajo velik izziv za

ponudnike CAM-paketov ter skrbno izbiro le-teh Še tako podobni vgradni strojni vložki se

lahko med sabo zelo razlikujejo po strategiji obdelave Vse to vodi managerje v orodjarnah

da čim bolj združujejo posamezne operacije znotraj organizacijske strukture kot so

detajliranje in izdelava tehnologije posameznih pozicij ali pa programiranje ter posluževanje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

strojev ipd Zato je zelo pomembno da je CAM-programski paket generiran tako da zelo

hitro preračunava posamezne sekvence da ne pride zaradi tega do zastojev na strojih

V nadaljevanju bomo primerjali dva programa za programiranje CNC-strojev in sicer

paketa DEPOCAM 6 in UGS NX 4 ki se že v sami osnovi zelo razlikujeta

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

DEPOCAM prihaja iz hiše NC Graphics ustanovljene leta 1993 njegov izumitelj pa je bil

Arthur Flutter leta 1977 v Cambridgeu v Veliki Britaniji S podjetjem Depocam GmbH je

leta 1993 ta program v celoti zaživel na trgu ponudnikov CAM-paketov Združitev v NC

Graphics je bila želja proizvajalca da ponudi svojim kupcem celovit paket od strojev orodij

programskih paketov ki bazirajo na dolgoletnih izkušnjah operaterjev v industriji To

povezovanje proizvajalca s kupcem pa je seveda obrodilo sadove v enostavnosti

programskega okolja ter dobrih optimumih rezalnih parametrov

Program se v praksi ne trži kot samostojna enota ampak v sklopu investicije primernega

orodjarskega stroja ustreznega rezilnega orodja in v racionalni uporabi rezilnega orodja To

seveda ne pomeni da je program kot posamezna komponenta neučinkovit nasprotno pomeni

konkurenčno prednost pred ostalimi ravno zaradi zaključenega paketa

S tem paketom lahko združimo dvoje delovnih mest (programerja in operaterja) v eno in

tako dosežemo

prenos odgovornosti za doseganje planov v podjetju na operaterja programerja saj

ima operater glavno vlogo pri doseganju proizvodnih normativov

dvig splošnega nivoja znanja na vse zaposlene v proizvodnji

15-odstotni dvig produktivnosti in obdelovalno kvaliteto saj imajo vsi zaposleni

vpogled v končni CAD-model na računalniku ob stroju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Delovno okolje v programu za CNC-programiranje strojev je program namenjen

programiranju 3-osnih in 3+2-osnih CNC-strojev V delovnem okolju je opaziti da so vse

funkcije programa prikazane v orodnih vrsticah ker pomeni da uporabnik ni preobremenjen z

nešteto prikazanimi funkcijami ki dajejo vtis nepreglednosti in neuporabnih ukazov To je

nazoren primer kako enostaven je po svoji namembnosti uporabniku ki mora spoznati samo

določena pravila (ukazi na miški) in že lahko ustvari enostavne programe za CNC-

programiranje Ikone ali shematsko drevo na levi strani omogočajo vklop modela funkcije

operacije obdelave s tem pa lahko natančno primerjamo med dvema različnima obdelavama

poti orodja

Model uvozimo v obliki ( x_t iges Catia V4 in Catia V5 hellip) nastavimo koordinatni

sistem tako da transformiramo model po ordinatah x y z rotiramo zrcalimo v željeni

položaj za kasnejše vpetje na stroj Ko je model postavljen v pravilno lego v koordinatnem

sistemu (ujemanje s pozicijo koordinatnega sistema stroja) lahko mere po x y z preverimo

tako da se z miško postavimo na željeno površino in v orodni vrstici desno spodaj se nam

prikazujejo vrednosti dolžin x y z koordinat Tako v dveh korakih v delovnem okolju

določimo pozicijo 3D-modela moteče pri tem pa je seveda to da se model kopira med sabo

(levo orodno drevo) kar lahko ob nepazljivosti povzroči kasnejšo zmedo med modeloma če

prejšnjega ne izbrišemo Pri vsaki izbiri obdelave nam ob vnosu orodja ni potrebno vnašati

parametrov kot so premer orodja njegova dolžina ampak iz arhiva v katerega smo vnesli

te parametre samo izberemo željeno orodje z vsemi parametri (slika 41) S tem se izognemo

dolgotrajnemu vpisovanju v menije za določanje parametrov orodja hkrati pa se vodi

evidenca orodij v uporabi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

Programski paket UGS NX4 izhaja iz podjetja Siemens kjer se je pred tem imenoval

Unigraphics in ga je leta 1991 razvil Douglas McDonnell Njegov razvoj je temeljil na

združitvi I-DEAS v NX-program ki služi za vzvratno inženirstvo ter oblikovanje v 3D-

oblikah Tako lahko iz CAID-formata ustvarimo CAD CAM-format UGS NX4 se že v

osnovi močno razlikuje od programa DEPOCAM 6 ki je namenski program za

programiranje Področja uporabe sistema UGS NX4 so

zahtevni industrijski ˝desing˝

modeliranje komponent in velikih sklopov

izdelave tehnične dokumentacije

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip

Opravilna

vrstica za izbiro

obdelovalnih

Opravilna vrstica

za izbiro različnih

pogledov modela

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Prikaz procesiranja programa -proces Manager

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

engineering

zahtevna NC-tehnologija ndash programiranje

uporaba v kemični industriji

Industrijsko oblikovanje predstavljajo CAD CAM CAE izdelava orodij ki se deli v NX

Shepe studio in Imageware

CAD-delovno okolje zajema modeliranje zahtevnih free-form oblik velikih sklopov z

modeliranjem komponent iz pločevine (sheet metel) modeliranje cevovodov električne

povezave izdelave tehnične dokumentacije

CAE obsega različne digitalne analize izdelka z različnimi programskimi paketi NX

Scenario NX Master FEM NX Nastran s katerimi lahko simuliramo določeno stanje raznih

obremenitev toplotno gibanje trdnost ter toplotna stanja

CAM zajema različne programske pakete ndash 2D-programiranje 3D-programiranje 3- in 5-

osno programiranje ter programiranje vseh strojev v orodjarstvu (frezalnih strojev stružnic

žične erozije ) Za uporabnika ima program integrirane PMI-orodne vrstice in dialog ki

predstavljajo veliko število ikon v orodnih vrsticah te pa so slikovno ponazorjene

Program se uporablja v Združenih državah Amerike predvsem v letalski industriji v

Evropi pa ni toliko razširjen Sam program ki je precej obširnejši za CNC-programiranje je v

primerjavi z DEPOCAM 6 vsesplošni in je ustrezna izbira tudi pri 3D-modeliranju

Pomembno je tudi da lahko izdelek z UGS NX4 spreminjamo popravljamo ali celo

skonstruiramo 3D-risbo možnosti za slednje z DEPOCAM 6 nimamo Tu je vidna prva

velika razlika med programoma saj izhaja DEPOCAM 6 iz drugih stališč kot UGS NX4 ki

zajema večjo obdelavo podatkov in je zato za uporabnika precej zahtevnejši z vidika obsega

programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

45 Delovno okolje UGS NX4

Kot je razvidno se UGS NX4 zelo razlikuje s stališča glavnih gradnikov programa ker

zajema tudi 3D-modeliranje in analiziranje narisanega izdelka Tako se že UGS-delovno

okolje močno razlikuje od specifičnega programa DEPOCAM Vsebuje namreč ogromno

število ikon funkcij ki pa niso povezane samo za CNC-programiranje ampak tudi za 3D-

modeliranje analiziranje (slika 42) Delovno okolje je za uporabnika kompleksnejše zato

potrebuje dodatno izobraževanje da lahko začne z delom po pravilih funkcij programa

Običajno se za takšne zahtevne programe organizira izobraževanje pri podjetju ki program

prodaja in traja približno mesec dni Kljub temu pa kompleksnost delovnega okolja

predstavlja velik izziv za uporabnika saj omogoča program veliko večje število pristopov oz

možnosti kako bomo izbrali obdelave na našem izdelku Po drugi strani pa lahko

nepoznavanje zmožnosti programskega paketa predstavlja tudi problem kajti tako izgubljamo

čas programiranja in same obdelave z napačno obdelavo pa skrajšamo tudi obstojnost orodij

in poslabšamo kvaliteto obdelave

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Postavitev koordinatnega sistema

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S

PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

V tem delu diplomske naloge bomo predstavili nekatere pomembne funkcije za izdelavo

CNC-programa Za primerljivost programov po funkcijah ter specifičnem pomenu ju moramo

najprej vsaj malo opisati (slika 51 slika 52)

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝ s katerimi opravljamo vsepomembne funkcije

Funkcije za določevanje varnostnih mej

Pregled postprocesiranja operacij

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

Omenjena programa se zelo razlikujeta od same postavitve modela v koordinatni sistem do

funkcij operacij ki jih uporabljamo zato je tudi uvoz modela v delovno okolje različen kar

bomo opisali v naslednjem poglavju

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

Model uvozimo v program v obliki formata prt Enostavno odpremo kot vsak drug dokument

v zavesnem meniju (FILE-OPEN) določimo smeri koordinatnega sistema tako da

transformiramo model v željen položaj v samem koordinatnem sistemu Postavimo se na

triangulacijsko površino pogledamo pod lastnosti ali je bila prestavitev uspešna (x y z) ter

izbrišemo v levi orodni vrstici prejšnji model Takšen način se uporablja kadar imamo model

poljubno v prostoru vendar je model vzporeden s koordinatnim sistemom

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

Model s končnico prt odpremo v zavesnem meniju (FILE-OPEN) poiščemo mapo v kateri je

shranjen 3D-model in potrdimo V večini primerov se model najprej odpre v funkciji

GETEWAY Iz nje preidemo na funkcijo MANUFACTORING z dvoklikom na levi gumb

miške aktiviramo koordinatni sistem ki ga lahko prestavimo v točko na začetek ali polovico

premice krožnice če pa ga želimo postaviti na polovico pravokotne površine si moramo

dorisati pravokotnik in diagonalo pravokotnika ter prestaviti koordinatni sistem na polovico

diagonale Za surovec s katerim orišemo obdelovanec uporabimo ikono BLOCK izberemo

možnost določitve dveh diagonalnih točk in vpišemo višino Ko smo naredili in pregledali

surovec se je potrebno prestaviti iz funkcije MODELING v MANUFACTORING Pri prvem

odpiranju modela in surovca se pojavi okno MASHINING ENVIRONMENT V njem

potrdimo ikono INITIALIZE Določiti je potrebno tudi ime programa v opravilni vrstici in

sicer aktiviramo okno MANUFACTORING CREAT odpremo prvo ikono CREATE

PROGRAM izberemo skupino in vpišemo ime programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

V kolikor želimo obdelovati rezilne vložke za orodja za pločevino ali pa gravure za orodja za

plastiko je potrebno površine nekoliko podaljšati da lahko izdelamo oster rob na vložku To

storimo tako da potrdimo model izberemo katero površino želimo podaljšati in potrdimo

ukaz GEOMETRY (Untrim surfaces) Pri obdelavi je zaželeno da imamo čim manj

prekinjenih rezov (izvrtine utori manjši sedeži) Da dobimo boljše obdelovalne pogoje in

daljšo življenjsko dobo rezilnega orodja si pred obdelavo model zakrpamo (funkcija

Externally trim surfaces) To storimo tako da potrdimo model izberemo površino na kateri

zakrpamo luknjo in izberemo ukaz GEOMETRY (Externally trim surfaces)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da površine navidezno premikamo recimo da moramo celotno obliko obdelovanca

znižati za 05 mm si lahko pomagamo tako da potrdimo model izberemo površino ki

jo želimo premakniti in izberemo ukaz GEOMETRY (Offset surfaces) Vpišemo še

številčno vrednost in sicer kolikšen naj bo premik površine

Izdelava robnih krivulj (Extract P-curves)

Kadar potrebujemo robne krivulje okrog posameznih površin lahko to storimo z

ukazom GEOMETRY (Extract P-curves) Te krivulje lahko izkoristimo za 2D-

rezkanje po konturi v prostoru (Along curve passed)

Izdelava paralelnih površin

Pred pričetkom grobe obdelave orodjarskega vložka je potrebno preučiti ustrezno

strategijo izdelave Kar hitro se nam lahko zgodi da grobo obdelamo kos z ene strani

ko pa ga želimo obdelati s spodnje strani ugotovimo da ga ne moremo več vpeti saj

surovec ni več vzporeden Zato si pred pričetkom grobe obdelave izdelamo najmanj tri

paralelne površine ki nam služijo kot nastavki za obdelavo vložka z zadnje strani To

naredimo tako da model najprej postavimo v pogled TOP ndash z vrha Nato z ukazom

BOUNDARIES (Create new folder) naredimo okvirje oziroma meje Prikličemo ukaz

GEOMETRY (Planar patch) in iz mej nastanejo paralelne površine Na koncu te še

združimo z osnovnim modelom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

Vstavljanje raquoFilletlaquo poljubnih radiusov

Fillet nam omogoča za določeno območje na modelu vstavljanje poljubnih radiusov V

praksi se to uporablja takrat kadar moramo radius na modelu povečati Fillet nam

omogoči da grafično vidimo kako bo model izgledal pred obdelavo Ukaz izvedemo

tako da potrdimo model in določeno območje katerega želimo spremeniti Nato z

ukazom GEOMETRY (Fillet) definiramo velikost radia in dobimo željen rezultat

Zgoraj omenjenih šest prijemov rabe geometrije modelov lahko uporabimo tudi v

medsebojni kombinaciji

56 Priprava površin s programom UGS NX4

Za pripravo površin uporabljamo 3D-ekstrudirani model ki ga narišemo okrog našega

obdelovanca in ga določimo v navigatorju (desna stran menija) WORKPIECE Z dvoklikom

se odpre okno MILL GEOMETRY ki nam omogoča določitev surovca (Part) in obdelovanca

(Blank) Nastavimo lahko material ime premik (offset) surovca Določimo lahko tudi izbor

delov površin ki se jih moramo skozi celotno obdelavo izogibati (strojni primež ) Pri

izboru vsake od teh funkcij moramo biti pozorni da smo pravilno določili obdelovanec in

surovec to pa lahko preverimo na ikoni DISPLAY (prikaži)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da dosežemo navidezno premikanje površin ki jih želimo obdelati dimenzijsko večje

ali manjše lahko to določimo že v prvi fazi ko definiramo surovec in obdelovanec

(Workpiece) ali pa v meniju kjer izberemo obdelovalni postopek FINAL FLOOR

STOCK (končna površina z dodatkom)

Izdelava robnih črt krivulj

Za omejitev poti orodij si moramo okrog surovca obdelovanca narisati premice

krivulje ki bodo omejile pot orodja med obdelavo V zgornji orodni vrstici imamo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

ikono za risanje premic krivulj krožnic pravokotnikov Z izbiro teh funkcij narišemo

željene meje obdelovalnih površin

Vstavljanje krpanje površin

Če imamo na obdelovancu utor in želimo površino predhodno porezkati na višino ter

doseči da nam pri tem orodje ne bo rezkalo utora lahko zakrpamo površino z ikono

FILLETS v zgornji orodni vrstici

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

V tem podpoglavju bomo skušali definirati področja ndash meje (Boundaries) na CAD-modelu

Meje se potrebujejo zato da povedo kje na modelu bomo ali ne bomo obdelovali Obstaja

veliko načinov za definicijo mej

Ročno izdelana meja

Najbolj uporabna je ročno definirana meja Naredimo jo z ukazom BOUNDARIES

(Create new folder)

Vlečenje po modelu

Potrdimo model nato pa se s kurzorjem postavimo na željeno mesto na modelu Z

dvoklikom aktiviramo začetek nato poljubno klikamo po površini mejo pa

zaključimo z enim klikom na začetek Meja je sestavljena iz puščic in kvadratkov Z

naknadnim klikanjem po teh simbolih lahko mejo zožujemo raztegujemo ipd

Kreiranje kvadratnih mej

Kvadratno mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo ctrl + leva tipka na

miški in narišemo poljubno velik kvadrat Tudi tega lahko kasneje spreminjamo

Kreiranje okroglih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

Okroglo mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo shift + leva tipka na miški

in narišemo poljubno velik krog Tudi krog lahko kasneje spreminjamo

Izdelava uokvirjene meje obdelovanca (Boundaries box)

Ta meja nam pokaže veliko o geometriji obdelovanca hkrati pa nam služi tudi za

postavitev koordinatnega sistema oz ničelne točke

Obrisna meja (Silhouette boundary)

Že sama beseda pove da gre za obris oz mejo posameznih površin na modelu za

katere se pač odločimo da jih bomo obdelovali Postopek je tak da najprej potrdimo

model na modelu označimo površino za katero želimo narediti obris in potrdimo

ukaz SILHOUETTE BOUNDARY Rezultat je obris površine v ravnini x-y na neki

višini

Odkrivanje področij obdelave na horizontalnih površinah modela (Shallow

areas)

Ta funkcija je zelo priročna da odkrijemo področja obdelave ločeno na horizontalnih

in vertikalnih površinah modela To nam omogoča ločeno obdelavo sten in ravnih

površin S takim načinom dela prihranimo predvsem pri stroških rezilnega orodja

(ploščic) ter času obdelave

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

Varnostne meje določimo s pomočjo izbire operacij v katerih imamo funkcijo za definiranje

varnostnih mej kot je npr ikona CHECK Vse črte krivulje si moramo narisati vnaprej da jih

lahko kasneje določimo kot varnostne meje Uporablja se tudi funkcija OFFSET CURVE in

sicer označimo željeno krivuljo ter jo prestavimo v izbrano pozicijo Pogosto je v rabi tudi

funkcija TRANSFORM ki jo najdemo v zgornji orodni vrstici (Edit-Transform) Z njo lahko

kopiramo prestavljamo rotiramo premice modele točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

Obstaja torej več poti kako določiti varnostno mejo postopki se med seboj zelo

razlikujejo vedno pa izberemo najustreznejšo možnost

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

Odkrivanje področij obdelave za poljubno rezilno orodje (Cutter contact

areas)

Preden pričnemo z grobo obdelavo kosa lahko prihranimo veliko časa če odkrijemo

točno določeno področje kjer bo orodje obdelovalo To naredimo s funkcijo CUTTER

CONTACT AREAS

Operacija Core roughing passes

V tem primeru gre za grobo obdelavo kjer počistimo material v obliki horizontalnih

presekov od zunaj navznoter Je zelo primerna za obdelavo odprtih pestičev saj začne

za vsak nivo obdelave rezilno orodje obdelovati izven obdelovanca s čimer se

zmanjša obremenitev rezilnih ploščic

Operacija Area clearance passes

Tudi v tem primeru gre za grobo obdelavo pri kateri počistimo material v obliki

horizontalnih presekov Tokrat se rezilno orodje vkopava v surovec v obliki spirale

pri čemer je celoten cikel obdelave nekoliko hitrejši vendar se zaradi večje obrabe

rezalnih ploščic in posledično pogoste menjave le-teh čas obdelave nekoliko podaljša

Operacija Rest roughing

Ta sekvenca je nujno potrebna preden začnemo s polfino obdelavo Pri grobi obdelavi

se pojavijo zelo visoke stopnice med ploskvami (2ndash25 mm) katere bi hitro uničile

kroglična orodja zato jih je potrebno znižati na čim bolj konstanten dodatek po celotni

površini Tako kasneje tudi nimamo težav pri polfini obdelavi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

Gre za rezkanje ostankov po grobi obdelavi Te dobimo tako da najprej potrdimo

eno izmed sekvenc grobe obdelave in aktiviramo ukaz REST ROUGHING Vpišemo

s katerim orodjem bomo izvedli obdelavo ostankov in aktiviramo preračunavanje

Rezultat so poti katere je potrebno še povezati z jalovimi hodi (linkanje)

Operacija Horizontal area passes

V tem primeru gre za fino obdelavo horizontalnih površin predvsem s toričnimi

rezilnimi orodji V praksi je takšna obdelava zelo zaželena z vidika kakovosti in časa

obdelave

Operacija Perpendicular raster passes

Pri tej operaciji gre za fino in polfino obdelavo strmih sten kot so npr obdelave

Raster passes Ta obdelava jim je zelo podobna le da nam ob strmih stenah program

sam preračuna dodatno sekvenco in dodatne poti za lepšo površino

Operacija Radial passes

V tem primeru govorimo o radialni obdelavi ki pride v poštev predvsem pri vlečnih

vložkih da naredimo obdelavo v smeri vleka

Operacija Spiral passes

Gre za obdelavo v obliki spirale ki se uporablja za specifične kose v industriji

(lopatice rotorji hellip)

Operacija Along boundary

To je obdelava pri kateri potuje orodje po robu modela in riše sled glede na

predhodno določeno mejo Ta način se uporablja za zarisovanje sledi na obdelovancih

oz v orodjarstvu tudi za ˝lovljenje˝ ničelne točke na tistih obdelovancih na katerih

izvajamo dodelave in nimamo ustrezne konstrukcijske dokumentacije Prav tako jo

uporabljamo za razne napise ipd

Operacija Along curve passes

Gre za obdelavo po krivulji kjer lahko obdelujemo s korekcijo Tak način se koristi za

rezkanje sedežev s tolerančno mero kjer je potrebno več prehodov po isti poti da

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

pridemo do pravilne dimenzije (tolerančne mere) Ponavadi s to obdelavo obdelujemo

okvirje vložkov in tolerančne sedeže

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

Kreiranje operacij za 2D-programiranje Create operation

Izberemo peto ikono v zgornji orodni vrstici (Create operation) tako določimo v oknu

ki se nam odpre način obdelave (Subtype operacijo) S klikom na puščice izberemo

prej vnesene podatke (ime programa geometrijo ndash workpiece orodje metodo

rezkanja vpišemo ime oziroma naziv operacije) Naziv operacije naj bo razumljiv

tako da že iz njega razberemo kaj operacija pomeni V 2D-operacije lahko izbiramo

naslednje obdelave

Obdelava Face milling area

Uporabljamo jo za poravnavo ravnih ploskev ko moramo npr poravnati jekleno

ploščo

Obdelava Face milling

Uporaba te obdelave nam omogoča rezkanje ravnin otokov

Obdelava Face milling manual

Ta obdelava je skoraj enaka kot prejšnji dve vendar ima dodatno možnost da lahko

izbiramo način poti orodja

Obdelava Planar mill

Z njo lahko s pomočjo 2D-funkcije naredimo stopničaste stene ali poševne stene v

uporabi za grobo obdelavo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

Obdelava Planar profile

Omenjena obdelava nam je v pomoč da lahko s hitro funkcijo rezkamo po določeni

2D-obliki ali po določenem profilu

Obdelava Rough follow

Za izdelavo različnih utorov se večinoma poslužujemo te obdelave saj nam z

enakomernim čiščenjem dna rezkane površine naredi zadovoljivo kvaliteto površine

Obdelava Rough zigzag

To je obdelava s katero moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash neprekinjen rez

Obdelava Rough zig

S to obdelavo moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash prekinjen rez v eni smeri

Obdelava Cleanup corners

Kadar želimo počistiti vogale iz predhodne obdelave ki imajo radius R5 mi pa

potrebujemo radius R1 uporabimo to obdelavo

Obdelava Finish walls

Za dokončno oblikovanje stene uporabimo to obdelavo saj nam omogoča da je stena

obdelovanca kvalitetno obdelana

Obdelava Finish floor

Takšna obdelava je primerna za končno obdelavo ravnih površin

Za izbrano operacijo moramo v oknu operacije nastaviti še CONTROL POINTS

(nastavitev točke začetka obdelave) če nam po DEFAULTU ne ustreza Z izbiro metode

premikanja orodja (Method in Automatic) nastavimo pod kakšnimi pogoji naj se le-to

premika Pri funkciji nastavitve rezalnih parametrov CUTTING so nastavitve od operacije do

operacije različne in se spreminjajo za vsako metodo posebej zato moramo zelo dobro

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

poznati funkcije obdelav Za nastavitev obdelave v vogalih uporabimo funkcijo CORNER

Določiti moramo tudi ravnino na katero se mora orodje dvigovati za hitre gibe Nastavitev

pomikov opravimo s funkcijo FEED-RATES s funkcijo MACHINE pa opravimo nastavitve

stroja orodja kompenzacije te nastavitve so za vse operacije enake

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

Preračun ostankov obdelave od predhodnega rezilnega orodja

Strategija obdelave je takšna da navadno obdelujemo od večjega orodja k manjšemu Seveda

pa je potrebno vedno med eno in drugo obdelavo preračunati ostanke obdelave od

predhodnega orodja V ta namen poznamo dve funkciji in sicer Detect theoretical rest areas

in Detect rest areas V obeh primerih gre za isto stvar razlika je samo kdaj uporabiti prvo in

kdaj drugo Detect theoretical rest areas uporabimo če preračunavamo ostanke na

obdelovancih kateri so bili predhodno že narejeni na njih pa potrebujemo samo modifikacije

(spremembe) Primer Po nekem teoretičnem modelu se izdela vlečni vložek Sledi preizkus v

stiskalnici kjer se ugotovi da je potrebno npr povečati vlečne radiuse iz R3 v R5 V takem

primeru se preračuna samo teoretični ostanek od prehodnega orodja

Merjenje in analiziranje modelov

Zaželeno je da si pred pričetkom programiranja vzamemo nekaj trenutkov za analizo in

merjenje modela saj nam bo to v veliko pomoč pred definiranjem strategije obdelave

Merjenje radiusov poteka tako da najprej vklopimo žični model potrdimo funkcijo merjenja

radiusa in s klikom na radius izmerimo velikost le-tega Ostalo merjenje dolžinskih mer pa

naredimo tako da s kurzorjem dotaknemo željeno mesto na modelu v spodnji vrstici

programske maske pa se nam izpisujejo koordinate v prostoru (x y in z) Prav tako lahko

merimo poljubne dolžine tako da se s kurzorjem postavimo na poljuben rob pritisnemo ctrl +

desna tipka na miški in vlečemo miško Ob kurzorju se nam vleče puščica z mero

Najenostavneje se kolizije rešimo na ta način da si ob definiranju rezilnega orodja ob vnosu

osnovnih parametrov (premera in dolžine) vrišemo še držalo orodja katerega nam program ob

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

preračunavanju sekvenc tudi upošteva Če pravilno vrišemo orodje in držalo praviloma do

trka ne more priti

Urejevanje poti obdelovanja

Ko preračunamo sekvence se nam prikažejo poti obdelave katere je mogoče pred

povezovanjem (linkanjem) tudi brisati Ta dobrodošla funkcija nam omogoča brisanje tistih

poti za katere vemo da jih ne potrebujemo in da nam bodo podaljšale čas izdelave To

storimo na sledeči način

model s preračunanimi potmi postavimo v tisti položaj v katerem bomo

ustrezno brisali dele poti

izdelamo ročno mejo (Boundaries) v tistem pogledu v katerem želimo rezati

poti

potrdimo mejo in preračunano sekvenco pritisnemo desno tipko na miški in

povemo ali hočemo brisati poti znotraj meje ki smo jo narisali ali izven nje

sledi še povezovanje (linkanje) editiranih poti

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

V vsakem oknu za kreiranje operacij imamo spodaj funkcijo TOOL PATH Z njo nastavljamo

barve črte poti orodja pri prikazu na zaslonu in verifikaciji poti Po nastavitvah vseh

parametrov s klikom na ikono sprožimo izračun poti orodja Verifikacijo narejene poti lahko

izbiramo na več načinov najboljši je tisti ko nam simulacija prikaže ostanke obdelave Če je

pot orodja pravilno izbrana se v navigatorju pod PATH prikaže zelena kljukica ki pomeni da

je pot orodja pravilno izračunana

Merjenje in analiziranje modelov

V orodni vrstici imamo ikono kot prikaz slike merila Tako merimo vse funkcije kot so

razdalje premeri radiusi kotnost centričnost in sicer se postavimo na željeno pozicijo

krajišča stečišča polmera točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

513 Primerjava z vidika programiranja

Danes nam veliki CADCAM-sistemi (Catia Unigraphics ProE hellip) ponujajo CAM-sisteme

za katere zatrjujejo da so najboljši Najpogosteje se uporabniki srečajo z velikim sistemom

šele na začetnih izobraževanjih vodenih s strani programskih hiš ki ponujajo predvsem

teoretično uporabo sekvenc Ko gremo s tem znanjem v praktično uporabo (na stroju)

pogosto ugotovimo da moramo v ponujenih menijih vse preveč nastavljati obrobne

parametre ki pa so v programu DEPOCAM 6 že nastavljeni na optimalne vrednosti v UGS

NX4 pa te možnosti ni To je razlog da so začetne obdelave na stroju navadno prava

polomija Pri programu DEPOCAM 6 so že v začetni fazi vsi parametri nastavljeni na

optimum tako so gibi orodij bolj prilagojeni naši obdelavi s čimer dosežemo manjšo izgubo

časa in manjšo obrabo orodja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Za praktičen primer bomo vzeli segment narisanega 3D-orodja in ga primerjali s programoma

DEPOCAM 6 in UGS NX4 Obdelava obdelovanca orodja bo potekala s postopkom čelnega

frezanja s 3-osnim CNC-strojem Kakšen stroj bomo uporabljali nastavimo v meniju pri

programu UGS NX4 DEPOCAM 6 Da bodo parametri primerjave enakovredni oz realni

bomo vzeli enake parametre obdelave frezanja

V naslednjih korakih bomo primerjali samo funkcije za programiranje časovne izdelave

simulacije obdelave v tem primeru v 2D in 3D ter primerjali potrebne funkcije da bomo

prišli do končnega rezultata kako dolgo bomo izdelek delali na CNC-stroju (časovni

parameter)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

Časovna primerjava 2D-simulacije

Pri enakih parametrih izdelujemo luknje v 2D z orodjem 20R2 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 3978 časa več kot z DEPOCAM 6 (slika 53 slika 54) Ob uporabi

dvojedrnega procesorja in delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom

DEPOCAM 6 v eni uri in 43 minutah s programom UGS NX4 pa šele v treh urah in 27

minutah

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 43 -

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Časovna primerjava 3D-simulacije

Pri enakih parametrih opravimo grobo frezanje v 3D z orodjem 52R3 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 4566 časa več kot z DEPOCAM 6 Ob uporabi dvojedrnega procesorja in

delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom DEPOCAM 6 v 14 urah in 43

minutah s programom UGS NX4 pa šele v 31 urah in 13 minutah (slika 55 slika 56 slika)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 44 -

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 45 -

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

PROGRAM LASTNOSTI

DEPOCAM 6 UGS NX4

Popolnost funkcij enostavna uporaba z že vpisanimi parametri

preveliko število funkcij (nepopolno dodelane)

Uporabniška prijaznost lepo pregledano nasičenost z ikonamifunkcijami

Časovna zahtevnost enostavno učenje za 3-osne stroje

zelo kompleksen program za katerega potrebujemo vsaj

osnovno šolanje

Kakovost programa hitro delovanje z zelo redkimi napakami pri izračunih poti

orodja

pogoste napake pri izračunu poti orodja ter dolg čas

izračuna

Razširljivost dokup dodatnih funkcij za 3+2-osno programiranje

dokup paketov CAM CAD CAE

Odprtost programa zaradi enostavnosti zelo odprt zapleten delno odprt odprt z vidika nadgradnje

Finančni vložek približno 12000 euro približno 5640 euro

Možnosti dogradnjepostprocesorjev za

krmilje CNC-strojev

zajema 20 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

zajema 100 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

Arhiv orodij možnost arhiviranja parametrov orodij

nima možnosti arhiviranja parametrov orodij

Čas izdelave izračuna poti orodja

hitra počasna

Čas izobraževanja 40 ur 4 x 40 ur

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 46 -

Popolnost funkcij se v obeh programih odraža v različnih smereh ndash DEPOCAM 6 s svojo

enostavnostjo ne preobremeni uporabnika Funkcije so tudi grafično zelo nazorno prikazane

in enostavne za uporabo saj je potrebno vpisati le malo parametrov Moteče pa je lahko to da

se nam vsakič ko spremenimo kakšen parameter ustvari kopija le-tega npr če prestavimo

koordinatni sistem se nam kopira 3D-model Če nismo pozorni in ne izbrišemo predhodnega

lahko programiramo model v napačnem koordinatnem sistemu

Pri UGS NX4 pa imamo na voljo ogromno število funkcij ki so grafično zelo

izpopolnjene vendar moramo vse parametre vsakič ponovno vpisati Pojavljajo se tudi napake

funkcij ko moramo nprza potrditev klikniti BACK namesto običajnega OK (funkcija

transform - kopiranje) Takšne sicer malenkosti pa lahko imajo velik začetni vpliv na

uporabnika saj smo z nepopolnostjo funkcij v položaju zmedenosti Ima pa ta program to

dobro lastnost da je ob vsaki funkciji slikovna obrazložitev vpisanega parametra

Uporabniška prijaznost je poudarjena v programu DEPOCAM 6 kjer imamo manjše

število funkcij v zelo lepem preglednem načinu orodnih vrstic Manjka mogoče samo to da

bi se ob izbiri obdelave pojavili slikovni prikazi kaj katera funkcija pomeni Vsekakor lahko s

tem programom hitro določimo operacijo obdelave z majhnim številom vpisov parametrov v

njihova polja saj so ob nakup paketa že vpisani najbolj idealni parametri

Pri programu UGS NX4 pa uporabnika z izdelavo grafike ikon presenetita videz in nazorni

prikaz slik raznih obdelav moteče pa je nenehno vpisovanje parametrov v veliko število polj

za določevanje rezalnih orodnih parametrov Preveč funkcij povzroči zmedenost uporabnika

sploh zato ker nekaterih sploh ne uporabljamo

Časovna zahtevnost je manjša pri DEPOCAM 6 saj je program hitro učeč in sicer na 40-

urnem tečaju organiziranem pri zastopniku programske opreme

UGS NX4 pa zahteva zaradi svoje obširnosti precej več časa za učenje programiranja

CNC-strojev predviden je začetni tečaj 4 x 40 ur ki ga organizira zastopnik v Sloveniji

Odprtost programa si DEPOCAM 6 ustvarja s preprosto uporabo vendar je glede

nadgradnje z vidika funkcij nekoliko zaprt ampak moramo razumeti da gre za specifični

program

UGS NX4 pa je delno odprt zaradi svoje zapletenosti je pa zelo odprt za nadgradnjo z

drugimi programskimi paketi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 47 -

Finančni vložek ob nakup predstavlja veliko breme za podjetje še posebej če to ni veliko

Tako stane osnovni paket DEPOCAM 6 približno 12000 euro UGS NX4 pa je cenejši in stane

približno 5640 euro

Možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev imata oba programa pri

čemer upoštevamo da ima DEPOCAM 6 v osnovi 20 postprocesorjev in možnost nadgradnje

s plačilom UGS NX4 pa ima v osnovnem paketu 100 postprocesorjev in možnost nadgradnje

v željen postprocesor

Arhiv orodij ima DEPOCAM 6 in sicer z vpisanimi vsemi parametri (radij dolžina orodja

premer radij konice orodja itd) UGS NX4 pa takšnega arhiva orodij nima

Čas izdelave izračuna poti orodja je pri DEPOCAM 6 kratek še posebej pri 3D-

programiranju UGS NX4 pa ima do 50 daljši čas izračuna poti orodja v primerjavi z

DEPOCAM 6

Čas izobraževanja je pri DEPOCAM 6 zaradi večje prijaznosti do uporabnika krajši (40-urni

tečaj) medtem ko UGS NX4 zaradi obsežnosti od uporabnika zahteva več časa za osvojitev

osnovnih znanj programiranja (4 x 40-urni tečaj) in nadgradnje znanja (3 x 40-urni tečaj)

62 Ugotovitve

S praktičnim primerom in z opisom nekaj osnovnih funkcij smo primerjali dva programa za

CNC-programiranje CNC-strojev z ugotovitvijo da se med seboj precej razlikujeta že v

samem delovnem okolju in vse do programiranja z različnimi funkcijami

DEPOCAM 6 je precej primernejši za podjetja ki izdelujejo orodja v obratih z več CNC-

stroji kot pa za majhno podjetje z enim ali dvema strojema saj je finančni vložek 52 večji

kot pri programu UGS NX4 S tega vidika je UGS NX4 veliko boljši za majhna podjetja

prototipne oddelke kjer nimamo oddelka konstrukcije S takšnim paketom lahko narišemo

sprogramiramo analiziramo obdelovanec z manjšim finančnim vložkom ndash vse naredimo z

enim programom CAD CAM V zakup seveda jemljemo določene pomanjkljivosti tega

programa kot so čas izdelave programa čas izdelave na CNC-stroju večja obraba orodij

Vsak uporabnik se mora seveda vprašati kakšna bo namembnost programiranja ter koliko

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 48 -

časa bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi

slabo izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški opreme

Iz povedanega sledi da včasih z nakupom nepravilne (cenejše) programske opreme

izgubimo preveč časa in denarja zato je zelo pomembno preizkusiti in preučiti namembnost

programa ndash za kaj ga bomo uporabljali (orodjarstvo serijska proizvodnja hellip) saj s pravo

odločitvijo olajšamo delo uporabnikom in privarčujemo denar

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 49 -

7 SKLEP

Danes postaja tehnologija CNC-strojev s hitro rastjo vedno bolj kompleksnih obdelovancev

vse bolj zapletena zato je nujno razvijati različne primere metodologij z vsemi segmenti

ustvarjanja in prenosa informacij

Na podlagi zgodovinskih dejstev vidimo da je prišlo od sredine 50-tih let prejšnjega

stoletja do ogromnega porasta CNC-strojev Sama oblika in prenos NC-podatkov se bosta

morala spremeniti saj v takšni obliki ne zadovoljujeta več natančnosti NC-zapisa Vse

smernice potekajo k povezovanju strojev v sinhronizirana omrežja z vmesniki ki skrbijo da

pri prenosih podatkov ne prihaja do izgube informacij Spremembe se vršijo tudi v nenehni

izboljšavi postprocesorjev ki lahko s svojo zanesljivostjo generirajo podatke o gibanju osi s

pretvorbo v standardni zapis CNC-kode CNC-zapis ima vpliv na samo premikanje osi stroja

in z dobrim zapisom (postprocesiranjem) ki zajema bolj natančne parametre funkcij dobimo

boljšo kvaliteto krivulj z bolj nadzorovanimi delovnimi gibi

Ena takšnih metodologij je STEP-tehnologija ki prinaša nove prijeme pri reševanju

takšnih problemov in pomeni prihodnost nadgradnje sedanje metodologije Seveda pa

predstavlja za podjetja največji strošek programska oprema CNC-programiranja Da izberemo

najboljši programski paket se moramo ravnati po določenih kriterijih s katerimi zadovoljimo

potrebe proizvodnje CNC-strojev

Z opravljeno primerjavo dveh programov za CNC-programiranje (DEPOCAM 6 in UGS

NX4) smo spoznali različnost njunih funkcij delovnega okolja prijaznosti do uporabnika ter

zahtevnosti programske opreme Preizkusili smo tudi kakšna sta časa obdelave pri enakih

rezalnih parametrih Zaključimo lahko da sta programa različna že v samem konceptu

nastanka kjer je DEPOCAM 6 veliko bolj specifičen s svojo enostavnostjo kot programski

paket UGS NX4 Podjetje kot je Depo ponuja celovit paket stroja rezalnih orodij

programske opreme in nudi razvojno usmerjenost pri kateri ob preizkušanju svojih rezalnih

orodij dopolnjujejo programsko opremo z optimalnimi parametri poti in rezalnih sekvenc

parametrov Temu nasproti stoji cenovno zelo ugoden program UGS NX4 ki nam omogoča

popravljanje in modeliranje obdelovanca sta pa časa izdelave programa in izdelave

obdelovanca CNC-programa daljša za približno 40

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 50 -

S tem diplomskim delom smo želeli med drugim opozoriti da je še kako pomembno

katero programsko opremo bomo kupili kakšna bo namembnost programiranja koliko časa

bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi slabo

izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški ob dokupu opreme Z ozaveščenim

nakupom programskega paketa lahko namreč privarčujemo ogromno denarja in časa podjetju

saj lahko že s preprosto primerjavo programske opreme ugotovimo kateri programski paket je

za naše podjetje najboljši

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 51 -

8 VIRI

[1] Balič Jože CADCAM postopki univerzitetni učbenik Maribor Fakulteta za

strojništvo 2002

[2] Kraut Bojan Krautov strojniški priročnik 14 slovenska izdaja izdajo pripravila Jože

Puhar Jože Stropnik Ljubljana Littera picta 2003

[3] Ren Zoran Škerget Leopold Hriberšek Matjaž Kuhn Guumlnther (ur) Advanced

computational engineering mechanics proceedings of the 1 Workshop Maribor

Slovenia October 9-112003 Maribor Faculty of Mechanical Engineering 2003

[4] Strojnotehnološki priročnik 7 izdaja Ljubljana Tehniška založba Slovenije 1998

[5] Balič Jože Mikložič Andrej Kovačič Marjan Automatic generation of NC program

V Katalinić B (ur) DAAAM International scientific book 2003 Vienna DAAAM

International 2003

[6] Engineers Toolbox The advanced online resource for engineering calculations and

reference [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpwwwengineerstoolboxcom [452009]

[7] Breznikar Igor Računalniško podprto programiranje v orodjarni s sistemom Depocam

seminarska naloga Maribor Fakulteta za strojništvo 2008

[8] STEP-NC Hlebanja Gorazd [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

wwwsteptoolscomlibrarystepnc [452009]

[9] Seminarska NC-stroji Univerza za strojništvo Maribor [svetovni splet] Engrasp Inc

Dostopno na WWW httpmajauni-mbsisloseminarskeNC-

strojiDodatnoZgodovinski20pregledhtm [652009]

[10] NC-Graphics Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiNC Graphics [852009]

[11] UGS NX Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiUGS_NX [1252009]

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 52 -

9 PRILOGE

Življenjepis

Osebni podatki

Ime in priimek Primož Koležnik

Datum rojstva 12 12 1978

Državljanstvo Slovensko

Naslov Andraž nad Polzelo 87e 3313 Polzela

12121978 Rojen v Slovenj Gradcu

1998-1999 Zaključena Osnovna šola Radlje ob Dravi

1999 Vpis v Srednjo strojna šola v Mariboru smer strojni tehnik

2001 Prva zaposlitev Gorenje dd in delo v oddelku preoblikovanje pločevine linija

za izdelavo pločevinastih vrat ohišji tovarna hladilne tehnike

2003 Vpis na fakulteto za strojništvo v Mariboru Visoko šolski program smer

proizvodnjo strojništvo izredno

2003 -

2004

Zadolžitev dela tehnika proizvodnje toplotno izoliranje vrat in ohišji v programu

hladilne tehnike

2005 -

2006

Statistični pregled aparatov v programu hladilne tehnike službe zagotavljanje

kakovosti

2006 - Dela v obratni merilnici službe zagotavljanje kakovosti hladilne tehnike

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 53 -

2007

2007- 2008 Delo v proizvodnji mojster linije za prevzemanje končnih aparatov

2008

2009

Delo v prototipni CNC programiranje in operater na CNC stroju

Delo v Gorenje Orodjarna programer in oparater CNC frezalnih strojev

Prosti čas

Pohodništvo

Kolesarjenje

Obnavljanje starodobnikov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Primož KOLEŽNIK

Maribor junij 2009

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

KAZALO vsebine

1 1 UVOD

3 21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

9 23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

10 24 Adaptivno krmiljenje (AC)

11 25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

11 26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

15 3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

16 32 STEP-proizvodnja

17 33 Informacijski model

17 34 Lastnosti STEP-NC

18 35 Sedanji problemi

20 36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

21 37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

21 38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

22 4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

22 41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

23 42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

24 43 Delovno okolje DEPOCAM 6

25 44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

27 45 Delovno okolje UGS NX4

28 51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

30 53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

30 54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

31 55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

33 57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

34 58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

35 59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

37 510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

40 512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

41 513 Primerjava z vidika programiranja

45 6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

47 62 Ugotovitve

49 7 SKLEP

51 8 VIRI

52 9 PRILOGE

KAZALO SLIK

2 Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

3 Slika 22 Prvi računalniki

5 Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

9 Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

11 Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

12 Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

13 Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

14 Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

16 Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

17 Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

18 Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

19 Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

20 Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

25 Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

27 Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

28 Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

29 Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

42 Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

43 Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

44 Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

44 Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

45 Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

1 UVOD

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Slika 22 Prvi računalniki

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

image5emf

1920193019401950196019701980ČAS NASTANKATEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNEPRODUKCIJSKEAVTOMATI

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

image8emf

0204060801001201960196219641966196819701972197419761978198019821984198619881990RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVITRANZISTORKSA TEHNIKATEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJINEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

image9emf

020406080100196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

image10emf

MasovnaSerijskaIndividualnaMaloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

33 Informacijski model

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

35 Sedanji problemi

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

45 Delovno okolje UGS NX4

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

56 Priprava površin s programom UGS NX4

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

513 Primerjava z vidika programiranja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

62 Ugotovitve

7 SKLEP

8 VIRI

9 PRILOGE

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip13

13

Opravilna vrstica za izbiro obdelovalnih operacij13

13

Opravilna vrstica za izbiro različnih pogledov modela13

13

Osnovna opravilna vrstica - zavesni meni13

13

Stroju specifični program komponente s podatki o gibanju osi ki ga generira postprocesor13

Dobavitelj specifične razrešitve originalnega standarda13

Samo primitivni gibalni in priklopni ukazi 13

Ni standardiziranega podatkovnega formata za procesiranje krivulj in softiciranih NC-tehnologij13

13

N05 G5413

N10 G00 Z1000013

N15 G91 G0 Z20013

N20 T5 D1 WW13

N30 G90 M513

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z500013

N45 M0813

N50 S318300013

N55 M0313

N60 F147700013

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z500013

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-050013

13

13

Idealen za papirni trak13

13

STEP-NC nadomešča G-kodo z bogatim integriranim podatkovnim formatom13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝13

13

Prikaz procesiranja programa - proces Manager13

13

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode13

13

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni13

13

Postavitev koordinatnega sistema13

13

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝ s katerimi opravljamo vse pomembne funkcije13

13

Funkcije za določevanje varnostnih mej13

13

Pregled postprocesiranja operacij13

13

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D13

13

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja13

13

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij13

13

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

STROŠKI STROJNE OPREME13

13

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME13

13

13

13

_1306048306xls

Grafikon1

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI
TRANZISTORKSA TEHNIKA
TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ
INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)
MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)
VLSI TEHNIKA (CNC 3)
SMD TEHNIKA
11
105
1
095
092
1
09
092
084
076
058
075
05
06
042
05
04
045
075
04
06
035
05
032
04
03
035
035
025
03
025
027
02
025
015
012
01
012
01
008
006
005
005
002
005
002
002
002
002

List1

_1306732452xls

Grafikon1

STROŠKI STROJNE OPREME
STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
5
95
5
95
7
95
10
90
15
85
20
80
27
70
35
60
45
55
55
45
60
35
70
27
80
20
85
15
90
10
95
7
95
5
95
5

List1

_1306415502xls

Grafikon1

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
5
20
75
50

List1

_1306047891xls

Grafikon1

UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE
AVTOMATI
TEHNOLOŠKI NIVO
ČAS NASTANKA
RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA
1940
1950
1955
1960
1964
1967
1970
1974
1975
1976

List1

KONVENC NC AC CNC DNC
UNIVERZALNE 1940
PRODUKCIJSKE 1950
AVTOMATI 1955
OD TOČKE DO TOČKE 1960
PO KONTURI 1964
OBDELOVALNI CENTRI 1967
ADAPTIVNO KRMILJE 1970
CNC 1974
DNC 1975
POS 1976
UNIVERZALNE UNIVERZALNE UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE
AVTOMATI AVTOMATI AVTOMATI
OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE
PO KONTURI PO KONTURI PO KONTURI
OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI
ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE
CNC CNC CNC
DNC DNC DNC
POS POS POS
Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
Masovna 5
Serijska 20
Individualna 75
Maloserijska 50
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
Masovna
Serijska
Individualna
Maloserijska
STROŠKI STROJNE OPREME STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
1967 5 95
1968 5 95
1969 7 95
1970 10 90
1971 15 85
1972 20 80
1973 27 70
1974 35 60
1975 45 55
1976 55 45
1977 60 35
1978 70 27
1979 80 20
1980 85 15
1981 90 10
1982 95 7
1983 95 5
1984 95 5
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
1967 1967
1968 1968
1969 1969
1970 1970
1971 1971
1972 1972
1973 1973
1974 1974
1975 1975
1976 1976
1977 1977
1978 1978
1979 1979
1980 1980
1981 1981
1982 1982
1983 1983
1984 1984
RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI TRANZISTORKSA TEHNIKA TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1) MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2) VLSI TEHNIKA (CNC 3) SMD TEHNIKA
1960 110
1961 105
1962 100
1963 95
1964 92 100
1965 90 92
1966 84
1967 76
1968 58 75
1969 50 60
1970 42 50
1971 40 45 75
1972 40 60
1973 35 50
1974 32 40
1975 30 35 35
1976 25 30 25
1977 27 20
1978 25 15
1979 12
1980 10
1981 12
1982 10
1983 8
1984 6
1985 5
1986 5 2
1987 5 2
1988 2
1989 2
1990 2
1960 1960 1960 1960 1960 1960 1960
1961 1961 1961 1961 1961 1961 1961
1962 1962 1962 1962 1962 1962 1962
1963 1963 1963 1963 1963 1963 1963
1964 1964 1964 1964 1964 1964 1964
1965 1965 1965 1965 1965 1965 1965
1966 1966 1966 1966 1966 1966 1966
1967 1967 1967 1967 1967 1967 1967
1968 1968 1968 1968 1968 1968 1968
1969 1969 1969 1969 1969 1969 1969
1970 1970 1970 1970 1970 1970 1970
1971 1971 1971 1971 1971 1971 1971
1972 1972 1972 1972 1972 1972 1972
1973 1973 1973 1973 1973 1973 1973
1974 1974 1974 1974 1974 1974 1974
1975 1975 1975 1975 1975 1975 1975
1976 1976 1976 1976 1976 1976 1976
1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977
1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978
1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979
1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980
1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981
1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982
1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983
1984 1984 1984 1984 1984 1984 1984
1985 1985 1985 1985 1985 1985 1985
1986 1986 1986 1986 1986 1986 1986
1987 1987 1987 1987 1987 1987 1987
1988 1988 1988 1988 1988 1988 1988
1989 1989 1989 1989 1989 1989 1989
1990 1990 1990 1990 1990 1990 1990

I Z J A V A

Podpisani Primož Koležnik izjavljam da

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr prof

dr Mirana BREZOČNIKA in somentorstvom red prof dr Jožeta BALIČA

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru

Maribor 27 5 2009 Podpis ______________________

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- II -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr prof dr Miranu

Brezočniku in somentorju red prof dr Jožetu Baliču

za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela

Zahvaljujem se tudi Gorenju dd za omogočen dostop

do podatkov

Posebna zahvala velja družini ki me je spremljala pri

študiju in mi nudila moralno podporo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- III -

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Ključne besede CNC-stroji CNC-programiranje NC-program STEP-NC študij

primerov DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Povzetek

V diplomskem delu smo najprej povzeli zgodovinski razvoj NC-tehnologije in navedli

sodobne trende na tem področju Nekoliko podrobneje smo se posvetili STEP-NC

metodologij Jedro naloge je posvečeno primerjalni študiji med programoma DEPOCAM 6 in

UGS NX4 za NC-programiranje Vpeljali smo različne kriterije primerjave programa pa smo

primerjali tudi na osnovi izvedbe praktičnih primerov

Ugotovili smo da se programa precej razlikujeta zato je bilo tudi pričakovati velik razkorak

časa izdelave med dvema operacijama z istimi rezalnimi parametri Ugotovili smo da je

programski paket DEPOCAM 6 veliko boljši pri časovni primerjavi ker je specializiran

program za programiranje CNC strojev vendar z njim ne moremo narisati ali popravljati 3D-

risb Po drugi strani pa je paket UGS NX4 splošen paket za 3D-risanje in analiziranje

simuliranje različnih obremenitev na obdelovancu zato je primeren za prototipne delavnice

kjer lahko obdelovanec nenehno spreminjamo in dograjujemo Takšen paket je dobrodošel

tam kjer so operater programer in konstrukter na enem delovnem mestu

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IV -

COMPARISON BETWEEN DEPOCAM END UGS NX4

PROGRAMS FOR PROGRAMMING OF CNC-MACHINES

Key words CNC-machines CNC programming NC-program STEP-NC case studies

DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Abstract

In this thesis we summarized the development of NC-technology throughout the history and

stated modern trends of this area STEP-NC technology was discussed in more detail The

main part of the thesis includes the comparison of DEPOCAM 6 and UGS NX4 programmes

for programming We initiated different criteria of comparison and compared the programmes

in two practical cases

The important realization was that the two types of software are very different therefore a

large difference in production time was expected We established that the DEPOCAM 6

software is much better in production time as it is specialised for programming CNC- sided

moulding machines however it cannot be used for drawing or editing 3D pictures On the

other hand this software is appropriate for programming CNC machines UGD NX4 as

mechanical system enables general usage of 3D drawing and analysing simulating different

pressure on the product during process therefore ii is appropriate for prototype workshops

where the product can be changed during the process at any time Such package is appreciated

where the operator the programmer and the constructor are working together

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- V -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD1

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE 2

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije3

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji8

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati 9

24 Adaptivno krmiljenje (AC)10

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)11

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko11

27 Prihodnost razvoja 13

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE 15

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC 15

32 STEP-proizvodnja 16

33 Informacijski model 17

34 Lastnosti STEP-NC17

35 Sedanji problemi 18

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije 20

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje21

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje 21

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA

PROGRAMIRANJE NC-STROJEV 22

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev22

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6 23

43 Delovno okolje DEPOCAM 624

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX425

45 Delovno okolje UGS NX427

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VI -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6

IN UGS NX4 28

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX428

52 Uvoz modela ndash primerjava 29

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 630

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4 30

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6 31

56 Priprava površin s programom UGS NX4 32

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6 33

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX434

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6 35

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4 37

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6 39

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4 40

513 Primerjava z vidika programiranja 41

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4 41

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA45

61 Kriteriji primerjave 45

62 Ugotovitve 47

7 SKLEP 49

8 VIRI51

9 PRILOGE 52

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VII -

KAZALO SLIK

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak2Slika 22 Prvi računalniki 3Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj5Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika 9Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem11Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent12Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme 13Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji14Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema 16Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije 17Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent 18Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC 19Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC 20Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 625Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4 27Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 628Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4 29Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6 42Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX443Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6 44Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4 44Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov 45

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VIII -

UPORABLJENE KRATICE

AAM (Application Activity Model) Model področja

aktivnosti

AIC (Application Interpreted Constructs) Deljivi resursi

AIM (Application Interpreted Model) Aplikacijski

interpretirani model

AP (Applicatin Protocol) Aplikacijski protokol

API (Application Programming Interface) Aplikacijski programski

˝interfejs˝

CAD (Computer Aided Design) Računalniško podprte

oblikovanje

CAE (Computer Aided Engineering) Računalniško podprte

tehnične analize

CAM (Computer Aided Manufacturing) Računalniško podprta

proizvodnja

CAPP (Computer Aided Process Planning) Računalniško podprto

načrtovanje procesa

CNC (Computer Numerical Control) Računalniško numerično

krmilje

NC (Numerical Control) Numerično krmiljenje

DNC (Direct Numerical Control) Neposredno numerično

krmiljenje

ADNC (Application Direct Numerical Control) Aplikacijsko neposredno

numerično krmilje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IX -

CAID (Centre of Applied Industrial Design) Center za dizajn

PMI (Product and Manufacturing Information) Produktni in proizvodni

podatki

PDM (Pruduct Data Management) Upravljanje s podatki v

proizvodnji

PLM (Product Lifecycle Management) Računalniško podprt

sistem za spremljanje

razvojnega cikla izdelka

IGES (Initial Graphics Exchange Standard) Standard za razumevanje

proizvodnje

ISO (International Organization for

Standardization)

Mednarodna

organizacija za

standardizacijo

STEP-NC (STEP Numeric Control) Razširjeni STEP

standard za NC-stroje

STEP (Standard for the Exchange of Product Model

Data)

Standard za razumevanje

podatkov proizvodnje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

V začetku diplomskega dela bomo predstavili zgodovino nastanka CNC-tehnologije in

prihodnost nekaterih metodologij zapisa CNC-programa s STEP-tehnologijo Na to bomo

izvedli primerjavo med programoma za CNC-programiranje strojev DEPOCAM 6 in UGS

NX4 ter primerjali nekatere osnovne funkcije obdelav s programoma Izvedli bomo tudi

primerjavo časa izdelave obdelovanca v programskem okolju Za to primerjavo bomo vnašali

v oba programa enake parametre odrezavanja pomike enako število obratov parametre

orodja in ugotavljali kakšen je čas operacij 2D in 3D med programoma Vršili bomo

primerjavo med programoma z vidika

finančnega vložka

popolnosti funkcij

uporabniške prijaznosti

časovne zahtevnosti

možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev

arhiviranja orodij

časa izobraževanja

časa izdelave izračunov poti orodja

Za primerjanje programske opreme smo se odločili da bi ugotovili katere so dobre in

slabe strani programov in kako lahko določimo področje uporabe v proizvodnji Z vidika

primerjave je glede CNC-programske opreme napisanega premalo da bi ob nakupu takšne

opreme lahko primerjali lastnosti med programi in opravili najboljšo izbiro Veliko podjetij se

ob nakupu programske opreme odloči napačno ker se izbere programska oprema ki ne

dosega optimalnih rezultatov na strojih v določeni proizvodnji (orodjarstvo serijska

proizvodnja) S takšnimi odločitvami podjetja izgubijo finančna sredstva in tudi

konkurenčnosti proti drugim podjetjim

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Želji po napredku ki je prisotna v slehernem od nas ves čas botrujejo okoliščine ki jo

vzpodbujajo in včasih tudi usmerjajo Tako lahko le za redke izume trdimo da so plod

popolnoma neodvisne ideje V večini primerov so to izsledki temeljnih znanstvenih disciplin

kot sta matematika in fizika Na področju aplikativnih znanosti pa so izumi večinoma

pogojeni z razvojem tehnike in znanosti nasploh To še posebej velja za razvoj obdelovalnih

strojev kjer zgodovino poleg temeljnih znanosti krojijo še mnogi družbeni dejavniki ter

trenutne potrebe trga

Tako je prvi NC-stroj nastal zaradi potreb vojaške industrije ki je potrebovala orodje za

izdelavo vse zahtevnejših letal in letalskih pogonov Seveda bi si ta industrija podobne stroje

želela že prej vendar zanje čas še ni ˝dozorel˝ Pred njimi so morali nastati nekateri izumi in

ideje ki so ustvarili podlago in sprožili željo po izdelavi raquoSistema za neposredno krmiljenje

položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda računskega strojalaquo kot se je glasil opis

naročila projekta ameriške vojske ki ga je prevzel John Parsons na MIT in ga danes štejemo

za izumitelja NC-stroja

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Idejo o krmiljenju naprav po vnaprej določenem scenariju lahko zasledimo že v 14 stoletju

ko so zvonove krmilili s posebnimi bodičastimi valji in na ta način dobili želeno ˝melodijo˝

ki se je lahko večkrat ponovila Razvoj sistema numerično vodenih obdelovalnih strojev je s

podobnimi izumi v tesni zvezi na njegov nastanek in nezadržni razcvet pa močno vpliva

razvoj elektronike in računalniške tehnike

V nadaljevanju je podanih nekaj ključnih zgodovinskih mejnikov razvoja krmilne tehnike

in numerično krmiljenih strojev

1808 je Joseph M Jacquard uporabil pločevinaste kartice z luknjicami za krmiljenje

tkalskih strojev in tako iznašel prenosljiv nosilec podatkov

1863 je M Fourneaux patentiral avtomatski klavir znan pod imenom Pianola Srce

klavirja je poleg običajnih klavirskih sestavnih delov vsebovalo približno 30 cm širok

papirnat trak z luknjicami (slika 21) skozi katere je stisnjen zrak krmilil mehanično

tipkovnico in igral melodije kodirane na papirnatem traku To metodo so nato

razvijali da je bilo mogoče regulirati tudi zvok jakost ter hitrost igranja kar je

omogočilo precej natančno izvedbo klavirskih skladb

Slika 22 Prvi računalniki

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

1938 je Claude E Shannon med pripravo svoje doktorske naloge na Massachusetts

Institute of technology (MIT) prišel do spoznanja da sta avtomatski preračun ter

prenos podatkov mogoča samo v dvojiški obliki in ob uporabi Boolove algebre ter da

so elektronska stikala edine praktično uporabne komponente za ta namen

1946 sta dr John W Mauchly in dr J Presper Eckert izdelala in dobavila ameriški

vojski prvi digitalni računalnik Eniac (slika 22)

1949ndash1952 je John Parsons v okviru MIT po naročilu ameriških letalskih sil razvil

˝Sistem za neposredno krmiljenje položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda

računskega stroja˝ in kot dokaz o delovanju oblikoval izdelek Parsons je s svojim

projektom podal štiri ključna izhodišča za nadaljnji razvoj ideje o numeričnem

krmiljenju

o izračunana pot orodja se hrani na luknjani kartici

o luknjane kartice se na stroju avtomatično berejo

o kontrolira se gibanje orodja

o na osnovi teh podatkov se opravlja gibanje po koordinatnih poteh s servomotorji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

1952 je pričel na MIT delovati prvi numerično krmiljeni obdelovalni stroj z imenom

Cincinnati Hydrotel z navpičnim vretenom Krmilje je bilo izvedeno z elektronkami

omogočalo je hkratno premikanje treh osi (3D-linearna interpolacija) in dobivalo

podatke preko dvojiško kodiranih luknjanih trakov (slika 23) S temi stroji je bilo

možno izdelati vedno zahtevnejše integralne dele za potrebe letalske industrije Šlo je

za izdelke ki jih je bilo možno natančno opisati z malo matematičnimi podatki vendar

zelo težko ročno izdelati

1954 odkupi podjetje Bendix Parsonsove patentne pravice in proizvede prvi

industrijsko izdelan NC-stroj prav tako z uporabo elektronk

1957 postavijo ameriške letalske sile (US Air Force) prve NC-rezkalne stroje v svoje

delavnice

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

1958 je bil predstavljen prvi programski jezik s simboli imenovan APT in sicer v

povezavi z računalnikom IBM 704 Pomeni začetek strojnega programiranja

1960 predstavijo nemški proizvajalci na sejmu v Hannovru svoje prve NC-stroje Za

numerična krmilja pričnejo v tem letu uporabljati tranzistorska vezja

1963 je bil izdelan prvi specialni NC-stroj

1965 iznajdejo avtomatični izmenjevalnik orodja

1968 postanejo z uporabo IC-tehnike (integralna vezja) krmilja manjša in

zanesljivejša

1969 uporabijo v podjetju SUNDSTRAND Omnicontrol v ZDA prve DNC-naprave

1970 iznajdejo avtomatično menjavo obdelovancev z menjavo transportnih palet

1972 omogočijo prvi NC-stroji s serijsko vgrajenim miniračunalnikom razvoj novi

generaciji zmogljivejših računalniško krmiljenih strojev ki pa so jih kmalu zamenjali

CNC-stroji z mikroprocesorji

1974 je bil izdelan prvi večoperacijski CNC-obdelovalni stroj

1975 iznajdejo avtomatične korekture orodja (povratni hod)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

1976 pričnejo za krmilja CNC-strojev uporabljati mikroprocesorje

1977 iznajdejo avtomatični nadzor življenjske dobe orodja (AC-krmilja)

1978 so zasnovani prvi prilagodljivi proizvodni sistemi (POS)

1980 so programska orodja ki so jih razvili in pričeli integrirati v CNC-stroje

omogočila programiranje neposredno na strojih in sprožila spopade za in proti

krmiljem z ročnim vnosom podatkov CNC-krmilja že vsebujejo podprograme za

pomoč pri izdelavi programov za proizvodnjo

1984 postavijo zelo zmogljivi CNC-stroji podprti s programskimi orodji z grafičnim

prikazom nova merila za programiranje proizvodnje

198687 omogočajo standardni programski in računalniški vmesniki povezavo strojev

v avtomatizirano tovarno na podlagi računalniških mrež (CIM in JIT)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980ČA

S N

ASTA

NKA

TEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNE

PRODUKCIJSKE

AVTOMATI

Slika 24 Prikaz razvoja CNC-programiranja

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

Pri nas so se prvi NC-stroji pojavili okrog leta 1976 in sicer v Železarni Ravne kjer sta bila

proizvajalca Pratt amp Whitney na tedanji Višji tehniški šoli v Mariboru ter na Fakulteti za

strojništvo v Ljubljani pa vrste Cincinnati Milacron Med prve moderno opremljene tovarne

prištevamo še Litostrojevo tovarno viličarjev kjer se je proizvodnja na sodobnih CNC-strojih

začela leta 1979 Na območju nekdanje Jugoslavije so prvi NC-stroj pognali v Prvomajski v

Zagrebu ( prikaz razvoja slika 24)

Naše tovarne se z izdelavo računalniško krmiljenih stružnic in vrtalno-rezkalnih strojev za

obdelavo kovin niso ukvarjale Poleg bogate ponudbe iz tujine so s tovrstnimi stroji tovarne

bivše Jugoslavije opremljali Prvomajska iz Zagreba in še nekateri drugi proizvajalci Med

našimi proizvajalci velja omeniti Iskro ki je izdelala krmilnik CNC-2T Litostroj je izdelal

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

več različnih CNC-preoblikovalnih strojev in linij za razrez pločevine v Gorenju so izdelali

robota itd

Precej več je bilo narejenega na razvoju programske opreme za računalniško načrtovanje

izdelovalnega procesa (CAP) kjer beležimo nekaj odmevnih izdelkov s področja

računalniškega programiranja NC-strojev in upravljanja proizvodnih procesov

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Prvotni koncept numeričnega krmiljenja (NC) je s pojavom miniračunalnikov še bolj pa s

pojavom mikroračunalnikov prerasel v dosti naprednejši CNC-koncept CNC je okrajšava za

Computerized Numerical Control v bistvu pa pomeni krmilje z vgrajenim računalnikom

Vgrajen računalnik je olajšal upravljanje stroja omogočil izvajanje zahtevnejših računskih

operacij na njem (interpolacije višjega reda) izboljšal pomnilniške kapacitete krmilja

predvsem pa omogočil povezovanje krmilijstrojev v industrijske računalniške mreže (slika

25)

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

To zadnjo lastnost s pridom uporablja koncept DNC-obrata Kratica pomeni Direct

Numerical Control ali neposredno numerično krmiljenje gre pa za idejo osrednjega

nadzornega računalnika ki upravlja več CNC-strojev ˝Upravljanje˝ je v večini primerov

omejeno na osrednje shranjevanje NC-programov ter prenos le-teh od računalnika do strojev

in nazaj Seveda lahko ima osrednji računalnik tudi bolj zahtevne naloge kot so zbiranje

podatkov o delovanju strojev upravljanje toka materiala in celo upravljanje proizvodnje

Zaradi stalnega padanja cen elektronskih komponent in hitrega razvoja mikroračunalniške

tehnologije najdemo danes NC-stroje le še v arhivih in zgodovinskih učbenikih sicer pa so

moderni numerično krmiljeni stroji izključno CNC-stroji

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

Iz jedra osnove numerično krmiljenih strojev ne smemo izpustiti adaptivnega krmiljenja s

katerim skušamo numerično krmiljene stroje avtomatizirati do te mere da bomo med

obratovanjem lahko vplivali na sam proces odrezavanja in s tem tudi na glavni čas obdelave

Vsa do sedaj omenjena avtomatizacija namreč služi le skrajševanju pomožnih in pripravnih

časov ki jih lahko z umno organizacijo in uporabo sistemov za avtomatsko menjavo

obdelovancev tudi izničimo

Adaptivno krmiljeni sistemi pa z avtomatskimi napravami vplivajo na proces odrezavanja

in sicer z namenom skrajševanja glavnega časa obdelave AC-sistemi so torej posebna oblika

krmilja kjer je postopek odrezavanja vključen v regulacijski krog

Postopek odrezavanja je navadno vnaprej predviden in določen z osnovnimi odrezovalnimi

parametri (globina rezanja podajanje rezalna hitrost) ki so izračunani glede na neke

standardne delovne pogoje Ti pogoji pa lahko od dejanskih bistveno odstopajo kar lahko s

tipali zaznamo kot na primer manjšo obremenitev stroja in podobno V tem primeru lahko

parametre spremenimo in tako vplivamo na glavni obdelovalni čas Podobno lahko z

merjenjem odrivne sile na orodju zaznamo obrabljenost orodja in ga pravočasno zamenjamo ndash

še preden proizvedemo izmet Numerično krmiljen stroj opremljen s potrebnimi tipali in

krmiljem ki ta tipala nadzoruje imenujemo adaptivno krmiljen stroj

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Prilagodljive obdelovalne sisteme (POS) bi lahko imenovali tudi izpopolnjena nadgradnja

DNC-sistema Prilagodljiv obdelovalni sistem je skupek CNC-strojev ki so med sabo fizično

in podatkovno (logično) povezani Za fizično povezavo skrbi transportni oziroma logistični

sistem za podatkovno pa računalniško omrežje in osrednji nadzorni računalnik V takšen

sistem povezujemo stroje z namenom večje avtomatizacije delovnega procesa in s tem

skrajšanja proizvodnih časov POS se od DNC razlikuje predvsem po vlogi nadzornega

računalnika ki tukaj poleg obdelovalnega regulira še logistični sistem (slika 26)

Prilagodljivi obdelovalni sistemi so namenjeni izdelavi tehnološko podobnih delov

omogočajo pa optimizacijo celotnega sistema in s tem hitrejše ter učinkovitejše odpravljanje

motenj v procesu

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

Z novimi iznajdbami na področju elektronike in elektrotehnike (tranzistor integrirana vezja

hellip) so se na področju izdelave krmilnih naprav za numerično krmiljene strojev odprle številne

nove možnosti V prvi fazi je napredek tekel predvsem v smeri povečanja sposobnosti

krmilnih enot kjer je bil vrhunec dosežen z vgradnjo računalnika v krmilje (slika 27) V

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

drugi fazi pa so elektronske komponente začeli vgrajevati tudi v ostale dele stroja da bi s tem

dvignili nivo avtomatizacije ter dodatno skrajšali pripravljalni in nastavni čas Hiter napredek

je omogočilo predvsem hitro padanje cen elektronskih komponent ki so v začetnem obdobju

predstavljale levji delež stroškov izdelave numerično krmiljenega stroja danes pa pomenijo

že manj kot 10 odstotkov vrednosti celotnega stroja ( slika 28)

0

20

40

60

80

100

120

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI

TRANZISTORKSA TEHNIKA

TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ

INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)

MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)

VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

Z vključitvijo mikroračunalnika v krmilje stroja so se odprle dodatne možnosti za dvig

avtomatizacije proizvodnje predvsem pa za izdelavo vse zahtevnejših oblik Obenem se

pojavijo tudi težnje da bi večji del programerskih funkcij postavili neposredno na krmilje

stroja K sreči so se te težnje kmalu izgubile saj bi danes to pomenilo da bi stroj vreden

nekaj 100 tisoč evrov namesto svoje ciljne funkcije opravljal delo osebnega računalnika

vrednega nekaj 300 evrov Je pa omenjeni trend pustil pozitivne posledice pri razvoju

konvencionalnih univerzalnih strojev Ti so danes prav tako že opremljeni s krmilji vendar je

postavitev vseh elementov še vedno prirejena človeku ki s strojem dela in ne avtomatskim

strežnim napravam kot je to običaj pri ˝čistih˝ numerično krmiljenih strojih

S pojavom CNC-strojev pa se je zgodila še ena velika sprememba ki je bila posledica

vgrajenega računalnika Pokazala se je namreč potreba po zmogljivejši in vse zahtevnejši

programski opremi Le-ta je kmalu začela predstavljati večji del vrednosti stroja kot pa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

njegove mehanske komponente Oba navedena vzroka neuporabnost stroja če se na njem

izvaja programiranje in stroški programske opreme sta privedla do ločevanja programerskih

funkcij od čistih krmilno-komunikacijskih funkcij krmilja Tako se danes z redkimi

izjemami programiranje strojev izvaja na ločenih grafičnih postajah kjer se s pomočjo

simulacijskih programov izvede tudi preizkušanje NC-programov Od tod pa se preverjeni

NC-programi preko računalniških mrež prenašajo do CNC-strojev

0

20

40

60

80

100

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

Od prihodnosti na področju razvoja numerično krmiljenih strojev pričakujemo predvsem

večje možnosti povezovanja v računalniška omrežja Te so namreč še vedno odvisne od

standardnih serijskih vmesnikov tipa RS 232 na katere se potem priklapljajo najrazličnejše

zunanje komunikacijske naprave Zaradi omejitev serijske komunikacije je seveda močno

omejena tudi izmenjava podatkov med strojem in nadzornim računalnikom ki bo v prihodnje

nujna zato pričakujemo tudi ukinjanje nekaterih funkcij CNC-krmilja ki sodijo bolj na

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME

STROŠKI STROJNE OPREME

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

področje grafičnih delovnih postaj Namesto teh bo prišlo do vključevanja omrežnih

protokolov kot sta TCPIP in IPXSPX kar bo omogočilo neposredno povezovanje v

arhitekturo odjemalecstrežnik s čimer se bo pojavila tretja generacija DNC-konceptov

Nenazadnje bo prej ali slej moralo priti do ukinitve trenutnega standarda NC-kodnega zapisa

ki s svojo omejenostjo že predstavlja oviro Pričakujemo lahko pojav novega standarda z

izrazno bogatejšim kodiranjem ali celo pojav poprocesorjev integriranih v krmilja CNC-

strojev

Zelo pomembno za prihodnji razvoj numerično krmiljenih strojev in s tem povezane

tehnologije je nadaljnje upadanje deleža velikoserijske in masovne proizvodnje v

strojegradnji kar je posledica tržnih sprememb Potrebe trga se vedno bolj nagibajo k večji

individualizaciji dobrin kar pomeni prilagajanje posameznih izdelkov posebnim

individualnim potrebam kupca V takšnih razmerah pa sta nujni velika prilagodljivost in

odzivna sposobnost proizvodnega sistema za kar so numerično krmiljeni obdelovalni stroji

vedno bolj prilagojeni (slika 29)

MasovnaSerijska

Individualna

Maloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

STEP-NC se uporablja v proizvodnji frezanja vrtanja struženja konturnega rezanja in je

prihodnost CNC-programiranja Povezovanje sistemov z boljšim ga naredi bolj

interoperabilnega omogoča hitrejše programiranje ter varnejše delo Tako lahko z uporabo

koncepta fleksibilne proizvodnje s tem sistemom prihranimo ogromno denarja

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

V preteklih letih se je ogromno dogajalo v smeri razvoja elektronske tehnologije kot tudi na

področju programske opreme ki sta tesno povezani tehnologiji kateri sta imeli ogromen vpliv

na današnje numerične CNC-stroje in krmilja

Numerični stroji in krmilniki so postali bolj inteligentni fleksibilni z več spomina

oziroma kapacitete ter z veliko boljšo povezavo v skupnem internem omrežju (slika 31) To

vodi v spremembo oblikovanja DNC-sistema ki temelji na prejšnjem DNC-sistemu Z DNC-

sistemom podatkov dobimo bolj primerne sposobnosti shranjevanja ne samo v centralnih

DNC-serverjih ampak tudi v CNC-krmilnikih ali CNC-terminalih Sprememba arhiviranja

pomeni zahtevo DNC-programske opreme naj se spremenijo tako DNC v celoti z vsemi

osnovnimi funkcijami tega sistema kakor tudi distribucija NC-podatkov v obeh smereh do

CNC-stroja Tako naj bi zadovoljili današnje zahteve da dovoljujejo uporabnikom gradnjo

spreminjanje podatkov v odnosu med obdelovancem (3D-zapis) s 3D in drugimi

podatkovnimi programi kot so denimo program za arhiviranje podatkov orodij informacij

risb obdelovanca proizvodnih podatkov strojnih parametrov Vse želje uporabnikov bazirajo

na tem kako povezati vse sisteme preko interneta ter tako pridobiti na večji fleksibilnosti

sistema oziroma proizvodnje Takšni sistemi omogočajo večjo preglednost podatkov s čimer

se samo spreminjanje podatkov ne vrši v spremembi glavnih funkcij le-teh Sedanji problemi

s podatki ki prihajajo na stroj po drugih sistemih kot so enosmerni sistem NC v CNC

povzročajo pri transformiranju izgubo osnovnih podatkov Težavo pa predstavlja tudi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

kasnejše popravljanje podatkov na stroju kar privede v naslednji fazi do izgube le-teh STEP-

tehnologija pa nam omogoča boljšo preglednost ter bolj natančen zapis podatkov

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

STEP-proizvodnja temelji na DNC-sistemu z zmožnostjo za shranjevanje v DNC-serverju

in tudi v CNC-terminalu To predstavlja velik izziv za DNC-programsko opremo v

implimentarnih osnovnih funkcijah

Posredovalcu ki temelji na DNC-programski opremi z asistenco (ADNC) je

predlagano kako reševati probleme znotraj samega omrežja ter prenosa podatkov Njegova

naloga je zbirati distribute NC-informacij in jih transformirati oz prenesti varno in seveda

v celotni obliki z vsemi pripadajočimi funkcijami NC-program z zbranimi strojnimi

podatki znotraj omrežja ne izgubi veličinskih funkcij Zato dobiva tehnologija STEP-NC

nove razsežnosti nadaljnjega razvoja v smeri kako s sestavo agentov ki temeljijo na

asistenci (agenti AP s platformo agenta JADE) nadzorovati spremembe transformacij NC-

programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

33 Informacijski model

STEP integrira več kot deset objektnih modelov s takšno povezljivostjo pa dobimo boljši

informacijski sistem ki zajema inženirsko kolaborativno delo upravljanje oskrbovalne

verige avtomatizacijo tovarne mikro obdelavo Med objektnimi modeli je mnogo

pomembnih relacij (slika 32)

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

Eliminacija 4500+ postprocesorjev

Varnejši bolj prilagodljivi obdelovalni stroji

Out-sourcing kontrole kvalitete

Projicirani prihranki pri procesiranju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

35 Sedanji problemi

Trenutno aktualni proces je neučinkovit

Konstrukcija pošilja nepopolne podatke

Proizvodnja dela popravke a jih ne dokumentira

Končni rezultat je krmilni program ki dela le na enem stroju pri enem dobavitelju

RS274D ISO DIN66025 (G-koda) je stara 50 let

CMM za preverjanje geometrije komponent so obsežne (slika 33)

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

V uporabi imamo NC-programiranje z RS274D ki ima v zapisu še vedno G-kodo Ta

nima tako bogatega zapisa integriranih podatkov kot STEP-NC kar prikazuje navedeni

primer - razlike med obema zapisoma (slika 34)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

N05 G54

N10 G00 Z10000

N15 G91 G0 Z200

N20 T5 D1 WW

N30 G90 M5

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z5000

N45 M08

N50 S3183000

N55 M03

N60 F1477000

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z5000

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-0500

Stroju specifični

program komponente s

podatki o gibanju osi

ki ga generira

postprocesor

Dobavitelj specifične

razrešitve originalnega

standarda

Samo primitivni gibalni

in priklopni ukazi

Ni standardiziranega

podatkovnega formata

za procesiranje krivulj

in softiciranih NC-

tehnologij

Idealen za papirni

trak

STEP-NC nadomešča G-kodo z

bogatim integriranim

podatkovnim formatom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

Korist in funkcionalnost STEP-tehnologije sta danes na področju boljše kontrole procesov

kjer s pomočjo te tehnologije zajamemo bolj natančno funkcijo zapisa daljic in lokov (TCP-

zapis) K temu spadajo tudi vse tolerirane krivulje ter produkti geometrije obdelovanca s

čimer je izboljšan zapis v STEP-tehnologiji veliko bolj natančen ( slika 35)

Nadaljnje razvijanje STEP-tehnologije v odvisnosti koristi in funkcionalnosti poteka v

smeri boljšega določevanja parametrov značilnosti toleranc značilnosti vrtilnih ciklov ki

spadajo v skupino boljšega monitoringa procesov Naslednja najnovejša skupina STEP-

tehnologije je fleksibilna proizvodnja z boljšim zapisom parametričnih operacij nadzorovanje

delovnih korakov tolerirane površine pogojne operacije Na ta način dobimo na osnovnem

nivoju zgradbe samega krmiljenja procesa tako imenovano pametno krmilje ki je zgrajeno iz

CAM-zapisa z dvosmerno povezavo z zapisovalnikom (DLL) ta pa je v povezavi z AP-238

datotekami (SUBS) in je enosmerno povezan s kontrolo podatkov ter STEP-NC-

simulatorjem vse skupaj pa je v povezavi s krmilnikom HMI do krmilnika gibov Krmilnik

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

HMI sestavljata pretvornik (DL) in gibalnik ukazov (TCP) Vse to sestavlja osnovni nivo

konfiguracije katerega smo vstavili v obstoječe CNC-komponente Vstavili smo zapisovalnik

(DLL) in pretvornik (DL) ki omogočata eliminacijo postprocesorjev hitrejšo operaterjevo

potrditev programa ter optimalno kreiranje poti na stroju Če pa krmilnik HMI dopolnimo z

nadzornim (DLL) in CNC-polnilnikom pa dobimo konfiguracijo nadzora procesa Ta nam

dovoljuje verifikacijo pravilnosti operacij krmilnika čase operativnih parametrov indifikacijo

značilnosti operacije orodij za vsak delovni potek

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

Za kompleksnejše obdelovance je tehnologija STEP-NC popolna saj gre za nedvoumen

model komponent in procesov Združuje obdelovalne procese potrebe po orodjih geometriji

tolerancah in PDM S CNC-sistemom naredi bolj interoperabilnega omogoča hitrejše

programiranje varnejše delo Tako lahko z uporabo koncepta fleksibilne proizvodnje s tem

sistemom prihranimo ogromno denarja

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

Z datoteko AP-238 opisujemo kaj in tudi kako saj s tem dosežemo da iz surovca

naredimo geometrijo odstranjujemo značilnosti spreminjamo vrstni red z ustreznimi orodji

ki ustrezajo tem zahtevam AP-238 dovoli krmilniku tudi izbiro gibov orodja S tem

nadomestimo prejšnjo obliko zapisa s standardno kodo G ki opisuje samo kako (premakni

orodje na to lokacijo premakni orodje na to lokacijo in tako naprej za tisoč ukazov)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS

NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

Danes imamo na trgu veliko izbiro programov paketov za CAM-programiranje pri katerih

vsak po svoje odlično služi svojemu namenu naloga uporabnika pa je da ob investiciji pri

nakupu takšnega paketa ve kakšna je njegova namembnost in kaj bo z njim počel da ga bo

lahko optimalno izkoristil tudi v prihodnosti

Paketi CAM-programiranja se danes razlikujejo v detajlih ki jih uporabniki začetniki niti

ne opazijo To pride najbolj do izraza pri jalovih hodih oz poteh ki so generirane pri samem

programiranju in se od programa do programa razlikujejo To so zelo pomembni parametri v

odvisnosti koliko časa bomo porabili za izdelavo izdelka na CNC-stroju z najbolj

optimalnimi potmi s katerimi bomo prihranili pri času izdelave Tukaj ne smemo pozabiti da

tudi sekvence poti vplivajo na čas in obstojnost orodja Orodja in njihova obstojnost pomenijo

velik delež stroškov in če te parametre držimo na optimumu prihranimo na letni ravni

ogromno časa in denarja ter podaljšamo delovanje orodij Lahko bi rekli da so ti parametri

najbolj zaželeni seveda pa ne smemo pozabiti na samo programsko okolje različnih

programov paketov

Nekateri paketi so zelo nazorni pregledni hitro učeči enostavni za uporabo v tem oziru

pa se med seboj tudi precej razlikujejo V različnih panogah kot je denimo orodjarstvo s

svojo kompleksno strukturo z izdelavo preciznih segmentov orodja z različnimi trdotami

(kaljene površine) s postopki obdelave in s svojo unikatnostjo predstavljajo velik izziv za

ponudnike CAM-paketov ter skrbno izbiro le-teh Še tako podobni vgradni strojni vložki se

lahko med sabo zelo razlikujejo po strategiji obdelave Vse to vodi managerje v orodjarnah

da čim bolj združujejo posamezne operacije znotraj organizacijske strukture kot so

detajliranje in izdelava tehnologije posameznih pozicij ali pa programiranje ter posluževanje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

strojev ipd Zato je zelo pomembno da je CAM-programski paket generiran tako da zelo

hitro preračunava posamezne sekvence da ne pride zaradi tega do zastojev na strojih

V nadaljevanju bomo primerjali dva programa za programiranje CNC-strojev in sicer

paketa DEPOCAM 6 in UGS NX 4 ki se že v sami osnovi zelo razlikujeta

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

DEPOCAM prihaja iz hiše NC Graphics ustanovljene leta 1993 njegov izumitelj pa je bil

Arthur Flutter leta 1977 v Cambridgeu v Veliki Britaniji S podjetjem Depocam GmbH je

leta 1993 ta program v celoti zaživel na trgu ponudnikov CAM-paketov Združitev v NC

Graphics je bila želja proizvajalca da ponudi svojim kupcem celovit paket od strojev orodij

programskih paketov ki bazirajo na dolgoletnih izkušnjah operaterjev v industriji To

povezovanje proizvajalca s kupcem pa je seveda obrodilo sadove v enostavnosti

programskega okolja ter dobrih optimumih rezalnih parametrov

Program se v praksi ne trži kot samostojna enota ampak v sklopu investicije primernega

orodjarskega stroja ustreznega rezilnega orodja in v racionalni uporabi rezilnega orodja To

seveda ne pomeni da je program kot posamezna komponenta neučinkovit nasprotno pomeni

konkurenčno prednost pred ostalimi ravno zaradi zaključenega paketa

S tem paketom lahko združimo dvoje delovnih mest (programerja in operaterja) v eno in

tako dosežemo

prenos odgovornosti za doseganje planov v podjetju na operaterja programerja saj

ima operater glavno vlogo pri doseganju proizvodnih normativov

dvig splošnega nivoja znanja na vse zaposlene v proizvodnji

15-odstotni dvig produktivnosti in obdelovalno kvaliteto saj imajo vsi zaposleni

vpogled v končni CAD-model na računalniku ob stroju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Delovno okolje v programu za CNC-programiranje strojev je program namenjen

programiranju 3-osnih in 3+2-osnih CNC-strojev V delovnem okolju je opaziti da so vse

funkcije programa prikazane v orodnih vrsticah ker pomeni da uporabnik ni preobremenjen z

nešteto prikazanimi funkcijami ki dajejo vtis nepreglednosti in neuporabnih ukazov To je

nazoren primer kako enostaven je po svoji namembnosti uporabniku ki mora spoznati samo

določena pravila (ukazi na miški) in že lahko ustvari enostavne programe za CNC-

programiranje Ikone ali shematsko drevo na levi strani omogočajo vklop modela funkcije

operacije obdelave s tem pa lahko natančno primerjamo med dvema različnima obdelavama

poti orodja

Model uvozimo v obliki ( x_t iges Catia V4 in Catia V5 hellip) nastavimo koordinatni

sistem tako da transformiramo model po ordinatah x y z rotiramo zrcalimo v željeni

položaj za kasnejše vpetje na stroj Ko je model postavljen v pravilno lego v koordinatnem

sistemu (ujemanje s pozicijo koordinatnega sistema stroja) lahko mere po x y z preverimo

tako da se z miško postavimo na željeno površino in v orodni vrstici desno spodaj se nam

prikazujejo vrednosti dolžin x y z koordinat Tako v dveh korakih v delovnem okolju

določimo pozicijo 3D-modela moteče pri tem pa je seveda to da se model kopira med sabo

(levo orodno drevo) kar lahko ob nepazljivosti povzroči kasnejšo zmedo med modeloma če

prejšnjega ne izbrišemo Pri vsaki izbiri obdelave nam ob vnosu orodja ni potrebno vnašati

parametrov kot so premer orodja njegova dolžina ampak iz arhiva v katerega smo vnesli

te parametre samo izberemo željeno orodje z vsemi parametri (slika 41) S tem se izognemo

dolgotrajnemu vpisovanju v menije za določanje parametrov orodja hkrati pa se vodi

evidenca orodij v uporabi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

Programski paket UGS NX4 izhaja iz podjetja Siemens kjer se je pred tem imenoval

Unigraphics in ga je leta 1991 razvil Douglas McDonnell Njegov razvoj je temeljil na

združitvi I-DEAS v NX-program ki služi za vzvratno inženirstvo ter oblikovanje v 3D-

oblikah Tako lahko iz CAID-formata ustvarimo CAD CAM-format UGS NX4 se že v

osnovi močno razlikuje od programa DEPOCAM 6 ki je namenski program za

programiranje Področja uporabe sistema UGS NX4 so

zahtevni industrijski ˝desing˝

modeliranje komponent in velikih sklopov

izdelave tehnične dokumentacije

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip

Opravilna

vrstica za izbiro

obdelovalnih

Opravilna vrstica

za izbiro različnih

pogledov modela

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Prikaz procesiranja programa -proces Manager

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

engineering

zahtevna NC-tehnologija ndash programiranje

uporaba v kemični industriji

Industrijsko oblikovanje predstavljajo CAD CAM CAE izdelava orodij ki se deli v NX

Shepe studio in Imageware

CAD-delovno okolje zajema modeliranje zahtevnih free-form oblik velikih sklopov z

modeliranjem komponent iz pločevine (sheet metel) modeliranje cevovodov električne

povezave izdelave tehnične dokumentacije

CAE obsega različne digitalne analize izdelka z različnimi programskimi paketi NX

Scenario NX Master FEM NX Nastran s katerimi lahko simuliramo določeno stanje raznih

obremenitev toplotno gibanje trdnost ter toplotna stanja

CAM zajema različne programske pakete ndash 2D-programiranje 3D-programiranje 3- in 5-

osno programiranje ter programiranje vseh strojev v orodjarstvu (frezalnih strojev stružnic

žične erozije ) Za uporabnika ima program integrirane PMI-orodne vrstice in dialog ki

predstavljajo veliko število ikon v orodnih vrsticah te pa so slikovno ponazorjene

Program se uporablja v Združenih državah Amerike predvsem v letalski industriji v

Evropi pa ni toliko razširjen Sam program ki je precej obširnejši za CNC-programiranje je v

primerjavi z DEPOCAM 6 vsesplošni in je ustrezna izbira tudi pri 3D-modeliranju

Pomembno je tudi da lahko izdelek z UGS NX4 spreminjamo popravljamo ali celo

skonstruiramo 3D-risbo možnosti za slednje z DEPOCAM 6 nimamo Tu je vidna prva

velika razlika med programoma saj izhaja DEPOCAM 6 iz drugih stališč kot UGS NX4 ki

zajema večjo obdelavo podatkov in je zato za uporabnika precej zahtevnejši z vidika obsega

programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

45 Delovno okolje UGS NX4

Kot je razvidno se UGS NX4 zelo razlikuje s stališča glavnih gradnikov programa ker

zajema tudi 3D-modeliranje in analiziranje narisanega izdelka Tako se že UGS-delovno

okolje močno razlikuje od specifičnega programa DEPOCAM Vsebuje namreč ogromno

število ikon funkcij ki pa niso povezane samo za CNC-programiranje ampak tudi za 3D-

modeliranje analiziranje (slika 42) Delovno okolje je za uporabnika kompleksnejše zato

potrebuje dodatno izobraževanje da lahko začne z delom po pravilih funkcij programa

Običajno se za takšne zahtevne programe organizira izobraževanje pri podjetju ki program

prodaja in traja približno mesec dni Kljub temu pa kompleksnost delovnega okolja

predstavlja velik izziv za uporabnika saj omogoča program veliko večje število pristopov oz

možnosti kako bomo izbrali obdelave na našem izdelku Po drugi strani pa lahko

nepoznavanje zmožnosti programskega paketa predstavlja tudi problem kajti tako izgubljamo

čas programiranja in same obdelave z napačno obdelavo pa skrajšamo tudi obstojnost orodij

in poslabšamo kvaliteto obdelave

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Postavitev koordinatnega sistema

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S

PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

V tem delu diplomske naloge bomo predstavili nekatere pomembne funkcije za izdelavo

CNC-programa Za primerljivost programov po funkcijah ter specifičnem pomenu ju moramo

najprej vsaj malo opisati (slika 51 slika 52)

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝ s katerimi opravljamo vsepomembne funkcije

Funkcije za določevanje varnostnih mej

Pregled postprocesiranja operacij

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

Omenjena programa se zelo razlikujeta od same postavitve modela v koordinatni sistem do

funkcij operacij ki jih uporabljamo zato je tudi uvoz modela v delovno okolje različen kar

bomo opisali v naslednjem poglavju

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

Model uvozimo v program v obliki formata prt Enostavno odpremo kot vsak drug dokument

v zavesnem meniju (FILE-OPEN) določimo smeri koordinatnega sistema tako da

transformiramo model v željen položaj v samem koordinatnem sistemu Postavimo se na

triangulacijsko površino pogledamo pod lastnosti ali je bila prestavitev uspešna (x y z) ter

izbrišemo v levi orodni vrstici prejšnji model Takšen način se uporablja kadar imamo model

poljubno v prostoru vendar je model vzporeden s koordinatnim sistemom

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

Model s končnico prt odpremo v zavesnem meniju (FILE-OPEN) poiščemo mapo v kateri je

shranjen 3D-model in potrdimo V večini primerov se model najprej odpre v funkciji

GETEWAY Iz nje preidemo na funkcijo MANUFACTORING z dvoklikom na levi gumb

miške aktiviramo koordinatni sistem ki ga lahko prestavimo v točko na začetek ali polovico

premice krožnice če pa ga želimo postaviti na polovico pravokotne površine si moramo

dorisati pravokotnik in diagonalo pravokotnika ter prestaviti koordinatni sistem na polovico

diagonale Za surovec s katerim orišemo obdelovanec uporabimo ikono BLOCK izberemo

možnost določitve dveh diagonalnih točk in vpišemo višino Ko smo naredili in pregledali

surovec se je potrebno prestaviti iz funkcije MODELING v MANUFACTORING Pri prvem

odpiranju modela in surovca se pojavi okno MASHINING ENVIRONMENT V njem

potrdimo ikono INITIALIZE Določiti je potrebno tudi ime programa v opravilni vrstici in

sicer aktiviramo okno MANUFACTORING CREAT odpremo prvo ikono CREATE

PROGRAM izberemo skupino in vpišemo ime programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

V kolikor želimo obdelovati rezilne vložke za orodja za pločevino ali pa gravure za orodja za

plastiko je potrebno površine nekoliko podaljšati da lahko izdelamo oster rob na vložku To

storimo tako da potrdimo model izberemo katero površino želimo podaljšati in potrdimo

ukaz GEOMETRY (Untrim surfaces) Pri obdelavi je zaželeno da imamo čim manj

prekinjenih rezov (izvrtine utori manjši sedeži) Da dobimo boljše obdelovalne pogoje in

daljšo življenjsko dobo rezilnega orodja si pred obdelavo model zakrpamo (funkcija

Externally trim surfaces) To storimo tako da potrdimo model izberemo površino na kateri

zakrpamo luknjo in izberemo ukaz GEOMETRY (Externally trim surfaces)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da površine navidezno premikamo recimo da moramo celotno obliko obdelovanca

znižati za 05 mm si lahko pomagamo tako da potrdimo model izberemo površino ki

jo želimo premakniti in izberemo ukaz GEOMETRY (Offset surfaces) Vpišemo še

številčno vrednost in sicer kolikšen naj bo premik površine

Izdelava robnih krivulj (Extract P-curves)

Kadar potrebujemo robne krivulje okrog posameznih površin lahko to storimo z

ukazom GEOMETRY (Extract P-curves) Te krivulje lahko izkoristimo za 2D-

rezkanje po konturi v prostoru (Along curve passed)

Izdelava paralelnih površin

Pred pričetkom grobe obdelave orodjarskega vložka je potrebno preučiti ustrezno

strategijo izdelave Kar hitro se nam lahko zgodi da grobo obdelamo kos z ene strani

ko pa ga želimo obdelati s spodnje strani ugotovimo da ga ne moremo več vpeti saj

surovec ni več vzporeden Zato si pred pričetkom grobe obdelave izdelamo najmanj tri

paralelne površine ki nam služijo kot nastavki za obdelavo vložka z zadnje strani To

naredimo tako da model najprej postavimo v pogled TOP ndash z vrha Nato z ukazom

BOUNDARIES (Create new folder) naredimo okvirje oziroma meje Prikličemo ukaz

GEOMETRY (Planar patch) in iz mej nastanejo paralelne površine Na koncu te še

združimo z osnovnim modelom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

Vstavljanje raquoFilletlaquo poljubnih radiusov

Fillet nam omogoča za določeno območje na modelu vstavljanje poljubnih radiusov V

praksi se to uporablja takrat kadar moramo radius na modelu povečati Fillet nam

omogoči da grafično vidimo kako bo model izgledal pred obdelavo Ukaz izvedemo

tako da potrdimo model in določeno območje katerega želimo spremeniti Nato z

ukazom GEOMETRY (Fillet) definiramo velikost radia in dobimo željen rezultat

Zgoraj omenjenih šest prijemov rabe geometrije modelov lahko uporabimo tudi v

medsebojni kombinaciji

56 Priprava površin s programom UGS NX4

Za pripravo površin uporabljamo 3D-ekstrudirani model ki ga narišemo okrog našega

obdelovanca in ga določimo v navigatorju (desna stran menija) WORKPIECE Z dvoklikom

se odpre okno MILL GEOMETRY ki nam omogoča določitev surovca (Part) in obdelovanca

(Blank) Nastavimo lahko material ime premik (offset) surovca Določimo lahko tudi izbor

delov površin ki se jih moramo skozi celotno obdelavo izogibati (strojni primež ) Pri

izboru vsake od teh funkcij moramo biti pozorni da smo pravilno določili obdelovanec in

surovec to pa lahko preverimo na ikoni DISPLAY (prikaži)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da dosežemo navidezno premikanje površin ki jih želimo obdelati dimenzijsko večje

ali manjše lahko to določimo že v prvi fazi ko definiramo surovec in obdelovanec

(Workpiece) ali pa v meniju kjer izberemo obdelovalni postopek FINAL FLOOR

STOCK (končna površina z dodatkom)

Izdelava robnih črt krivulj

Za omejitev poti orodij si moramo okrog surovca obdelovanca narisati premice

krivulje ki bodo omejile pot orodja med obdelavo V zgornji orodni vrstici imamo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

ikono za risanje premic krivulj krožnic pravokotnikov Z izbiro teh funkcij narišemo

željene meje obdelovalnih površin

Vstavljanje krpanje površin

Če imamo na obdelovancu utor in želimo površino predhodno porezkati na višino ter

doseči da nam pri tem orodje ne bo rezkalo utora lahko zakrpamo površino z ikono

FILLETS v zgornji orodni vrstici

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

V tem podpoglavju bomo skušali definirati področja ndash meje (Boundaries) na CAD-modelu

Meje se potrebujejo zato da povedo kje na modelu bomo ali ne bomo obdelovali Obstaja

veliko načinov za definicijo mej

Ročno izdelana meja

Najbolj uporabna je ročno definirana meja Naredimo jo z ukazom BOUNDARIES

(Create new folder)

Vlečenje po modelu

Potrdimo model nato pa se s kurzorjem postavimo na željeno mesto na modelu Z

dvoklikom aktiviramo začetek nato poljubno klikamo po površini mejo pa

zaključimo z enim klikom na začetek Meja je sestavljena iz puščic in kvadratkov Z

naknadnim klikanjem po teh simbolih lahko mejo zožujemo raztegujemo ipd

Kreiranje kvadratnih mej

Kvadratno mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo ctrl + leva tipka na

miški in narišemo poljubno velik kvadrat Tudi tega lahko kasneje spreminjamo

Kreiranje okroglih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

Okroglo mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo shift + leva tipka na miški

in narišemo poljubno velik krog Tudi krog lahko kasneje spreminjamo

Izdelava uokvirjene meje obdelovanca (Boundaries box)

Ta meja nam pokaže veliko o geometriji obdelovanca hkrati pa nam služi tudi za

postavitev koordinatnega sistema oz ničelne točke

Obrisna meja (Silhouette boundary)

Že sama beseda pove da gre za obris oz mejo posameznih površin na modelu za

katere se pač odločimo da jih bomo obdelovali Postopek je tak da najprej potrdimo

model na modelu označimo površino za katero želimo narediti obris in potrdimo

ukaz SILHOUETTE BOUNDARY Rezultat je obris površine v ravnini x-y na neki

višini

Odkrivanje področij obdelave na horizontalnih površinah modela (Shallow

areas)

Ta funkcija je zelo priročna da odkrijemo področja obdelave ločeno na horizontalnih

in vertikalnih površinah modela To nam omogoča ločeno obdelavo sten in ravnih

površin S takim načinom dela prihranimo predvsem pri stroških rezilnega orodja

(ploščic) ter času obdelave

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

Varnostne meje določimo s pomočjo izbire operacij v katerih imamo funkcijo za definiranje

varnostnih mej kot je npr ikona CHECK Vse črte krivulje si moramo narisati vnaprej da jih

lahko kasneje določimo kot varnostne meje Uporablja se tudi funkcija OFFSET CURVE in

sicer označimo željeno krivuljo ter jo prestavimo v izbrano pozicijo Pogosto je v rabi tudi

funkcija TRANSFORM ki jo najdemo v zgornji orodni vrstici (Edit-Transform) Z njo lahko

kopiramo prestavljamo rotiramo premice modele točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

Obstaja torej več poti kako določiti varnostno mejo postopki se med seboj zelo

razlikujejo vedno pa izberemo najustreznejšo možnost

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

Odkrivanje področij obdelave za poljubno rezilno orodje (Cutter contact

areas)

Preden pričnemo z grobo obdelavo kosa lahko prihranimo veliko časa če odkrijemo

točno določeno področje kjer bo orodje obdelovalo To naredimo s funkcijo CUTTER

CONTACT AREAS

Operacija Core roughing passes

V tem primeru gre za grobo obdelavo kjer počistimo material v obliki horizontalnih

presekov od zunaj navznoter Je zelo primerna za obdelavo odprtih pestičev saj začne

za vsak nivo obdelave rezilno orodje obdelovati izven obdelovanca s čimer se

zmanjša obremenitev rezilnih ploščic

Operacija Area clearance passes

Tudi v tem primeru gre za grobo obdelavo pri kateri počistimo material v obliki

horizontalnih presekov Tokrat se rezilno orodje vkopava v surovec v obliki spirale

pri čemer je celoten cikel obdelave nekoliko hitrejši vendar se zaradi večje obrabe

rezalnih ploščic in posledično pogoste menjave le-teh čas obdelave nekoliko podaljša

Operacija Rest roughing

Ta sekvenca je nujno potrebna preden začnemo s polfino obdelavo Pri grobi obdelavi

se pojavijo zelo visoke stopnice med ploskvami (2ndash25 mm) katere bi hitro uničile

kroglična orodja zato jih je potrebno znižati na čim bolj konstanten dodatek po celotni

površini Tako kasneje tudi nimamo težav pri polfini obdelavi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

Gre za rezkanje ostankov po grobi obdelavi Te dobimo tako da najprej potrdimo

eno izmed sekvenc grobe obdelave in aktiviramo ukaz REST ROUGHING Vpišemo

s katerim orodjem bomo izvedli obdelavo ostankov in aktiviramo preračunavanje

Rezultat so poti katere je potrebno še povezati z jalovimi hodi (linkanje)

Operacija Horizontal area passes

V tem primeru gre za fino obdelavo horizontalnih površin predvsem s toričnimi

rezilnimi orodji V praksi je takšna obdelava zelo zaželena z vidika kakovosti in časa

obdelave

Operacija Perpendicular raster passes

Pri tej operaciji gre za fino in polfino obdelavo strmih sten kot so npr obdelave

Raster passes Ta obdelava jim je zelo podobna le da nam ob strmih stenah program

sam preračuna dodatno sekvenco in dodatne poti za lepšo površino

Operacija Radial passes

V tem primeru govorimo o radialni obdelavi ki pride v poštev predvsem pri vlečnih

vložkih da naredimo obdelavo v smeri vleka

Operacija Spiral passes

Gre za obdelavo v obliki spirale ki se uporablja za specifične kose v industriji

(lopatice rotorji hellip)

Operacija Along boundary

To je obdelava pri kateri potuje orodje po robu modela in riše sled glede na

predhodno določeno mejo Ta način se uporablja za zarisovanje sledi na obdelovancih

oz v orodjarstvu tudi za ˝lovljenje˝ ničelne točke na tistih obdelovancih na katerih

izvajamo dodelave in nimamo ustrezne konstrukcijske dokumentacije Prav tako jo

uporabljamo za razne napise ipd

Operacija Along curve passes

Gre za obdelavo po krivulji kjer lahko obdelujemo s korekcijo Tak način se koristi za

rezkanje sedežev s tolerančno mero kjer je potrebno več prehodov po isti poti da

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

pridemo do pravilne dimenzije (tolerančne mere) Ponavadi s to obdelavo obdelujemo

okvirje vložkov in tolerančne sedeže

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

Kreiranje operacij za 2D-programiranje Create operation

Izberemo peto ikono v zgornji orodni vrstici (Create operation) tako določimo v oknu

ki se nam odpre način obdelave (Subtype operacijo) S klikom na puščice izberemo

prej vnesene podatke (ime programa geometrijo ndash workpiece orodje metodo

rezkanja vpišemo ime oziroma naziv operacije) Naziv operacije naj bo razumljiv

tako da že iz njega razberemo kaj operacija pomeni V 2D-operacije lahko izbiramo

naslednje obdelave

Obdelava Face milling area

Uporabljamo jo za poravnavo ravnih ploskev ko moramo npr poravnati jekleno

ploščo

Obdelava Face milling

Uporaba te obdelave nam omogoča rezkanje ravnin otokov

Obdelava Face milling manual

Ta obdelava je skoraj enaka kot prejšnji dve vendar ima dodatno možnost da lahko

izbiramo način poti orodja

Obdelava Planar mill

Z njo lahko s pomočjo 2D-funkcije naredimo stopničaste stene ali poševne stene v

uporabi za grobo obdelavo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

Obdelava Planar profile

Omenjena obdelava nam je v pomoč da lahko s hitro funkcijo rezkamo po določeni

2D-obliki ali po določenem profilu

Obdelava Rough follow

Za izdelavo različnih utorov se večinoma poslužujemo te obdelave saj nam z

enakomernim čiščenjem dna rezkane površine naredi zadovoljivo kvaliteto površine

Obdelava Rough zigzag

To je obdelava s katero moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash neprekinjen rez

Obdelava Rough zig

S to obdelavo moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash prekinjen rez v eni smeri

Obdelava Cleanup corners

Kadar želimo počistiti vogale iz predhodne obdelave ki imajo radius R5 mi pa

potrebujemo radius R1 uporabimo to obdelavo

Obdelava Finish walls

Za dokončno oblikovanje stene uporabimo to obdelavo saj nam omogoča da je stena

obdelovanca kvalitetno obdelana

Obdelava Finish floor

Takšna obdelava je primerna za končno obdelavo ravnih površin

Za izbrano operacijo moramo v oknu operacije nastaviti še CONTROL POINTS

(nastavitev točke začetka obdelave) če nam po DEFAULTU ne ustreza Z izbiro metode

premikanja orodja (Method in Automatic) nastavimo pod kakšnimi pogoji naj se le-to

premika Pri funkciji nastavitve rezalnih parametrov CUTTING so nastavitve od operacije do

operacije različne in se spreminjajo za vsako metodo posebej zato moramo zelo dobro

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

poznati funkcije obdelav Za nastavitev obdelave v vogalih uporabimo funkcijo CORNER

Določiti moramo tudi ravnino na katero se mora orodje dvigovati za hitre gibe Nastavitev

pomikov opravimo s funkcijo FEED-RATES s funkcijo MACHINE pa opravimo nastavitve

stroja orodja kompenzacije te nastavitve so za vse operacije enake

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

Preračun ostankov obdelave od predhodnega rezilnega orodja

Strategija obdelave je takšna da navadno obdelujemo od večjega orodja k manjšemu Seveda

pa je potrebno vedno med eno in drugo obdelavo preračunati ostanke obdelave od

predhodnega orodja V ta namen poznamo dve funkciji in sicer Detect theoretical rest areas

in Detect rest areas V obeh primerih gre za isto stvar razlika je samo kdaj uporabiti prvo in

kdaj drugo Detect theoretical rest areas uporabimo če preračunavamo ostanke na

obdelovancih kateri so bili predhodno že narejeni na njih pa potrebujemo samo modifikacije

(spremembe) Primer Po nekem teoretičnem modelu se izdela vlečni vložek Sledi preizkus v

stiskalnici kjer se ugotovi da je potrebno npr povečati vlečne radiuse iz R3 v R5 V takem

primeru se preračuna samo teoretični ostanek od prehodnega orodja

Merjenje in analiziranje modelov

Zaželeno je da si pred pričetkom programiranja vzamemo nekaj trenutkov za analizo in

merjenje modela saj nam bo to v veliko pomoč pred definiranjem strategije obdelave

Merjenje radiusov poteka tako da najprej vklopimo žični model potrdimo funkcijo merjenja

radiusa in s klikom na radius izmerimo velikost le-tega Ostalo merjenje dolžinskih mer pa

naredimo tako da s kurzorjem dotaknemo željeno mesto na modelu v spodnji vrstici

programske maske pa se nam izpisujejo koordinate v prostoru (x y in z) Prav tako lahko

merimo poljubne dolžine tako da se s kurzorjem postavimo na poljuben rob pritisnemo ctrl +

desna tipka na miški in vlečemo miško Ob kurzorju se nam vleče puščica z mero

Najenostavneje se kolizije rešimo na ta način da si ob definiranju rezilnega orodja ob vnosu

osnovnih parametrov (premera in dolžine) vrišemo še držalo orodja katerega nam program ob

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

preračunavanju sekvenc tudi upošteva Če pravilno vrišemo orodje in držalo praviloma do

trka ne more priti

Urejevanje poti obdelovanja

Ko preračunamo sekvence se nam prikažejo poti obdelave katere je mogoče pred

povezovanjem (linkanjem) tudi brisati Ta dobrodošla funkcija nam omogoča brisanje tistih

poti za katere vemo da jih ne potrebujemo in da nam bodo podaljšale čas izdelave To

storimo na sledeči način

model s preračunanimi potmi postavimo v tisti položaj v katerem bomo

ustrezno brisali dele poti

izdelamo ročno mejo (Boundaries) v tistem pogledu v katerem želimo rezati

poti

potrdimo mejo in preračunano sekvenco pritisnemo desno tipko na miški in

povemo ali hočemo brisati poti znotraj meje ki smo jo narisali ali izven nje

sledi še povezovanje (linkanje) editiranih poti

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

V vsakem oknu za kreiranje operacij imamo spodaj funkcijo TOOL PATH Z njo nastavljamo

barve črte poti orodja pri prikazu na zaslonu in verifikaciji poti Po nastavitvah vseh

parametrov s klikom na ikono sprožimo izračun poti orodja Verifikacijo narejene poti lahko

izbiramo na več načinov najboljši je tisti ko nam simulacija prikaže ostanke obdelave Če je

pot orodja pravilno izbrana se v navigatorju pod PATH prikaže zelena kljukica ki pomeni da

je pot orodja pravilno izračunana

Merjenje in analiziranje modelov

V orodni vrstici imamo ikono kot prikaz slike merila Tako merimo vse funkcije kot so

razdalje premeri radiusi kotnost centričnost in sicer se postavimo na željeno pozicijo

krajišča stečišča polmera točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

513 Primerjava z vidika programiranja

Danes nam veliki CADCAM-sistemi (Catia Unigraphics ProE hellip) ponujajo CAM-sisteme

za katere zatrjujejo da so najboljši Najpogosteje se uporabniki srečajo z velikim sistemom

šele na začetnih izobraževanjih vodenih s strani programskih hiš ki ponujajo predvsem

teoretično uporabo sekvenc Ko gremo s tem znanjem v praktično uporabo (na stroju)

pogosto ugotovimo da moramo v ponujenih menijih vse preveč nastavljati obrobne

parametre ki pa so v programu DEPOCAM 6 že nastavljeni na optimalne vrednosti v UGS

NX4 pa te možnosti ni To je razlog da so začetne obdelave na stroju navadno prava

polomija Pri programu DEPOCAM 6 so že v začetni fazi vsi parametri nastavljeni na

optimum tako so gibi orodij bolj prilagojeni naši obdelavi s čimer dosežemo manjšo izgubo

časa in manjšo obrabo orodja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Za praktičen primer bomo vzeli segment narisanega 3D-orodja in ga primerjali s programoma

DEPOCAM 6 in UGS NX4 Obdelava obdelovanca orodja bo potekala s postopkom čelnega

frezanja s 3-osnim CNC-strojem Kakšen stroj bomo uporabljali nastavimo v meniju pri

programu UGS NX4 DEPOCAM 6 Da bodo parametri primerjave enakovredni oz realni

bomo vzeli enake parametre obdelave frezanja

V naslednjih korakih bomo primerjali samo funkcije za programiranje časovne izdelave

simulacije obdelave v tem primeru v 2D in 3D ter primerjali potrebne funkcije da bomo

prišli do končnega rezultata kako dolgo bomo izdelek delali na CNC-stroju (časovni

parameter)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

Časovna primerjava 2D-simulacije

Pri enakih parametrih izdelujemo luknje v 2D z orodjem 20R2 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 3978 časa več kot z DEPOCAM 6 (slika 53 slika 54) Ob uporabi

dvojedrnega procesorja in delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom

DEPOCAM 6 v eni uri in 43 minutah s programom UGS NX4 pa šele v treh urah in 27

minutah

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 43 -

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Časovna primerjava 3D-simulacije

Pri enakih parametrih opravimo grobo frezanje v 3D z orodjem 52R3 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 4566 časa več kot z DEPOCAM 6 Ob uporabi dvojedrnega procesorja in

delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom DEPOCAM 6 v 14 urah in 43

minutah s programom UGS NX4 pa šele v 31 urah in 13 minutah (slika 55 slika 56 slika)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 44 -

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 45 -

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

PROGRAM LASTNOSTI

DEPOCAM 6 UGS NX4

Popolnost funkcij enostavna uporaba z že vpisanimi parametri

preveliko število funkcij (nepopolno dodelane)

Uporabniška prijaznost lepo pregledano nasičenost z ikonamifunkcijami

Časovna zahtevnost enostavno učenje za 3-osne stroje

zelo kompleksen program za katerega potrebujemo vsaj

osnovno šolanje

Kakovost programa hitro delovanje z zelo redkimi napakami pri izračunih poti

orodja

pogoste napake pri izračunu poti orodja ter dolg čas

izračuna

Razširljivost dokup dodatnih funkcij za 3+2-osno programiranje

dokup paketov CAM CAD CAE

Odprtost programa zaradi enostavnosti zelo odprt zapleten delno odprt odprt z vidika nadgradnje

Finančni vložek približno 12000 euro približno 5640 euro

Možnosti dogradnjepostprocesorjev za

krmilje CNC-strojev

zajema 20 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

zajema 100 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

Arhiv orodij možnost arhiviranja parametrov orodij

nima možnosti arhiviranja parametrov orodij

Čas izdelave izračuna poti orodja

hitra počasna

Čas izobraževanja 40 ur 4 x 40 ur

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 46 -

Popolnost funkcij se v obeh programih odraža v različnih smereh ndash DEPOCAM 6 s svojo

enostavnostjo ne preobremeni uporabnika Funkcije so tudi grafično zelo nazorno prikazane

in enostavne za uporabo saj je potrebno vpisati le malo parametrov Moteče pa je lahko to da

se nam vsakič ko spremenimo kakšen parameter ustvari kopija le-tega npr če prestavimo

koordinatni sistem se nam kopira 3D-model Če nismo pozorni in ne izbrišemo predhodnega

lahko programiramo model v napačnem koordinatnem sistemu

Pri UGS NX4 pa imamo na voljo ogromno število funkcij ki so grafično zelo

izpopolnjene vendar moramo vse parametre vsakič ponovno vpisati Pojavljajo se tudi napake

funkcij ko moramo nprza potrditev klikniti BACK namesto običajnega OK (funkcija

transform - kopiranje) Takšne sicer malenkosti pa lahko imajo velik začetni vpliv na

uporabnika saj smo z nepopolnostjo funkcij v položaju zmedenosti Ima pa ta program to

dobro lastnost da je ob vsaki funkciji slikovna obrazložitev vpisanega parametra

Uporabniška prijaznost je poudarjena v programu DEPOCAM 6 kjer imamo manjše

število funkcij v zelo lepem preglednem načinu orodnih vrstic Manjka mogoče samo to da

bi se ob izbiri obdelave pojavili slikovni prikazi kaj katera funkcija pomeni Vsekakor lahko s

tem programom hitro določimo operacijo obdelave z majhnim številom vpisov parametrov v

njihova polja saj so ob nakup paketa že vpisani najbolj idealni parametri

Pri programu UGS NX4 pa uporabnika z izdelavo grafike ikon presenetita videz in nazorni

prikaz slik raznih obdelav moteče pa je nenehno vpisovanje parametrov v veliko število polj

za določevanje rezalnih orodnih parametrov Preveč funkcij povzroči zmedenost uporabnika

sploh zato ker nekaterih sploh ne uporabljamo

Časovna zahtevnost je manjša pri DEPOCAM 6 saj je program hitro učeč in sicer na 40-

urnem tečaju organiziranem pri zastopniku programske opreme

UGS NX4 pa zahteva zaradi svoje obširnosti precej več časa za učenje programiranja

CNC-strojev predviden je začetni tečaj 4 x 40 ur ki ga organizira zastopnik v Sloveniji

Odprtost programa si DEPOCAM 6 ustvarja s preprosto uporabo vendar je glede

nadgradnje z vidika funkcij nekoliko zaprt ampak moramo razumeti da gre za specifični

program

UGS NX4 pa je delno odprt zaradi svoje zapletenosti je pa zelo odprt za nadgradnjo z

drugimi programskimi paketi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 47 -

Finančni vložek ob nakup predstavlja veliko breme za podjetje še posebej če to ni veliko

Tako stane osnovni paket DEPOCAM 6 približno 12000 euro UGS NX4 pa je cenejši in stane

približno 5640 euro

Možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev imata oba programa pri

čemer upoštevamo da ima DEPOCAM 6 v osnovi 20 postprocesorjev in možnost nadgradnje

s plačilom UGS NX4 pa ima v osnovnem paketu 100 postprocesorjev in možnost nadgradnje

v željen postprocesor

Arhiv orodij ima DEPOCAM 6 in sicer z vpisanimi vsemi parametri (radij dolžina orodja

premer radij konice orodja itd) UGS NX4 pa takšnega arhiva orodij nima

Čas izdelave izračuna poti orodja je pri DEPOCAM 6 kratek še posebej pri 3D-

programiranju UGS NX4 pa ima do 50 daljši čas izračuna poti orodja v primerjavi z

DEPOCAM 6

Čas izobraževanja je pri DEPOCAM 6 zaradi večje prijaznosti do uporabnika krajši (40-urni

tečaj) medtem ko UGS NX4 zaradi obsežnosti od uporabnika zahteva več časa za osvojitev

osnovnih znanj programiranja (4 x 40-urni tečaj) in nadgradnje znanja (3 x 40-urni tečaj)

62 Ugotovitve

S praktičnim primerom in z opisom nekaj osnovnih funkcij smo primerjali dva programa za

CNC-programiranje CNC-strojev z ugotovitvijo da se med seboj precej razlikujeta že v

samem delovnem okolju in vse do programiranja z različnimi funkcijami

DEPOCAM 6 je precej primernejši za podjetja ki izdelujejo orodja v obratih z več CNC-

stroji kot pa za majhno podjetje z enim ali dvema strojema saj je finančni vložek 52 večji

kot pri programu UGS NX4 S tega vidika je UGS NX4 veliko boljši za majhna podjetja

prototipne oddelke kjer nimamo oddelka konstrukcije S takšnim paketom lahko narišemo

sprogramiramo analiziramo obdelovanec z manjšim finančnim vložkom ndash vse naredimo z

enim programom CAD CAM V zakup seveda jemljemo določene pomanjkljivosti tega

programa kot so čas izdelave programa čas izdelave na CNC-stroju večja obraba orodij

Vsak uporabnik se mora seveda vprašati kakšna bo namembnost programiranja ter koliko

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 48 -

časa bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi

slabo izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški opreme

Iz povedanega sledi da včasih z nakupom nepravilne (cenejše) programske opreme

izgubimo preveč časa in denarja zato je zelo pomembno preizkusiti in preučiti namembnost

programa ndash za kaj ga bomo uporabljali (orodjarstvo serijska proizvodnja hellip) saj s pravo

odločitvijo olajšamo delo uporabnikom in privarčujemo denar

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 49 -

7 SKLEP

Danes postaja tehnologija CNC-strojev s hitro rastjo vedno bolj kompleksnih obdelovancev

vse bolj zapletena zato je nujno razvijati različne primere metodologij z vsemi segmenti

ustvarjanja in prenosa informacij

Na podlagi zgodovinskih dejstev vidimo da je prišlo od sredine 50-tih let prejšnjega

stoletja do ogromnega porasta CNC-strojev Sama oblika in prenos NC-podatkov se bosta

morala spremeniti saj v takšni obliki ne zadovoljujeta več natančnosti NC-zapisa Vse

smernice potekajo k povezovanju strojev v sinhronizirana omrežja z vmesniki ki skrbijo da

pri prenosih podatkov ne prihaja do izgube informacij Spremembe se vršijo tudi v nenehni

izboljšavi postprocesorjev ki lahko s svojo zanesljivostjo generirajo podatke o gibanju osi s

pretvorbo v standardni zapis CNC-kode CNC-zapis ima vpliv na samo premikanje osi stroja

in z dobrim zapisom (postprocesiranjem) ki zajema bolj natančne parametre funkcij dobimo

boljšo kvaliteto krivulj z bolj nadzorovanimi delovnimi gibi

Ena takšnih metodologij je STEP-tehnologija ki prinaša nove prijeme pri reševanju

takšnih problemov in pomeni prihodnost nadgradnje sedanje metodologije Seveda pa

predstavlja za podjetja največji strošek programska oprema CNC-programiranja Da izberemo

najboljši programski paket se moramo ravnati po določenih kriterijih s katerimi zadovoljimo

potrebe proizvodnje CNC-strojev

Z opravljeno primerjavo dveh programov za CNC-programiranje (DEPOCAM 6 in UGS

NX4) smo spoznali različnost njunih funkcij delovnega okolja prijaznosti do uporabnika ter

zahtevnosti programske opreme Preizkusili smo tudi kakšna sta časa obdelave pri enakih

rezalnih parametrih Zaključimo lahko da sta programa različna že v samem konceptu

nastanka kjer je DEPOCAM 6 veliko bolj specifičen s svojo enostavnostjo kot programski

paket UGS NX4 Podjetje kot je Depo ponuja celovit paket stroja rezalnih orodij

programske opreme in nudi razvojno usmerjenost pri kateri ob preizkušanju svojih rezalnih

orodij dopolnjujejo programsko opremo z optimalnimi parametri poti in rezalnih sekvenc

parametrov Temu nasproti stoji cenovno zelo ugoden program UGS NX4 ki nam omogoča

popravljanje in modeliranje obdelovanca sta pa časa izdelave programa in izdelave

obdelovanca CNC-programa daljša za približno 40

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 50 -

S tem diplomskim delom smo želeli med drugim opozoriti da je še kako pomembno

katero programsko opremo bomo kupili kakšna bo namembnost programiranja koliko časa

bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi slabo

izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški ob dokupu opreme Z ozaveščenim

nakupom programskega paketa lahko namreč privarčujemo ogromno denarja in časa podjetju

saj lahko že s preprosto primerjavo programske opreme ugotovimo kateri programski paket je

za naše podjetje najboljši

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 51 -

8 VIRI

[1] Balič Jože CADCAM postopki univerzitetni učbenik Maribor Fakulteta za

strojništvo 2002

[2] Kraut Bojan Krautov strojniški priročnik 14 slovenska izdaja izdajo pripravila Jože

Puhar Jože Stropnik Ljubljana Littera picta 2003

[3] Ren Zoran Škerget Leopold Hriberšek Matjaž Kuhn Guumlnther (ur) Advanced

computational engineering mechanics proceedings of the 1 Workshop Maribor

Slovenia October 9-112003 Maribor Faculty of Mechanical Engineering 2003

[4] Strojnotehnološki priročnik 7 izdaja Ljubljana Tehniška založba Slovenije 1998

[5] Balič Jože Mikložič Andrej Kovačič Marjan Automatic generation of NC program

V Katalinić B (ur) DAAAM International scientific book 2003 Vienna DAAAM

International 2003

[6] Engineers Toolbox The advanced online resource for engineering calculations and

reference [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpwwwengineerstoolboxcom [452009]

[7] Breznikar Igor Računalniško podprto programiranje v orodjarni s sistemom Depocam

seminarska naloga Maribor Fakulteta za strojništvo 2008

[8] STEP-NC Hlebanja Gorazd [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

wwwsteptoolscomlibrarystepnc [452009]

[9] Seminarska NC-stroji Univerza za strojništvo Maribor [svetovni splet] Engrasp Inc

Dostopno na WWW httpmajauni-mbsisloseminarskeNC-

strojiDodatnoZgodovinski20pregledhtm [652009]

[10] NC-Graphics Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiNC Graphics [852009]

[11] UGS NX Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiUGS_NX [1252009]

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 52 -

9 PRILOGE

Življenjepis

Osebni podatki

Ime in priimek Primož Koležnik

Datum rojstva 12 12 1978

Državljanstvo Slovensko

Naslov Andraž nad Polzelo 87e 3313 Polzela

12121978 Rojen v Slovenj Gradcu

1998-1999 Zaključena Osnovna šola Radlje ob Dravi

1999 Vpis v Srednjo strojna šola v Mariboru smer strojni tehnik

2001 Prva zaposlitev Gorenje dd in delo v oddelku preoblikovanje pločevine linija

za izdelavo pločevinastih vrat ohišji tovarna hladilne tehnike

2003 Vpis na fakulteto za strojništvo v Mariboru Visoko šolski program smer

proizvodnjo strojništvo izredno

2003 -

2004

Zadolžitev dela tehnika proizvodnje toplotno izoliranje vrat in ohišji v programu

hladilne tehnike

2005 -

2006

Statistični pregled aparatov v programu hladilne tehnike službe zagotavljanje

kakovosti

2006 - Dela v obratni merilnici službe zagotavljanje kakovosti hladilne tehnike

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 53 -

2007

2007- 2008 Delo v proizvodnji mojster linije za prevzemanje končnih aparatov

2008

2009

Delo v prototipni CNC programiranje in operater na CNC stroju

Delo v Gorenje Orodjarna programer in oparater CNC frezalnih strojev

Prosti čas

Pohodništvo

Kolesarjenje

Obnavljanje starodobnikov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Primož KOLEŽNIK

Maribor junij 2009

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

KAZALO vsebine

1 1 UVOD

3 21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

9 23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

10 24 Adaptivno krmiljenje (AC)

11 25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

11 26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

15 3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

16 32 STEP-proizvodnja

17 33 Informacijski model

17 34 Lastnosti STEP-NC

18 35 Sedanji problemi

20 36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

21 37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

21 38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

22 4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

22 41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

23 42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

24 43 Delovno okolje DEPOCAM 6

25 44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

27 45 Delovno okolje UGS NX4

28 51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

30 53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

30 54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

31 55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

33 57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

34 58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

35 59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

37 510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

40 512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

41 513 Primerjava z vidika programiranja

45 6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

47 62 Ugotovitve

49 7 SKLEP

51 8 VIRI

52 9 PRILOGE

KAZALO SLIK

2 Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

3 Slika 22 Prvi računalniki

5 Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

9 Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

11 Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

12 Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

13 Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

14 Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

16 Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

17 Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

18 Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

19 Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

20 Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

25 Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

27 Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

28 Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

29 Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

42 Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

43 Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

44 Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

44 Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

45 Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

1 UVOD

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Slika 22 Prvi računalniki

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

image5emf

1920193019401950196019701980ČAS NASTANKATEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNEPRODUKCIJSKEAVTOMATI

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

image8emf

0204060801001201960196219641966196819701972197419761978198019821984198619881990RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVITRANZISTORKSA TEHNIKATEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJINEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

image9emf

020406080100196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

image10emf

MasovnaSerijskaIndividualnaMaloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

33 Informacijski model

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

35 Sedanji problemi

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

45 Delovno okolje UGS NX4

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

56 Priprava površin s programom UGS NX4

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

513 Primerjava z vidika programiranja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

62 Ugotovitve

7 SKLEP

8 VIRI

9 PRILOGE

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip13

13

Opravilna vrstica za izbiro obdelovalnih operacij13

13

Opravilna vrstica za izbiro različnih pogledov modela13

13

Osnovna opravilna vrstica - zavesni meni13

13

Stroju specifični program komponente s podatki o gibanju osi ki ga generira postprocesor13

Dobavitelj specifične razrešitve originalnega standarda13

Samo primitivni gibalni in priklopni ukazi 13

Ni standardiziranega podatkovnega formata za procesiranje krivulj in softiciranih NC-tehnologij13

13

N05 G5413

N10 G00 Z1000013

N15 G91 G0 Z20013

N20 T5 D1 WW13

N30 G90 M513

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z500013

N45 M0813

N50 S318300013

N55 M0313

N60 F147700013

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z500013

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-050013

13

13

Idealen za papirni trak13

13

STEP-NC nadomešča G-kodo z bogatim integriranim podatkovnim formatom13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝13

13

Prikaz procesiranja programa - proces Manager13

13

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode13

13

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni13

13

Postavitev koordinatnega sistema13

13

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝ s katerimi opravljamo vse pomembne funkcije13

13

Funkcije za določevanje varnostnih mej13

13

Pregled postprocesiranja operacij13

13

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D13

13

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja13

13

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij13

13

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

STROŠKI STROJNE OPREME13

13

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME13

13

13

13

_1306048306xls

Grafikon1

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI
TRANZISTORKSA TEHNIKA
TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ
INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)
MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)
VLSI TEHNIKA (CNC 3)
SMD TEHNIKA
11
105
1
095
092
1
09
092
084
076
058
075
05
06
042
05
04
045
075
04
06
035
05
032
04
03
035
035
025
03
025
027
02
025
015
012
01
012
01
008
006
005
005
002
005
002
002
002
002

List1

_1306732452xls

Grafikon1

STROŠKI STROJNE OPREME
STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
5
95
5
95
7
95
10
90
15
85
20
80
27
70
35
60
45
55
55
45
60
35
70
27
80
20
85
15
90
10
95
7
95
5
95
5

List1

_1306415502xls

Grafikon1

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
5
20
75
50

List1

_1306047891xls

Grafikon1

UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE
AVTOMATI
TEHNOLOŠKI NIVO
ČAS NASTANKA
RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA
1940
1950
1955
1960
1964
1967
1970
1974
1975
1976

List1

KONVENC NC AC CNC DNC
UNIVERZALNE 1940
PRODUKCIJSKE 1950
AVTOMATI 1955
OD TOČKE DO TOČKE 1960
PO KONTURI 1964
OBDELOVALNI CENTRI 1967
ADAPTIVNO KRMILJE 1970
CNC 1974
DNC 1975
POS 1976
UNIVERZALNE UNIVERZALNE UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE
AVTOMATI AVTOMATI AVTOMATI
OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE
PO KONTURI PO KONTURI PO KONTURI
OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI
ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE
CNC CNC CNC
DNC DNC DNC
POS POS POS
Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
Masovna 5
Serijska 20
Individualna 75
Maloserijska 50
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
Masovna
Serijska
Individualna
Maloserijska
STROŠKI STROJNE OPREME STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
1967 5 95
1968 5 95
1969 7 95
1970 10 90
1971 15 85
1972 20 80
1973 27 70
1974 35 60
1975 45 55
1976 55 45
1977 60 35
1978 70 27
1979 80 20
1980 85 15
1981 90 10
1982 95 7
1983 95 5
1984 95 5
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
1967 1967
1968 1968
1969 1969
1970 1970
1971 1971
1972 1972
1973 1973
1974 1974
1975 1975
1976 1976
1977 1977
1978 1978
1979 1979
1980 1980
1981 1981
1982 1982
1983 1983
1984 1984
RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI TRANZISTORKSA TEHNIKA TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1) MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2) VLSI TEHNIKA (CNC 3) SMD TEHNIKA
1960 110
1961 105
1962 100
1963 95
1964 92 100
1965 90 92
1966 84
1967 76
1968 58 75
1969 50 60
1970 42 50
1971 40 45 75
1972 40 60
1973 35 50
1974 32 40
1975 30 35 35
1976 25 30 25
1977 27 20
1978 25 15
1979 12
1980 10
1981 12
1982 10
1983 8
1984 6
1985 5
1986 5 2
1987 5 2
1988 2
1989 2
1990 2
1960 1960 1960 1960 1960 1960 1960
1961 1961 1961 1961 1961 1961 1961
1962 1962 1962 1962 1962 1962 1962
1963 1963 1963 1963 1963 1963 1963
1964 1964 1964 1964 1964 1964 1964
1965 1965 1965 1965 1965 1965 1965
1966 1966 1966 1966 1966 1966 1966
1967 1967 1967 1967 1967 1967 1967
1968 1968 1968 1968 1968 1968 1968
1969 1969 1969 1969 1969 1969 1969
1970 1970 1970 1970 1970 1970 1970
1971 1971 1971 1971 1971 1971 1971
1972 1972 1972 1972 1972 1972 1972
1973 1973 1973 1973 1973 1973 1973
1974 1974 1974 1974 1974 1974 1974
1975 1975 1975 1975 1975 1975 1975
1976 1976 1976 1976 1976 1976 1976
1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977
1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978
1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979
1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980
1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981
1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982
1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983
1984 1984 1984 1984 1984 1984 1984
1985 1985 1985 1985 1985 1985 1985
1986 1986 1986 1986 1986 1986 1986
1987 1987 1987 1987 1987 1987 1987
1988 1988 1988 1988 1988 1988 1988
1989 1989 1989 1989 1989 1989 1989
1990 1990 1990 1990 1990 1990 1990

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- II -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr prof dr Miranu

Brezočniku in somentorju red prof dr Jožetu Baliču

za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela

Zahvaljujem se tudi Gorenju dd za omogočen dostop

do podatkov

Posebna zahvala velja družini ki me je spremljala pri

študiju in mi nudila moralno podporo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- III -

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Ključne besede CNC-stroji CNC-programiranje NC-program STEP-NC študij

primerov DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Povzetek

V diplomskem delu smo najprej povzeli zgodovinski razvoj NC-tehnologije in navedli

sodobne trende na tem področju Nekoliko podrobneje smo se posvetili STEP-NC

metodologij Jedro naloge je posvečeno primerjalni študiji med programoma DEPOCAM 6 in

UGS NX4 za NC-programiranje Vpeljali smo različne kriterije primerjave programa pa smo

primerjali tudi na osnovi izvedbe praktičnih primerov

Ugotovili smo da se programa precej razlikujeta zato je bilo tudi pričakovati velik razkorak

časa izdelave med dvema operacijama z istimi rezalnimi parametri Ugotovili smo da je

programski paket DEPOCAM 6 veliko boljši pri časovni primerjavi ker je specializiran

program za programiranje CNC strojev vendar z njim ne moremo narisati ali popravljati 3D-

risb Po drugi strani pa je paket UGS NX4 splošen paket za 3D-risanje in analiziranje

simuliranje različnih obremenitev na obdelovancu zato je primeren za prototipne delavnice

kjer lahko obdelovanec nenehno spreminjamo in dograjujemo Takšen paket je dobrodošel

tam kjer so operater programer in konstrukter na enem delovnem mestu

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IV -

COMPARISON BETWEEN DEPOCAM END UGS NX4

PROGRAMS FOR PROGRAMMING OF CNC-MACHINES

Key words CNC-machines CNC programming NC-program STEP-NC case studies

DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Abstract

In this thesis we summarized the development of NC-technology throughout the history and

stated modern trends of this area STEP-NC technology was discussed in more detail The

main part of the thesis includes the comparison of DEPOCAM 6 and UGS NX4 programmes

for programming We initiated different criteria of comparison and compared the programmes

in two practical cases

The important realization was that the two types of software are very different therefore a

large difference in production time was expected We established that the DEPOCAM 6

software is much better in production time as it is specialised for programming CNC- sided

moulding machines however it cannot be used for drawing or editing 3D pictures On the

other hand this software is appropriate for programming CNC machines UGD NX4 as

mechanical system enables general usage of 3D drawing and analysing simulating different

pressure on the product during process therefore ii is appropriate for prototype workshops

where the product can be changed during the process at any time Such package is appreciated

where the operator the programmer and the constructor are working together

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- V -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD1

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE 2

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije3

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji8

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati 9

24 Adaptivno krmiljenje (AC)10

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)11

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko11

27 Prihodnost razvoja 13

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE 15

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC 15

32 STEP-proizvodnja 16

33 Informacijski model 17

34 Lastnosti STEP-NC17

35 Sedanji problemi 18

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije 20

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje21

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje 21

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA

PROGRAMIRANJE NC-STROJEV 22

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev22

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6 23

43 Delovno okolje DEPOCAM 624

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX425

45 Delovno okolje UGS NX427

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VI -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6

IN UGS NX4 28

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX428

52 Uvoz modela ndash primerjava 29

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 630

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4 30

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6 31

56 Priprava površin s programom UGS NX4 32

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6 33

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX434

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6 35

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4 37

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6 39

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4 40

513 Primerjava z vidika programiranja 41

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4 41

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA45

61 Kriteriji primerjave 45

62 Ugotovitve 47

7 SKLEP 49

8 VIRI51

9 PRILOGE 52

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VII -

KAZALO SLIK

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak2Slika 22 Prvi računalniki 3Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj5Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika 9Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem11Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent12Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme 13Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji14Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema 16Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije 17Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent 18Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC 19Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC 20Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 625Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4 27Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 628Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4 29Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6 42Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX443Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6 44Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4 44Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov 45

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VIII -

UPORABLJENE KRATICE

AAM (Application Activity Model) Model področja

aktivnosti

AIC (Application Interpreted Constructs) Deljivi resursi

AIM (Application Interpreted Model) Aplikacijski

interpretirani model

AP (Applicatin Protocol) Aplikacijski protokol

API (Application Programming Interface) Aplikacijski programski

˝interfejs˝

CAD (Computer Aided Design) Računalniško podprte

oblikovanje

CAE (Computer Aided Engineering) Računalniško podprte

tehnične analize

CAM (Computer Aided Manufacturing) Računalniško podprta

proizvodnja

CAPP (Computer Aided Process Planning) Računalniško podprto

načrtovanje procesa

CNC (Computer Numerical Control) Računalniško numerično

krmilje

NC (Numerical Control) Numerično krmiljenje

DNC (Direct Numerical Control) Neposredno numerično

krmiljenje

ADNC (Application Direct Numerical Control) Aplikacijsko neposredno

numerično krmilje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IX -

CAID (Centre of Applied Industrial Design) Center za dizajn

PMI (Product and Manufacturing Information) Produktni in proizvodni

podatki

PDM (Pruduct Data Management) Upravljanje s podatki v

proizvodnji

PLM (Product Lifecycle Management) Računalniško podprt

sistem za spremljanje

razvojnega cikla izdelka

IGES (Initial Graphics Exchange Standard) Standard za razumevanje

proizvodnje

ISO (International Organization for

Standardization)

Mednarodna

organizacija za

standardizacijo

STEP-NC (STEP Numeric Control) Razširjeni STEP

standard za NC-stroje

STEP (Standard for the Exchange of Product Model

Data)

Standard za razumevanje

podatkov proizvodnje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

V začetku diplomskega dela bomo predstavili zgodovino nastanka CNC-tehnologije in

prihodnost nekaterih metodologij zapisa CNC-programa s STEP-tehnologijo Na to bomo

izvedli primerjavo med programoma za CNC-programiranje strojev DEPOCAM 6 in UGS

NX4 ter primerjali nekatere osnovne funkcije obdelav s programoma Izvedli bomo tudi

primerjavo časa izdelave obdelovanca v programskem okolju Za to primerjavo bomo vnašali

v oba programa enake parametre odrezavanja pomike enako število obratov parametre

orodja in ugotavljali kakšen je čas operacij 2D in 3D med programoma Vršili bomo

primerjavo med programoma z vidika

finančnega vložka

popolnosti funkcij

uporabniške prijaznosti

časovne zahtevnosti

možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev

arhiviranja orodij

časa izobraževanja

časa izdelave izračunov poti orodja

Za primerjanje programske opreme smo se odločili da bi ugotovili katere so dobre in

slabe strani programov in kako lahko določimo področje uporabe v proizvodnji Z vidika

primerjave je glede CNC-programske opreme napisanega premalo da bi ob nakupu takšne

opreme lahko primerjali lastnosti med programi in opravili najboljšo izbiro Veliko podjetij se

ob nakupu programske opreme odloči napačno ker se izbere programska oprema ki ne

dosega optimalnih rezultatov na strojih v določeni proizvodnji (orodjarstvo serijska

proizvodnja) S takšnimi odločitvami podjetja izgubijo finančna sredstva in tudi

konkurenčnosti proti drugim podjetjim

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Želji po napredku ki je prisotna v slehernem od nas ves čas botrujejo okoliščine ki jo

vzpodbujajo in včasih tudi usmerjajo Tako lahko le za redke izume trdimo da so plod

popolnoma neodvisne ideje V večini primerov so to izsledki temeljnih znanstvenih disciplin

kot sta matematika in fizika Na področju aplikativnih znanosti pa so izumi večinoma

pogojeni z razvojem tehnike in znanosti nasploh To še posebej velja za razvoj obdelovalnih

strojev kjer zgodovino poleg temeljnih znanosti krojijo še mnogi družbeni dejavniki ter

trenutne potrebe trga

Tako je prvi NC-stroj nastal zaradi potreb vojaške industrije ki je potrebovala orodje za

izdelavo vse zahtevnejših letal in letalskih pogonov Seveda bi si ta industrija podobne stroje

želela že prej vendar zanje čas še ni ˝dozorel˝ Pred njimi so morali nastati nekateri izumi in

ideje ki so ustvarili podlago in sprožili željo po izdelavi raquoSistema za neposredno krmiljenje

položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda računskega strojalaquo kot se je glasil opis

naročila projekta ameriške vojske ki ga je prevzel John Parsons na MIT in ga danes štejemo

za izumitelja NC-stroja

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Idejo o krmiljenju naprav po vnaprej določenem scenariju lahko zasledimo že v 14 stoletju

ko so zvonove krmilili s posebnimi bodičastimi valji in na ta način dobili želeno ˝melodijo˝

ki se je lahko večkrat ponovila Razvoj sistema numerično vodenih obdelovalnih strojev je s

podobnimi izumi v tesni zvezi na njegov nastanek in nezadržni razcvet pa močno vpliva

razvoj elektronike in računalniške tehnike

V nadaljevanju je podanih nekaj ključnih zgodovinskih mejnikov razvoja krmilne tehnike

in numerično krmiljenih strojev

1808 je Joseph M Jacquard uporabil pločevinaste kartice z luknjicami za krmiljenje

tkalskih strojev in tako iznašel prenosljiv nosilec podatkov

1863 je M Fourneaux patentiral avtomatski klavir znan pod imenom Pianola Srce

klavirja je poleg običajnih klavirskih sestavnih delov vsebovalo približno 30 cm širok

papirnat trak z luknjicami (slika 21) skozi katere je stisnjen zrak krmilil mehanično

tipkovnico in igral melodije kodirane na papirnatem traku To metodo so nato

razvijali da je bilo mogoče regulirati tudi zvok jakost ter hitrost igranja kar je

omogočilo precej natančno izvedbo klavirskih skladb

Slika 22 Prvi računalniki

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

1938 je Claude E Shannon med pripravo svoje doktorske naloge na Massachusetts

Institute of technology (MIT) prišel do spoznanja da sta avtomatski preračun ter

prenos podatkov mogoča samo v dvojiški obliki in ob uporabi Boolove algebre ter da

so elektronska stikala edine praktično uporabne komponente za ta namen

1946 sta dr John W Mauchly in dr J Presper Eckert izdelala in dobavila ameriški

vojski prvi digitalni računalnik Eniac (slika 22)

1949ndash1952 je John Parsons v okviru MIT po naročilu ameriških letalskih sil razvil

˝Sistem za neposredno krmiljenje položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda

računskega stroja˝ in kot dokaz o delovanju oblikoval izdelek Parsons je s svojim

projektom podal štiri ključna izhodišča za nadaljnji razvoj ideje o numeričnem

krmiljenju

o izračunana pot orodja se hrani na luknjani kartici

o luknjane kartice se na stroju avtomatično berejo

o kontrolira se gibanje orodja

o na osnovi teh podatkov se opravlja gibanje po koordinatnih poteh s servomotorji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

1952 je pričel na MIT delovati prvi numerično krmiljeni obdelovalni stroj z imenom

Cincinnati Hydrotel z navpičnim vretenom Krmilje je bilo izvedeno z elektronkami

omogočalo je hkratno premikanje treh osi (3D-linearna interpolacija) in dobivalo

podatke preko dvojiško kodiranih luknjanih trakov (slika 23) S temi stroji je bilo

možno izdelati vedno zahtevnejše integralne dele za potrebe letalske industrije Šlo je

za izdelke ki jih je bilo možno natančno opisati z malo matematičnimi podatki vendar

zelo težko ročno izdelati

1954 odkupi podjetje Bendix Parsonsove patentne pravice in proizvede prvi

industrijsko izdelan NC-stroj prav tako z uporabo elektronk

1957 postavijo ameriške letalske sile (US Air Force) prve NC-rezkalne stroje v svoje

delavnice

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

1958 je bil predstavljen prvi programski jezik s simboli imenovan APT in sicer v

povezavi z računalnikom IBM 704 Pomeni začetek strojnega programiranja

1960 predstavijo nemški proizvajalci na sejmu v Hannovru svoje prve NC-stroje Za

numerična krmilja pričnejo v tem letu uporabljati tranzistorska vezja

1963 je bil izdelan prvi specialni NC-stroj

1965 iznajdejo avtomatični izmenjevalnik orodja

1968 postanejo z uporabo IC-tehnike (integralna vezja) krmilja manjša in

zanesljivejša

1969 uporabijo v podjetju SUNDSTRAND Omnicontrol v ZDA prve DNC-naprave

1970 iznajdejo avtomatično menjavo obdelovancev z menjavo transportnih palet

1972 omogočijo prvi NC-stroji s serijsko vgrajenim miniračunalnikom razvoj novi

generaciji zmogljivejših računalniško krmiljenih strojev ki pa so jih kmalu zamenjali

CNC-stroji z mikroprocesorji

1974 je bil izdelan prvi večoperacijski CNC-obdelovalni stroj

1975 iznajdejo avtomatične korekture orodja (povratni hod)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

1976 pričnejo za krmilja CNC-strojev uporabljati mikroprocesorje

1977 iznajdejo avtomatični nadzor življenjske dobe orodja (AC-krmilja)

1978 so zasnovani prvi prilagodljivi proizvodni sistemi (POS)

1980 so programska orodja ki so jih razvili in pričeli integrirati v CNC-stroje

omogočila programiranje neposredno na strojih in sprožila spopade za in proti

krmiljem z ročnim vnosom podatkov CNC-krmilja že vsebujejo podprograme za

pomoč pri izdelavi programov za proizvodnjo

1984 postavijo zelo zmogljivi CNC-stroji podprti s programskimi orodji z grafičnim

prikazom nova merila za programiranje proizvodnje

198687 omogočajo standardni programski in računalniški vmesniki povezavo strojev

v avtomatizirano tovarno na podlagi računalniških mrež (CIM in JIT)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980ČA

S N

ASTA

NKA

TEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNE

PRODUKCIJSKE

AVTOMATI

Slika 24 Prikaz razvoja CNC-programiranja

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

Pri nas so se prvi NC-stroji pojavili okrog leta 1976 in sicer v Železarni Ravne kjer sta bila

proizvajalca Pratt amp Whitney na tedanji Višji tehniški šoli v Mariboru ter na Fakulteti za

strojništvo v Ljubljani pa vrste Cincinnati Milacron Med prve moderno opremljene tovarne

prištevamo še Litostrojevo tovarno viličarjev kjer se je proizvodnja na sodobnih CNC-strojih

začela leta 1979 Na območju nekdanje Jugoslavije so prvi NC-stroj pognali v Prvomajski v

Zagrebu ( prikaz razvoja slika 24)

Naše tovarne se z izdelavo računalniško krmiljenih stružnic in vrtalno-rezkalnih strojev za

obdelavo kovin niso ukvarjale Poleg bogate ponudbe iz tujine so s tovrstnimi stroji tovarne

bivše Jugoslavije opremljali Prvomajska iz Zagreba in še nekateri drugi proizvajalci Med

našimi proizvajalci velja omeniti Iskro ki je izdelala krmilnik CNC-2T Litostroj je izdelal

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

več različnih CNC-preoblikovalnih strojev in linij za razrez pločevine v Gorenju so izdelali

robota itd

Precej več je bilo narejenega na razvoju programske opreme za računalniško načrtovanje

izdelovalnega procesa (CAP) kjer beležimo nekaj odmevnih izdelkov s področja

računalniškega programiranja NC-strojev in upravljanja proizvodnih procesov

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Prvotni koncept numeričnega krmiljenja (NC) je s pojavom miniračunalnikov še bolj pa s

pojavom mikroračunalnikov prerasel v dosti naprednejši CNC-koncept CNC je okrajšava za

Computerized Numerical Control v bistvu pa pomeni krmilje z vgrajenim računalnikom

Vgrajen računalnik je olajšal upravljanje stroja omogočil izvajanje zahtevnejših računskih

operacij na njem (interpolacije višjega reda) izboljšal pomnilniške kapacitete krmilja

predvsem pa omogočil povezovanje krmilijstrojev v industrijske računalniške mreže (slika

25)

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

To zadnjo lastnost s pridom uporablja koncept DNC-obrata Kratica pomeni Direct

Numerical Control ali neposredno numerično krmiljenje gre pa za idejo osrednjega

nadzornega računalnika ki upravlja več CNC-strojev ˝Upravljanje˝ je v večini primerov

omejeno na osrednje shranjevanje NC-programov ter prenos le-teh od računalnika do strojev

in nazaj Seveda lahko ima osrednji računalnik tudi bolj zahtevne naloge kot so zbiranje

podatkov o delovanju strojev upravljanje toka materiala in celo upravljanje proizvodnje

Zaradi stalnega padanja cen elektronskih komponent in hitrega razvoja mikroračunalniške

tehnologije najdemo danes NC-stroje le še v arhivih in zgodovinskih učbenikih sicer pa so

moderni numerično krmiljeni stroji izključno CNC-stroji

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

Iz jedra osnove numerično krmiljenih strojev ne smemo izpustiti adaptivnega krmiljenja s

katerim skušamo numerično krmiljene stroje avtomatizirati do te mere da bomo med

obratovanjem lahko vplivali na sam proces odrezavanja in s tem tudi na glavni čas obdelave

Vsa do sedaj omenjena avtomatizacija namreč služi le skrajševanju pomožnih in pripravnih

časov ki jih lahko z umno organizacijo in uporabo sistemov za avtomatsko menjavo

obdelovancev tudi izničimo

Adaptivno krmiljeni sistemi pa z avtomatskimi napravami vplivajo na proces odrezavanja

in sicer z namenom skrajševanja glavnega časa obdelave AC-sistemi so torej posebna oblika

krmilja kjer je postopek odrezavanja vključen v regulacijski krog

Postopek odrezavanja je navadno vnaprej predviden in določen z osnovnimi odrezovalnimi

parametri (globina rezanja podajanje rezalna hitrost) ki so izračunani glede na neke

standardne delovne pogoje Ti pogoji pa lahko od dejanskih bistveno odstopajo kar lahko s

tipali zaznamo kot na primer manjšo obremenitev stroja in podobno V tem primeru lahko

parametre spremenimo in tako vplivamo na glavni obdelovalni čas Podobno lahko z

merjenjem odrivne sile na orodju zaznamo obrabljenost orodja in ga pravočasno zamenjamo ndash

še preden proizvedemo izmet Numerično krmiljen stroj opremljen s potrebnimi tipali in

krmiljem ki ta tipala nadzoruje imenujemo adaptivno krmiljen stroj

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Prilagodljive obdelovalne sisteme (POS) bi lahko imenovali tudi izpopolnjena nadgradnja

DNC-sistema Prilagodljiv obdelovalni sistem je skupek CNC-strojev ki so med sabo fizično

in podatkovno (logično) povezani Za fizično povezavo skrbi transportni oziroma logistični

sistem za podatkovno pa računalniško omrežje in osrednji nadzorni računalnik V takšen

sistem povezujemo stroje z namenom večje avtomatizacije delovnega procesa in s tem

skrajšanja proizvodnih časov POS se od DNC razlikuje predvsem po vlogi nadzornega

računalnika ki tukaj poleg obdelovalnega regulira še logistični sistem (slika 26)

Prilagodljivi obdelovalni sistemi so namenjeni izdelavi tehnološko podobnih delov

omogočajo pa optimizacijo celotnega sistema in s tem hitrejše ter učinkovitejše odpravljanje

motenj v procesu

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

Z novimi iznajdbami na področju elektronike in elektrotehnike (tranzistor integrirana vezja

hellip) so se na področju izdelave krmilnih naprav za numerično krmiljene strojev odprle številne

nove možnosti V prvi fazi je napredek tekel predvsem v smeri povečanja sposobnosti

krmilnih enot kjer je bil vrhunec dosežen z vgradnjo računalnika v krmilje (slika 27) V

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

drugi fazi pa so elektronske komponente začeli vgrajevati tudi v ostale dele stroja da bi s tem

dvignili nivo avtomatizacije ter dodatno skrajšali pripravljalni in nastavni čas Hiter napredek

je omogočilo predvsem hitro padanje cen elektronskih komponent ki so v začetnem obdobju

predstavljale levji delež stroškov izdelave numerično krmiljenega stroja danes pa pomenijo

že manj kot 10 odstotkov vrednosti celotnega stroja ( slika 28)

0

20

40

60

80

100

120

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI

TRANZISTORKSA TEHNIKA

TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ

INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)

MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)

VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

Z vključitvijo mikroračunalnika v krmilje stroja so se odprle dodatne možnosti za dvig

avtomatizacije proizvodnje predvsem pa za izdelavo vse zahtevnejših oblik Obenem se

pojavijo tudi težnje da bi večji del programerskih funkcij postavili neposredno na krmilje

stroja K sreči so se te težnje kmalu izgubile saj bi danes to pomenilo da bi stroj vreden

nekaj 100 tisoč evrov namesto svoje ciljne funkcije opravljal delo osebnega računalnika

vrednega nekaj 300 evrov Je pa omenjeni trend pustil pozitivne posledice pri razvoju

konvencionalnih univerzalnih strojev Ti so danes prav tako že opremljeni s krmilji vendar je

postavitev vseh elementov še vedno prirejena človeku ki s strojem dela in ne avtomatskim

strežnim napravam kot je to običaj pri ˝čistih˝ numerično krmiljenih strojih

S pojavom CNC-strojev pa se je zgodila še ena velika sprememba ki je bila posledica

vgrajenega računalnika Pokazala se je namreč potreba po zmogljivejši in vse zahtevnejši

programski opremi Le-ta je kmalu začela predstavljati večji del vrednosti stroja kot pa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

njegove mehanske komponente Oba navedena vzroka neuporabnost stroja če se na njem

izvaja programiranje in stroški programske opreme sta privedla do ločevanja programerskih

funkcij od čistih krmilno-komunikacijskih funkcij krmilja Tako se danes z redkimi

izjemami programiranje strojev izvaja na ločenih grafičnih postajah kjer se s pomočjo

simulacijskih programov izvede tudi preizkušanje NC-programov Od tod pa se preverjeni

NC-programi preko računalniških mrež prenašajo do CNC-strojev

0

20

40

60

80

100

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

Od prihodnosti na področju razvoja numerično krmiljenih strojev pričakujemo predvsem

večje možnosti povezovanja v računalniška omrežja Te so namreč še vedno odvisne od

standardnih serijskih vmesnikov tipa RS 232 na katere se potem priklapljajo najrazličnejše

zunanje komunikacijske naprave Zaradi omejitev serijske komunikacije je seveda močno

omejena tudi izmenjava podatkov med strojem in nadzornim računalnikom ki bo v prihodnje

nujna zato pričakujemo tudi ukinjanje nekaterih funkcij CNC-krmilja ki sodijo bolj na

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME

STROŠKI STROJNE OPREME

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

področje grafičnih delovnih postaj Namesto teh bo prišlo do vključevanja omrežnih

protokolov kot sta TCPIP in IPXSPX kar bo omogočilo neposredno povezovanje v

arhitekturo odjemalecstrežnik s čimer se bo pojavila tretja generacija DNC-konceptov

Nenazadnje bo prej ali slej moralo priti do ukinitve trenutnega standarda NC-kodnega zapisa

ki s svojo omejenostjo že predstavlja oviro Pričakujemo lahko pojav novega standarda z

izrazno bogatejšim kodiranjem ali celo pojav poprocesorjev integriranih v krmilja CNC-

strojev

Zelo pomembno za prihodnji razvoj numerično krmiljenih strojev in s tem povezane

tehnologije je nadaljnje upadanje deleža velikoserijske in masovne proizvodnje v

strojegradnji kar je posledica tržnih sprememb Potrebe trga se vedno bolj nagibajo k večji

individualizaciji dobrin kar pomeni prilagajanje posameznih izdelkov posebnim

individualnim potrebam kupca V takšnih razmerah pa sta nujni velika prilagodljivost in

odzivna sposobnost proizvodnega sistema za kar so numerično krmiljeni obdelovalni stroji

vedno bolj prilagojeni (slika 29)

MasovnaSerijska

Individualna

Maloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

STEP-NC se uporablja v proizvodnji frezanja vrtanja struženja konturnega rezanja in je

prihodnost CNC-programiranja Povezovanje sistemov z boljšim ga naredi bolj

interoperabilnega omogoča hitrejše programiranje ter varnejše delo Tako lahko z uporabo

koncepta fleksibilne proizvodnje s tem sistemom prihranimo ogromno denarja

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

V preteklih letih se je ogromno dogajalo v smeri razvoja elektronske tehnologije kot tudi na

področju programske opreme ki sta tesno povezani tehnologiji kateri sta imeli ogromen vpliv

na današnje numerične CNC-stroje in krmilja

Numerični stroji in krmilniki so postali bolj inteligentni fleksibilni z več spomina

oziroma kapacitete ter z veliko boljšo povezavo v skupnem internem omrežju (slika 31) To

vodi v spremembo oblikovanja DNC-sistema ki temelji na prejšnjem DNC-sistemu Z DNC-

sistemom podatkov dobimo bolj primerne sposobnosti shranjevanja ne samo v centralnih

DNC-serverjih ampak tudi v CNC-krmilnikih ali CNC-terminalih Sprememba arhiviranja

pomeni zahtevo DNC-programske opreme naj se spremenijo tako DNC v celoti z vsemi

osnovnimi funkcijami tega sistema kakor tudi distribucija NC-podatkov v obeh smereh do

CNC-stroja Tako naj bi zadovoljili današnje zahteve da dovoljujejo uporabnikom gradnjo

spreminjanje podatkov v odnosu med obdelovancem (3D-zapis) s 3D in drugimi

podatkovnimi programi kot so denimo program za arhiviranje podatkov orodij informacij

risb obdelovanca proizvodnih podatkov strojnih parametrov Vse želje uporabnikov bazirajo

na tem kako povezati vse sisteme preko interneta ter tako pridobiti na večji fleksibilnosti

sistema oziroma proizvodnje Takšni sistemi omogočajo večjo preglednost podatkov s čimer

se samo spreminjanje podatkov ne vrši v spremembi glavnih funkcij le-teh Sedanji problemi

s podatki ki prihajajo na stroj po drugih sistemih kot so enosmerni sistem NC v CNC

povzročajo pri transformiranju izgubo osnovnih podatkov Težavo pa predstavlja tudi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

kasnejše popravljanje podatkov na stroju kar privede v naslednji fazi do izgube le-teh STEP-

tehnologija pa nam omogoča boljšo preglednost ter bolj natančen zapis podatkov

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

STEP-proizvodnja temelji na DNC-sistemu z zmožnostjo za shranjevanje v DNC-serverju

in tudi v CNC-terminalu To predstavlja velik izziv za DNC-programsko opremo v

implimentarnih osnovnih funkcijah

Posredovalcu ki temelji na DNC-programski opremi z asistenco (ADNC) je

predlagano kako reševati probleme znotraj samega omrežja ter prenosa podatkov Njegova

naloga je zbirati distribute NC-informacij in jih transformirati oz prenesti varno in seveda

v celotni obliki z vsemi pripadajočimi funkcijami NC-program z zbranimi strojnimi

podatki znotraj omrežja ne izgubi veličinskih funkcij Zato dobiva tehnologija STEP-NC

nove razsežnosti nadaljnjega razvoja v smeri kako s sestavo agentov ki temeljijo na

asistenci (agenti AP s platformo agenta JADE) nadzorovati spremembe transformacij NC-

programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

33 Informacijski model

STEP integrira več kot deset objektnih modelov s takšno povezljivostjo pa dobimo boljši

informacijski sistem ki zajema inženirsko kolaborativno delo upravljanje oskrbovalne

verige avtomatizacijo tovarne mikro obdelavo Med objektnimi modeli je mnogo

pomembnih relacij (slika 32)

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

Eliminacija 4500+ postprocesorjev

Varnejši bolj prilagodljivi obdelovalni stroji

Out-sourcing kontrole kvalitete

Projicirani prihranki pri procesiranju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

35 Sedanji problemi

Trenutno aktualni proces je neučinkovit

Konstrukcija pošilja nepopolne podatke

Proizvodnja dela popravke a jih ne dokumentira

Končni rezultat je krmilni program ki dela le na enem stroju pri enem dobavitelju

RS274D ISO DIN66025 (G-koda) je stara 50 let

CMM za preverjanje geometrije komponent so obsežne (slika 33)

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

V uporabi imamo NC-programiranje z RS274D ki ima v zapisu še vedno G-kodo Ta

nima tako bogatega zapisa integriranih podatkov kot STEP-NC kar prikazuje navedeni

primer - razlike med obema zapisoma (slika 34)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

N05 G54

N10 G00 Z10000

N15 G91 G0 Z200

N20 T5 D1 WW

N30 G90 M5

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z5000

N45 M08

N50 S3183000

N55 M03

N60 F1477000

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z5000

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-0500

Stroju specifični

program komponente s

podatki o gibanju osi

ki ga generira

postprocesor

Dobavitelj specifične

razrešitve originalnega

standarda

Samo primitivni gibalni

in priklopni ukazi

Ni standardiziranega

podatkovnega formata

za procesiranje krivulj

in softiciranih NC-

tehnologij

Idealen za papirni

trak

STEP-NC nadomešča G-kodo z

bogatim integriranim

podatkovnim formatom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

Korist in funkcionalnost STEP-tehnologije sta danes na področju boljše kontrole procesov

kjer s pomočjo te tehnologije zajamemo bolj natančno funkcijo zapisa daljic in lokov (TCP-

zapis) K temu spadajo tudi vse tolerirane krivulje ter produkti geometrije obdelovanca s

čimer je izboljšan zapis v STEP-tehnologiji veliko bolj natančen ( slika 35)

Nadaljnje razvijanje STEP-tehnologije v odvisnosti koristi in funkcionalnosti poteka v

smeri boljšega določevanja parametrov značilnosti toleranc značilnosti vrtilnih ciklov ki

spadajo v skupino boljšega monitoringa procesov Naslednja najnovejša skupina STEP-

tehnologije je fleksibilna proizvodnja z boljšim zapisom parametričnih operacij nadzorovanje

delovnih korakov tolerirane površine pogojne operacije Na ta način dobimo na osnovnem

nivoju zgradbe samega krmiljenja procesa tako imenovano pametno krmilje ki je zgrajeno iz

CAM-zapisa z dvosmerno povezavo z zapisovalnikom (DLL) ta pa je v povezavi z AP-238

datotekami (SUBS) in je enosmerno povezan s kontrolo podatkov ter STEP-NC-

simulatorjem vse skupaj pa je v povezavi s krmilnikom HMI do krmilnika gibov Krmilnik

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

HMI sestavljata pretvornik (DL) in gibalnik ukazov (TCP) Vse to sestavlja osnovni nivo

konfiguracije katerega smo vstavili v obstoječe CNC-komponente Vstavili smo zapisovalnik

(DLL) in pretvornik (DL) ki omogočata eliminacijo postprocesorjev hitrejšo operaterjevo

potrditev programa ter optimalno kreiranje poti na stroju Če pa krmilnik HMI dopolnimo z

nadzornim (DLL) in CNC-polnilnikom pa dobimo konfiguracijo nadzora procesa Ta nam

dovoljuje verifikacijo pravilnosti operacij krmilnika čase operativnih parametrov indifikacijo

značilnosti operacije orodij za vsak delovni potek

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

Za kompleksnejše obdelovance je tehnologija STEP-NC popolna saj gre za nedvoumen

model komponent in procesov Združuje obdelovalne procese potrebe po orodjih geometriji

tolerancah in PDM S CNC-sistemom naredi bolj interoperabilnega omogoča hitrejše

programiranje varnejše delo Tako lahko z uporabo koncepta fleksibilne proizvodnje s tem

sistemom prihranimo ogromno denarja

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

Z datoteko AP-238 opisujemo kaj in tudi kako saj s tem dosežemo da iz surovca

naredimo geometrijo odstranjujemo značilnosti spreminjamo vrstni red z ustreznimi orodji

ki ustrezajo tem zahtevam AP-238 dovoli krmilniku tudi izbiro gibov orodja S tem

nadomestimo prejšnjo obliko zapisa s standardno kodo G ki opisuje samo kako (premakni

orodje na to lokacijo premakni orodje na to lokacijo in tako naprej za tisoč ukazov)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS

NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

Danes imamo na trgu veliko izbiro programov paketov za CAM-programiranje pri katerih

vsak po svoje odlično služi svojemu namenu naloga uporabnika pa je da ob investiciji pri

nakupu takšnega paketa ve kakšna je njegova namembnost in kaj bo z njim počel da ga bo

lahko optimalno izkoristil tudi v prihodnosti

Paketi CAM-programiranja se danes razlikujejo v detajlih ki jih uporabniki začetniki niti

ne opazijo To pride najbolj do izraza pri jalovih hodih oz poteh ki so generirane pri samem

programiranju in se od programa do programa razlikujejo To so zelo pomembni parametri v

odvisnosti koliko časa bomo porabili za izdelavo izdelka na CNC-stroju z najbolj

optimalnimi potmi s katerimi bomo prihranili pri času izdelave Tukaj ne smemo pozabiti da

tudi sekvence poti vplivajo na čas in obstojnost orodja Orodja in njihova obstojnost pomenijo

velik delež stroškov in če te parametre držimo na optimumu prihranimo na letni ravni

ogromno časa in denarja ter podaljšamo delovanje orodij Lahko bi rekli da so ti parametri

najbolj zaželeni seveda pa ne smemo pozabiti na samo programsko okolje različnih

programov paketov

Nekateri paketi so zelo nazorni pregledni hitro učeči enostavni za uporabo v tem oziru

pa se med seboj tudi precej razlikujejo V različnih panogah kot je denimo orodjarstvo s

svojo kompleksno strukturo z izdelavo preciznih segmentov orodja z različnimi trdotami

(kaljene površine) s postopki obdelave in s svojo unikatnostjo predstavljajo velik izziv za

ponudnike CAM-paketov ter skrbno izbiro le-teh Še tako podobni vgradni strojni vložki se

lahko med sabo zelo razlikujejo po strategiji obdelave Vse to vodi managerje v orodjarnah

da čim bolj združujejo posamezne operacije znotraj organizacijske strukture kot so

detajliranje in izdelava tehnologije posameznih pozicij ali pa programiranje ter posluževanje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

strojev ipd Zato je zelo pomembno da je CAM-programski paket generiran tako da zelo

hitro preračunava posamezne sekvence da ne pride zaradi tega do zastojev na strojih

V nadaljevanju bomo primerjali dva programa za programiranje CNC-strojev in sicer

paketa DEPOCAM 6 in UGS NX 4 ki se že v sami osnovi zelo razlikujeta

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

DEPOCAM prihaja iz hiše NC Graphics ustanovljene leta 1993 njegov izumitelj pa je bil

Arthur Flutter leta 1977 v Cambridgeu v Veliki Britaniji S podjetjem Depocam GmbH je

leta 1993 ta program v celoti zaživel na trgu ponudnikov CAM-paketov Združitev v NC

Graphics je bila želja proizvajalca da ponudi svojim kupcem celovit paket od strojev orodij

programskih paketov ki bazirajo na dolgoletnih izkušnjah operaterjev v industriji To

povezovanje proizvajalca s kupcem pa je seveda obrodilo sadove v enostavnosti

programskega okolja ter dobrih optimumih rezalnih parametrov

Program se v praksi ne trži kot samostojna enota ampak v sklopu investicije primernega

orodjarskega stroja ustreznega rezilnega orodja in v racionalni uporabi rezilnega orodja To

seveda ne pomeni da je program kot posamezna komponenta neučinkovit nasprotno pomeni

konkurenčno prednost pred ostalimi ravno zaradi zaključenega paketa

S tem paketom lahko združimo dvoje delovnih mest (programerja in operaterja) v eno in

tako dosežemo

prenos odgovornosti za doseganje planov v podjetju na operaterja programerja saj

ima operater glavno vlogo pri doseganju proizvodnih normativov

dvig splošnega nivoja znanja na vse zaposlene v proizvodnji

15-odstotni dvig produktivnosti in obdelovalno kvaliteto saj imajo vsi zaposleni

vpogled v končni CAD-model na računalniku ob stroju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Delovno okolje v programu za CNC-programiranje strojev je program namenjen

programiranju 3-osnih in 3+2-osnih CNC-strojev V delovnem okolju je opaziti da so vse

funkcije programa prikazane v orodnih vrsticah ker pomeni da uporabnik ni preobremenjen z

nešteto prikazanimi funkcijami ki dajejo vtis nepreglednosti in neuporabnih ukazov To je

nazoren primer kako enostaven je po svoji namembnosti uporabniku ki mora spoznati samo

določena pravila (ukazi na miški) in že lahko ustvari enostavne programe za CNC-

programiranje Ikone ali shematsko drevo na levi strani omogočajo vklop modela funkcije

operacije obdelave s tem pa lahko natančno primerjamo med dvema različnima obdelavama

poti orodja

Model uvozimo v obliki ( x_t iges Catia V4 in Catia V5 hellip) nastavimo koordinatni

sistem tako da transformiramo model po ordinatah x y z rotiramo zrcalimo v željeni

položaj za kasnejše vpetje na stroj Ko je model postavljen v pravilno lego v koordinatnem

sistemu (ujemanje s pozicijo koordinatnega sistema stroja) lahko mere po x y z preverimo

tako da se z miško postavimo na željeno površino in v orodni vrstici desno spodaj se nam

prikazujejo vrednosti dolžin x y z koordinat Tako v dveh korakih v delovnem okolju

določimo pozicijo 3D-modela moteče pri tem pa je seveda to da se model kopira med sabo

(levo orodno drevo) kar lahko ob nepazljivosti povzroči kasnejšo zmedo med modeloma če

prejšnjega ne izbrišemo Pri vsaki izbiri obdelave nam ob vnosu orodja ni potrebno vnašati

parametrov kot so premer orodja njegova dolžina ampak iz arhiva v katerega smo vnesli

te parametre samo izberemo željeno orodje z vsemi parametri (slika 41) S tem se izognemo

dolgotrajnemu vpisovanju v menije za določanje parametrov orodja hkrati pa se vodi

evidenca orodij v uporabi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

Programski paket UGS NX4 izhaja iz podjetja Siemens kjer se je pred tem imenoval

Unigraphics in ga je leta 1991 razvil Douglas McDonnell Njegov razvoj je temeljil na

združitvi I-DEAS v NX-program ki služi za vzvratno inženirstvo ter oblikovanje v 3D-

oblikah Tako lahko iz CAID-formata ustvarimo CAD CAM-format UGS NX4 se že v

osnovi močno razlikuje od programa DEPOCAM 6 ki je namenski program za

programiranje Področja uporabe sistema UGS NX4 so

zahtevni industrijski ˝desing˝

modeliranje komponent in velikih sklopov

izdelave tehnične dokumentacije

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip

Opravilna

vrstica za izbiro

obdelovalnih

Opravilna vrstica

za izbiro različnih

pogledov modela

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Prikaz procesiranja programa -proces Manager

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

engineering

zahtevna NC-tehnologija ndash programiranje

uporaba v kemični industriji

Industrijsko oblikovanje predstavljajo CAD CAM CAE izdelava orodij ki se deli v NX

Shepe studio in Imageware

CAD-delovno okolje zajema modeliranje zahtevnih free-form oblik velikih sklopov z

modeliranjem komponent iz pločevine (sheet metel) modeliranje cevovodov električne

povezave izdelave tehnične dokumentacije

CAE obsega različne digitalne analize izdelka z različnimi programskimi paketi NX

Scenario NX Master FEM NX Nastran s katerimi lahko simuliramo določeno stanje raznih

obremenitev toplotno gibanje trdnost ter toplotna stanja

CAM zajema različne programske pakete ndash 2D-programiranje 3D-programiranje 3- in 5-

osno programiranje ter programiranje vseh strojev v orodjarstvu (frezalnih strojev stružnic

žične erozije ) Za uporabnika ima program integrirane PMI-orodne vrstice in dialog ki

predstavljajo veliko število ikon v orodnih vrsticah te pa so slikovno ponazorjene

Program se uporablja v Združenih državah Amerike predvsem v letalski industriji v

Evropi pa ni toliko razširjen Sam program ki je precej obširnejši za CNC-programiranje je v

primerjavi z DEPOCAM 6 vsesplošni in je ustrezna izbira tudi pri 3D-modeliranju

Pomembno je tudi da lahko izdelek z UGS NX4 spreminjamo popravljamo ali celo

skonstruiramo 3D-risbo možnosti za slednje z DEPOCAM 6 nimamo Tu je vidna prva

velika razlika med programoma saj izhaja DEPOCAM 6 iz drugih stališč kot UGS NX4 ki

zajema večjo obdelavo podatkov in je zato za uporabnika precej zahtevnejši z vidika obsega

programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

45 Delovno okolje UGS NX4

Kot je razvidno se UGS NX4 zelo razlikuje s stališča glavnih gradnikov programa ker

zajema tudi 3D-modeliranje in analiziranje narisanega izdelka Tako se že UGS-delovno

okolje močno razlikuje od specifičnega programa DEPOCAM Vsebuje namreč ogromno

število ikon funkcij ki pa niso povezane samo za CNC-programiranje ampak tudi za 3D-

modeliranje analiziranje (slika 42) Delovno okolje je za uporabnika kompleksnejše zato

potrebuje dodatno izobraževanje da lahko začne z delom po pravilih funkcij programa

Običajno se za takšne zahtevne programe organizira izobraževanje pri podjetju ki program

prodaja in traja približno mesec dni Kljub temu pa kompleksnost delovnega okolja

predstavlja velik izziv za uporabnika saj omogoča program veliko večje število pristopov oz

možnosti kako bomo izbrali obdelave na našem izdelku Po drugi strani pa lahko

nepoznavanje zmožnosti programskega paketa predstavlja tudi problem kajti tako izgubljamo

čas programiranja in same obdelave z napačno obdelavo pa skrajšamo tudi obstojnost orodij

in poslabšamo kvaliteto obdelave

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Postavitev koordinatnega sistema

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S

PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

V tem delu diplomske naloge bomo predstavili nekatere pomembne funkcije za izdelavo

CNC-programa Za primerljivost programov po funkcijah ter specifičnem pomenu ju moramo

najprej vsaj malo opisati (slika 51 slika 52)

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝ s katerimi opravljamo vsepomembne funkcije

Funkcije za določevanje varnostnih mej

Pregled postprocesiranja operacij

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

Omenjena programa se zelo razlikujeta od same postavitve modela v koordinatni sistem do

funkcij operacij ki jih uporabljamo zato je tudi uvoz modela v delovno okolje različen kar

bomo opisali v naslednjem poglavju

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

Model uvozimo v program v obliki formata prt Enostavno odpremo kot vsak drug dokument

v zavesnem meniju (FILE-OPEN) določimo smeri koordinatnega sistema tako da

transformiramo model v željen položaj v samem koordinatnem sistemu Postavimo se na

triangulacijsko površino pogledamo pod lastnosti ali je bila prestavitev uspešna (x y z) ter

izbrišemo v levi orodni vrstici prejšnji model Takšen način se uporablja kadar imamo model

poljubno v prostoru vendar je model vzporeden s koordinatnim sistemom

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

Model s končnico prt odpremo v zavesnem meniju (FILE-OPEN) poiščemo mapo v kateri je

shranjen 3D-model in potrdimo V večini primerov se model najprej odpre v funkciji

GETEWAY Iz nje preidemo na funkcijo MANUFACTORING z dvoklikom na levi gumb

miške aktiviramo koordinatni sistem ki ga lahko prestavimo v točko na začetek ali polovico

premice krožnice če pa ga želimo postaviti na polovico pravokotne površine si moramo

dorisati pravokotnik in diagonalo pravokotnika ter prestaviti koordinatni sistem na polovico

diagonale Za surovec s katerim orišemo obdelovanec uporabimo ikono BLOCK izberemo

možnost določitve dveh diagonalnih točk in vpišemo višino Ko smo naredili in pregledali

surovec se je potrebno prestaviti iz funkcije MODELING v MANUFACTORING Pri prvem

odpiranju modela in surovca se pojavi okno MASHINING ENVIRONMENT V njem

potrdimo ikono INITIALIZE Določiti je potrebno tudi ime programa v opravilni vrstici in

sicer aktiviramo okno MANUFACTORING CREAT odpremo prvo ikono CREATE

PROGRAM izberemo skupino in vpišemo ime programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

V kolikor želimo obdelovati rezilne vložke za orodja za pločevino ali pa gravure za orodja za

plastiko je potrebno površine nekoliko podaljšati da lahko izdelamo oster rob na vložku To

storimo tako da potrdimo model izberemo katero površino želimo podaljšati in potrdimo

ukaz GEOMETRY (Untrim surfaces) Pri obdelavi je zaželeno da imamo čim manj

prekinjenih rezov (izvrtine utori manjši sedeži) Da dobimo boljše obdelovalne pogoje in

daljšo življenjsko dobo rezilnega orodja si pred obdelavo model zakrpamo (funkcija

Externally trim surfaces) To storimo tako da potrdimo model izberemo površino na kateri

zakrpamo luknjo in izberemo ukaz GEOMETRY (Externally trim surfaces)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da površine navidezno premikamo recimo da moramo celotno obliko obdelovanca

znižati za 05 mm si lahko pomagamo tako da potrdimo model izberemo površino ki

jo želimo premakniti in izberemo ukaz GEOMETRY (Offset surfaces) Vpišemo še

številčno vrednost in sicer kolikšen naj bo premik površine

Izdelava robnih krivulj (Extract P-curves)

Kadar potrebujemo robne krivulje okrog posameznih površin lahko to storimo z

ukazom GEOMETRY (Extract P-curves) Te krivulje lahko izkoristimo za 2D-

rezkanje po konturi v prostoru (Along curve passed)

Izdelava paralelnih površin

Pred pričetkom grobe obdelave orodjarskega vložka je potrebno preučiti ustrezno

strategijo izdelave Kar hitro se nam lahko zgodi da grobo obdelamo kos z ene strani

ko pa ga želimo obdelati s spodnje strani ugotovimo da ga ne moremo več vpeti saj

surovec ni več vzporeden Zato si pred pričetkom grobe obdelave izdelamo najmanj tri

paralelne površine ki nam služijo kot nastavki za obdelavo vložka z zadnje strani To

naredimo tako da model najprej postavimo v pogled TOP ndash z vrha Nato z ukazom

BOUNDARIES (Create new folder) naredimo okvirje oziroma meje Prikličemo ukaz

GEOMETRY (Planar patch) in iz mej nastanejo paralelne površine Na koncu te še

združimo z osnovnim modelom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

Vstavljanje raquoFilletlaquo poljubnih radiusov

Fillet nam omogoča za določeno območje na modelu vstavljanje poljubnih radiusov V

praksi se to uporablja takrat kadar moramo radius na modelu povečati Fillet nam

omogoči da grafično vidimo kako bo model izgledal pred obdelavo Ukaz izvedemo

tako da potrdimo model in določeno območje katerega želimo spremeniti Nato z

ukazom GEOMETRY (Fillet) definiramo velikost radia in dobimo željen rezultat

Zgoraj omenjenih šest prijemov rabe geometrije modelov lahko uporabimo tudi v

medsebojni kombinaciji

56 Priprava površin s programom UGS NX4

Za pripravo površin uporabljamo 3D-ekstrudirani model ki ga narišemo okrog našega

obdelovanca in ga določimo v navigatorju (desna stran menija) WORKPIECE Z dvoklikom

se odpre okno MILL GEOMETRY ki nam omogoča določitev surovca (Part) in obdelovanca

(Blank) Nastavimo lahko material ime premik (offset) surovca Določimo lahko tudi izbor

delov površin ki se jih moramo skozi celotno obdelavo izogibati (strojni primež ) Pri

izboru vsake od teh funkcij moramo biti pozorni da smo pravilno določili obdelovanec in

surovec to pa lahko preverimo na ikoni DISPLAY (prikaži)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da dosežemo navidezno premikanje površin ki jih želimo obdelati dimenzijsko večje

ali manjše lahko to določimo že v prvi fazi ko definiramo surovec in obdelovanec

(Workpiece) ali pa v meniju kjer izberemo obdelovalni postopek FINAL FLOOR

STOCK (končna površina z dodatkom)

Izdelava robnih črt krivulj

Za omejitev poti orodij si moramo okrog surovca obdelovanca narisati premice

krivulje ki bodo omejile pot orodja med obdelavo V zgornji orodni vrstici imamo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

ikono za risanje premic krivulj krožnic pravokotnikov Z izbiro teh funkcij narišemo

željene meje obdelovalnih površin

Vstavljanje krpanje površin

Če imamo na obdelovancu utor in želimo površino predhodno porezkati na višino ter

doseči da nam pri tem orodje ne bo rezkalo utora lahko zakrpamo površino z ikono

FILLETS v zgornji orodni vrstici

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

V tem podpoglavju bomo skušali definirati področja ndash meje (Boundaries) na CAD-modelu

Meje se potrebujejo zato da povedo kje na modelu bomo ali ne bomo obdelovali Obstaja

veliko načinov za definicijo mej

Ročno izdelana meja

Najbolj uporabna je ročno definirana meja Naredimo jo z ukazom BOUNDARIES

(Create new folder)

Vlečenje po modelu

Potrdimo model nato pa se s kurzorjem postavimo na željeno mesto na modelu Z

dvoklikom aktiviramo začetek nato poljubno klikamo po površini mejo pa

zaključimo z enim klikom na začetek Meja je sestavljena iz puščic in kvadratkov Z

naknadnim klikanjem po teh simbolih lahko mejo zožujemo raztegujemo ipd

Kreiranje kvadratnih mej

Kvadratno mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo ctrl + leva tipka na

miški in narišemo poljubno velik kvadrat Tudi tega lahko kasneje spreminjamo

Kreiranje okroglih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

Okroglo mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo shift + leva tipka na miški

in narišemo poljubno velik krog Tudi krog lahko kasneje spreminjamo

Izdelava uokvirjene meje obdelovanca (Boundaries box)

Ta meja nam pokaže veliko o geometriji obdelovanca hkrati pa nam služi tudi za

postavitev koordinatnega sistema oz ničelne točke

Obrisna meja (Silhouette boundary)

Že sama beseda pove da gre za obris oz mejo posameznih površin na modelu za

katere se pač odločimo da jih bomo obdelovali Postopek je tak da najprej potrdimo

model na modelu označimo površino za katero želimo narediti obris in potrdimo

ukaz SILHOUETTE BOUNDARY Rezultat je obris površine v ravnini x-y na neki

višini

Odkrivanje področij obdelave na horizontalnih površinah modela (Shallow

areas)

Ta funkcija je zelo priročna da odkrijemo področja obdelave ločeno na horizontalnih

in vertikalnih površinah modela To nam omogoča ločeno obdelavo sten in ravnih

površin S takim načinom dela prihranimo predvsem pri stroških rezilnega orodja

(ploščic) ter času obdelave

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

Varnostne meje določimo s pomočjo izbire operacij v katerih imamo funkcijo za definiranje

varnostnih mej kot je npr ikona CHECK Vse črte krivulje si moramo narisati vnaprej da jih

lahko kasneje določimo kot varnostne meje Uporablja se tudi funkcija OFFSET CURVE in

sicer označimo željeno krivuljo ter jo prestavimo v izbrano pozicijo Pogosto je v rabi tudi

funkcija TRANSFORM ki jo najdemo v zgornji orodni vrstici (Edit-Transform) Z njo lahko

kopiramo prestavljamo rotiramo premice modele točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

Obstaja torej več poti kako določiti varnostno mejo postopki se med seboj zelo

razlikujejo vedno pa izberemo najustreznejšo možnost

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

Odkrivanje področij obdelave za poljubno rezilno orodje (Cutter contact

areas)

Preden pričnemo z grobo obdelavo kosa lahko prihranimo veliko časa če odkrijemo

točno določeno področje kjer bo orodje obdelovalo To naredimo s funkcijo CUTTER

CONTACT AREAS

Operacija Core roughing passes

V tem primeru gre za grobo obdelavo kjer počistimo material v obliki horizontalnih

presekov od zunaj navznoter Je zelo primerna za obdelavo odprtih pestičev saj začne

za vsak nivo obdelave rezilno orodje obdelovati izven obdelovanca s čimer se

zmanjša obremenitev rezilnih ploščic

Operacija Area clearance passes

Tudi v tem primeru gre za grobo obdelavo pri kateri počistimo material v obliki

horizontalnih presekov Tokrat se rezilno orodje vkopava v surovec v obliki spirale

pri čemer je celoten cikel obdelave nekoliko hitrejši vendar se zaradi večje obrabe

rezalnih ploščic in posledično pogoste menjave le-teh čas obdelave nekoliko podaljša

Operacija Rest roughing

Ta sekvenca je nujno potrebna preden začnemo s polfino obdelavo Pri grobi obdelavi

se pojavijo zelo visoke stopnice med ploskvami (2ndash25 mm) katere bi hitro uničile

kroglična orodja zato jih je potrebno znižati na čim bolj konstanten dodatek po celotni

površini Tako kasneje tudi nimamo težav pri polfini obdelavi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

Gre za rezkanje ostankov po grobi obdelavi Te dobimo tako da najprej potrdimo

eno izmed sekvenc grobe obdelave in aktiviramo ukaz REST ROUGHING Vpišemo

s katerim orodjem bomo izvedli obdelavo ostankov in aktiviramo preračunavanje

Rezultat so poti katere je potrebno še povezati z jalovimi hodi (linkanje)

Operacija Horizontal area passes

V tem primeru gre za fino obdelavo horizontalnih površin predvsem s toričnimi

rezilnimi orodji V praksi je takšna obdelava zelo zaželena z vidika kakovosti in časa

obdelave

Operacija Perpendicular raster passes

Pri tej operaciji gre za fino in polfino obdelavo strmih sten kot so npr obdelave

Raster passes Ta obdelava jim je zelo podobna le da nam ob strmih stenah program

sam preračuna dodatno sekvenco in dodatne poti za lepšo površino

Operacija Radial passes

V tem primeru govorimo o radialni obdelavi ki pride v poštev predvsem pri vlečnih

vložkih da naredimo obdelavo v smeri vleka

Operacija Spiral passes

Gre za obdelavo v obliki spirale ki se uporablja za specifične kose v industriji

(lopatice rotorji hellip)

Operacija Along boundary

To je obdelava pri kateri potuje orodje po robu modela in riše sled glede na

predhodno določeno mejo Ta način se uporablja za zarisovanje sledi na obdelovancih

oz v orodjarstvu tudi za ˝lovljenje˝ ničelne točke na tistih obdelovancih na katerih

izvajamo dodelave in nimamo ustrezne konstrukcijske dokumentacije Prav tako jo

uporabljamo za razne napise ipd

Operacija Along curve passes

Gre za obdelavo po krivulji kjer lahko obdelujemo s korekcijo Tak način se koristi za

rezkanje sedežev s tolerančno mero kjer je potrebno več prehodov po isti poti da

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

pridemo do pravilne dimenzije (tolerančne mere) Ponavadi s to obdelavo obdelujemo

okvirje vložkov in tolerančne sedeže

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

Kreiranje operacij za 2D-programiranje Create operation

Izberemo peto ikono v zgornji orodni vrstici (Create operation) tako določimo v oknu

ki se nam odpre način obdelave (Subtype operacijo) S klikom na puščice izberemo

prej vnesene podatke (ime programa geometrijo ndash workpiece orodje metodo

rezkanja vpišemo ime oziroma naziv operacije) Naziv operacije naj bo razumljiv

tako da že iz njega razberemo kaj operacija pomeni V 2D-operacije lahko izbiramo

naslednje obdelave

Obdelava Face milling area

Uporabljamo jo za poravnavo ravnih ploskev ko moramo npr poravnati jekleno

ploščo

Obdelava Face milling

Uporaba te obdelave nam omogoča rezkanje ravnin otokov

Obdelava Face milling manual

Ta obdelava je skoraj enaka kot prejšnji dve vendar ima dodatno možnost da lahko

izbiramo način poti orodja

Obdelava Planar mill

Z njo lahko s pomočjo 2D-funkcije naredimo stopničaste stene ali poševne stene v

uporabi za grobo obdelavo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

Obdelava Planar profile

Omenjena obdelava nam je v pomoč da lahko s hitro funkcijo rezkamo po določeni

2D-obliki ali po določenem profilu

Obdelava Rough follow

Za izdelavo različnih utorov se večinoma poslužujemo te obdelave saj nam z

enakomernim čiščenjem dna rezkane površine naredi zadovoljivo kvaliteto površine

Obdelava Rough zigzag

To je obdelava s katero moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash neprekinjen rez

Obdelava Rough zig

S to obdelavo moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash prekinjen rez v eni smeri

Obdelava Cleanup corners

Kadar želimo počistiti vogale iz predhodne obdelave ki imajo radius R5 mi pa

potrebujemo radius R1 uporabimo to obdelavo

Obdelava Finish walls

Za dokončno oblikovanje stene uporabimo to obdelavo saj nam omogoča da je stena

obdelovanca kvalitetno obdelana

Obdelava Finish floor

Takšna obdelava je primerna za končno obdelavo ravnih površin

Za izbrano operacijo moramo v oknu operacije nastaviti še CONTROL POINTS

(nastavitev točke začetka obdelave) če nam po DEFAULTU ne ustreza Z izbiro metode

premikanja orodja (Method in Automatic) nastavimo pod kakšnimi pogoji naj se le-to

premika Pri funkciji nastavitve rezalnih parametrov CUTTING so nastavitve od operacije do

operacije različne in se spreminjajo za vsako metodo posebej zato moramo zelo dobro

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

poznati funkcije obdelav Za nastavitev obdelave v vogalih uporabimo funkcijo CORNER

Določiti moramo tudi ravnino na katero se mora orodje dvigovati za hitre gibe Nastavitev

pomikov opravimo s funkcijo FEED-RATES s funkcijo MACHINE pa opravimo nastavitve

stroja orodja kompenzacije te nastavitve so za vse operacije enake

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

Preračun ostankov obdelave od predhodnega rezilnega orodja

Strategija obdelave je takšna da navadno obdelujemo od večjega orodja k manjšemu Seveda

pa je potrebno vedno med eno in drugo obdelavo preračunati ostanke obdelave od

predhodnega orodja V ta namen poznamo dve funkciji in sicer Detect theoretical rest areas

in Detect rest areas V obeh primerih gre za isto stvar razlika je samo kdaj uporabiti prvo in

kdaj drugo Detect theoretical rest areas uporabimo če preračunavamo ostanke na

obdelovancih kateri so bili predhodno že narejeni na njih pa potrebujemo samo modifikacije

(spremembe) Primer Po nekem teoretičnem modelu se izdela vlečni vložek Sledi preizkus v

stiskalnici kjer se ugotovi da je potrebno npr povečati vlečne radiuse iz R3 v R5 V takem

primeru se preračuna samo teoretični ostanek od prehodnega orodja

Merjenje in analiziranje modelov

Zaželeno je da si pred pričetkom programiranja vzamemo nekaj trenutkov za analizo in

merjenje modela saj nam bo to v veliko pomoč pred definiranjem strategije obdelave

Merjenje radiusov poteka tako da najprej vklopimo žični model potrdimo funkcijo merjenja

radiusa in s klikom na radius izmerimo velikost le-tega Ostalo merjenje dolžinskih mer pa

naredimo tako da s kurzorjem dotaknemo željeno mesto na modelu v spodnji vrstici

programske maske pa se nam izpisujejo koordinate v prostoru (x y in z) Prav tako lahko

merimo poljubne dolžine tako da se s kurzorjem postavimo na poljuben rob pritisnemo ctrl +

desna tipka na miški in vlečemo miško Ob kurzorju se nam vleče puščica z mero

Najenostavneje se kolizije rešimo na ta način da si ob definiranju rezilnega orodja ob vnosu

osnovnih parametrov (premera in dolžine) vrišemo še držalo orodja katerega nam program ob

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

preračunavanju sekvenc tudi upošteva Če pravilno vrišemo orodje in držalo praviloma do

trka ne more priti

Urejevanje poti obdelovanja

Ko preračunamo sekvence se nam prikažejo poti obdelave katere je mogoče pred

povezovanjem (linkanjem) tudi brisati Ta dobrodošla funkcija nam omogoča brisanje tistih

poti za katere vemo da jih ne potrebujemo in da nam bodo podaljšale čas izdelave To

storimo na sledeči način

model s preračunanimi potmi postavimo v tisti položaj v katerem bomo

ustrezno brisali dele poti

izdelamo ročno mejo (Boundaries) v tistem pogledu v katerem želimo rezati

poti

potrdimo mejo in preračunano sekvenco pritisnemo desno tipko na miški in

povemo ali hočemo brisati poti znotraj meje ki smo jo narisali ali izven nje

sledi še povezovanje (linkanje) editiranih poti

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

V vsakem oknu za kreiranje operacij imamo spodaj funkcijo TOOL PATH Z njo nastavljamo

barve črte poti orodja pri prikazu na zaslonu in verifikaciji poti Po nastavitvah vseh

parametrov s klikom na ikono sprožimo izračun poti orodja Verifikacijo narejene poti lahko

izbiramo na več načinov najboljši je tisti ko nam simulacija prikaže ostanke obdelave Če je

pot orodja pravilno izbrana se v navigatorju pod PATH prikaže zelena kljukica ki pomeni da

je pot orodja pravilno izračunana

Merjenje in analiziranje modelov

V orodni vrstici imamo ikono kot prikaz slike merila Tako merimo vse funkcije kot so

razdalje premeri radiusi kotnost centričnost in sicer se postavimo na željeno pozicijo

krajišča stečišča polmera točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

513 Primerjava z vidika programiranja

Danes nam veliki CADCAM-sistemi (Catia Unigraphics ProE hellip) ponujajo CAM-sisteme

za katere zatrjujejo da so najboljši Najpogosteje se uporabniki srečajo z velikim sistemom

šele na začetnih izobraževanjih vodenih s strani programskih hiš ki ponujajo predvsem

teoretično uporabo sekvenc Ko gremo s tem znanjem v praktično uporabo (na stroju)

pogosto ugotovimo da moramo v ponujenih menijih vse preveč nastavljati obrobne

parametre ki pa so v programu DEPOCAM 6 že nastavljeni na optimalne vrednosti v UGS

NX4 pa te možnosti ni To je razlog da so začetne obdelave na stroju navadno prava

polomija Pri programu DEPOCAM 6 so že v začetni fazi vsi parametri nastavljeni na

optimum tako so gibi orodij bolj prilagojeni naši obdelavi s čimer dosežemo manjšo izgubo

časa in manjšo obrabo orodja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Za praktičen primer bomo vzeli segment narisanega 3D-orodja in ga primerjali s programoma

DEPOCAM 6 in UGS NX4 Obdelava obdelovanca orodja bo potekala s postopkom čelnega

frezanja s 3-osnim CNC-strojem Kakšen stroj bomo uporabljali nastavimo v meniju pri

programu UGS NX4 DEPOCAM 6 Da bodo parametri primerjave enakovredni oz realni

bomo vzeli enake parametre obdelave frezanja

V naslednjih korakih bomo primerjali samo funkcije za programiranje časovne izdelave

simulacije obdelave v tem primeru v 2D in 3D ter primerjali potrebne funkcije da bomo

prišli do končnega rezultata kako dolgo bomo izdelek delali na CNC-stroju (časovni

parameter)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

Časovna primerjava 2D-simulacije

Pri enakih parametrih izdelujemo luknje v 2D z orodjem 20R2 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 3978 časa več kot z DEPOCAM 6 (slika 53 slika 54) Ob uporabi

dvojedrnega procesorja in delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom

DEPOCAM 6 v eni uri in 43 minutah s programom UGS NX4 pa šele v treh urah in 27

minutah

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 43 -

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Časovna primerjava 3D-simulacije

Pri enakih parametrih opravimo grobo frezanje v 3D z orodjem 52R3 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 4566 časa več kot z DEPOCAM 6 Ob uporabi dvojedrnega procesorja in

delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom DEPOCAM 6 v 14 urah in 43

minutah s programom UGS NX4 pa šele v 31 urah in 13 minutah (slika 55 slika 56 slika)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 44 -

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 45 -

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

PROGRAM LASTNOSTI

DEPOCAM 6 UGS NX4

Popolnost funkcij enostavna uporaba z že vpisanimi parametri

preveliko število funkcij (nepopolno dodelane)

Uporabniška prijaznost lepo pregledano nasičenost z ikonamifunkcijami

Časovna zahtevnost enostavno učenje za 3-osne stroje

zelo kompleksen program za katerega potrebujemo vsaj

osnovno šolanje

Kakovost programa hitro delovanje z zelo redkimi napakami pri izračunih poti

orodja

pogoste napake pri izračunu poti orodja ter dolg čas

izračuna

Razširljivost dokup dodatnih funkcij za 3+2-osno programiranje

dokup paketov CAM CAD CAE

Odprtost programa zaradi enostavnosti zelo odprt zapleten delno odprt odprt z vidika nadgradnje

Finančni vložek približno 12000 euro približno 5640 euro

Možnosti dogradnjepostprocesorjev za

krmilje CNC-strojev

zajema 20 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

zajema 100 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

Arhiv orodij možnost arhiviranja parametrov orodij

nima možnosti arhiviranja parametrov orodij

Čas izdelave izračuna poti orodja

hitra počasna

Čas izobraževanja 40 ur 4 x 40 ur

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 46 -

Popolnost funkcij se v obeh programih odraža v različnih smereh ndash DEPOCAM 6 s svojo

enostavnostjo ne preobremeni uporabnika Funkcije so tudi grafično zelo nazorno prikazane

in enostavne za uporabo saj je potrebno vpisati le malo parametrov Moteče pa je lahko to da

se nam vsakič ko spremenimo kakšen parameter ustvari kopija le-tega npr če prestavimo

koordinatni sistem se nam kopira 3D-model Če nismo pozorni in ne izbrišemo predhodnega

lahko programiramo model v napačnem koordinatnem sistemu

Pri UGS NX4 pa imamo na voljo ogromno število funkcij ki so grafično zelo

izpopolnjene vendar moramo vse parametre vsakič ponovno vpisati Pojavljajo se tudi napake

funkcij ko moramo nprza potrditev klikniti BACK namesto običajnega OK (funkcija

transform - kopiranje) Takšne sicer malenkosti pa lahko imajo velik začetni vpliv na

uporabnika saj smo z nepopolnostjo funkcij v položaju zmedenosti Ima pa ta program to

dobro lastnost da je ob vsaki funkciji slikovna obrazložitev vpisanega parametra

Uporabniška prijaznost je poudarjena v programu DEPOCAM 6 kjer imamo manjše

število funkcij v zelo lepem preglednem načinu orodnih vrstic Manjka mogoče samo to da

bi se ob izbiri obdelave pojavili slikovni prikazi kaj katera funkcija pomeni Vsekakor lahko s

tem programom hitro določimo operacijo obdelave z majhnim številom vpisov parametrov v

njihova polja saj so ob nakup paketa že vpisani najbolj idealni parametri

Pri programu UGS NX4 pa uporabnika z izdelavo grafike ikon presenetita videz in nazorni

prikaz slik raznih obdelav moteče pa je nenehno vpisovanje parametrov v veliko število polj

za določevanje rezalnih orodnih parametrov Preveč funkcij povzroči zmedenost uporabnika

sploh zato ker nekaterih sploh ne uporabljamo

Časovna zahtevnost je manjša pri DEPOCAM 6 saj je program hitro učeč in sicer na 40-

urnem tečaju organiziranem pri zastopniku programske opreme

UGS NX4 pa zahteva zaradi svoje obširnosti precej več časa za učenje programiranja

CNC-strojev predviden je začetni tečaj 4 x 40 ur ki ga organizira zastopnik v Sloveniji

Odprtost programa si DEPOCAM 6 ustvarja s preprosto uporabo vendar je glede

nadgradnje z vidika funkcij nekoliko zaprt ampak moramo razumeti da gre za specifični

program

UGS NX4 pa je delno odprt zaradi svoje zapletenosti je pa zelo odprt za nadgradnjo z

drugimi programskimi paketi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 47 -

Finančni vložek ob nakup predstavlja veliko breme za podjetje še posebej če to ni veliko

Tako stane osnovni paket DEPOCAM 6 približno 12000 euro UGS NX4 pa je cenejši in stane

približno 5640 euro

Možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev imata oba programa pri

čemer upoštevamo da ima DEPOCAM 6 v osnovi 20 postprocesorjev in možnost nadgradnje

s plačilom UGS NX4 pa ima v osnovnem paketu 100 postprocesorjev in možnost nadgradnje

v željen postprocesor

Arhiv orodij ima DEPOCAM 6 in sicer z vpisanimi vsemi parametri (radij dolžina orodja

premer radij konice orodja itd) UGS NX4 pa takšnega arhiva orodij nima

Čas izdelave izračuna poti orodja je pri DEPOCAM 6 kratek še posebej pri 3D-

programiranju UGS NX4 pa ima do 50 daljši čas izračuna poti orodja v primerjavi z

DEPOCAM 6

Čas izobraževanja je pri DEPOCAM 6 zaradi večje prijaznosti do uporabnika krajši (40-urni

tečaj) medtem ko UGS NX4 zaradi obsežnosti od uporabnika zahteva več časa za osvojitev

osnovnih znanj programiranja (4 x 40-urni tečaj) in nadgradnje znanja (3 x 40-urni tečaj)

62 Ugotovitve

S praktičnim primerom in z opisom nekaj osnovnih funkcij smo primerjali dva programa za

CNC-programiranje CNC-strojev z ugotovitvijo da se med seboj precej razlikujeta že v

samem delovnem okolju in vse do programiranja z različnimi funkcijami

DEPOCAM 6 je precej primernejši za podjetja ki izdelujejo orodja v obratih z več CNC-

stroji kot pa za majhno podjetje z enim ali dvema strojema saj je finančni vložek 52 večji

kot pri programu UGS NX4 S tega vidika je UGS NX4 veliko boljši za majhna podjetja

prototipne oddelke kjer nimamo oddelka konstrukcije S takšnim paketom lahko narišemo

sprogramiramo analiziramo obdelovanec z manjšim finančnim vložkom ndash vse naredimo z

enim programom CAD CAM V zakup seveda jemljemo določene pomanjkljivosti tega

programa kot so čas izdelave programa čas izdelave na CNC-stroju večja obraba orodij

Vsak uporabnik se mora seveda vprašati kakšna bo namembnost programiranja ter koliko

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 48 -

časa bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi

slabo izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški opreme

Iz povedanega sledi da včasih z nakupom nepravilne (cenejše) programske opreme

izgubimo preveč časa in denarja zato je zelo pomembno preizkusiti in preučiti namembnost

programa ndash za kaj ga bomo uporabljali (orodjarstvo serijska proizvodnja hellip) saj s pravo

odločitvijo olajšamo delo uporabnikom in privarčujemo denar

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 49 -

7 SKLEP

Danes postaja tehnologija CNC-strojev s hitro rastjo vedno bolj kompleksnih obdelovancev

vse bolj zapletena zato je nujno razvijati različne primere metodologij z vsemi segmenti

ustvarjanja in prenosa informacij

Na podlagi zgodovinskih dejstev vidimo da je prišlo od sredine 50-tih let prejšnjega

stoletja do ogromnega porasta CNC-strojev Sama oblika in prenos NC-podatkov se bosta

morala spremeniti saj v takšni obliki ne zadovoljujeta več natančnosti NC-zapisa Vse

smernice potekajo k povezovanju strojev v sinhronizirana omrežja z vmesniki ki skrbijo da

pri prenosih podatkov ne prihaja do izgube informacij Spremembe se vršijo tudi v nenehni

izboljšavi postprocesorjev ki lahko s svojo zanesljivostjo generirajo podatke o gibanju osi s

pretvorbo v standardni zapis CNC-kode CNC-zapis ima vpliv na samo premikanje osi stroja

in z dobrim zapisom (postprocesiranjem) ki zajema bolj natančne parametre funkcij dobimo

boljšo kvaliteto krivulj z bolj nadzorovanimi delovnimi gibi

Ena takšnih metodologij je STEP-tehnologija ki prinaša nove prijeme pri reševanju

takšnih problemov in pomeni prihodnost nadgradnje sedanje metodologije Seveda pa

predstavlja za podjetja največji strošek programska oprema CNC-programiranja Da izberemo

najboljši programski paket se moramo ravnati po določenih kriterijih s katerimi zadovoljimo

potrebe proizvodnje CNC-strojev

Z opravljeno primerjavo dveh programov za CNC-programiranje (DEPOCAM 6 in UGS

NX4) smo spoznali različnost njunih funkcij delovnega okolja prijaznosti do uporabnika ter

zahtevnosti programske opreme Preizkusili smo tudi kakšna sta časa obdelave pri enakih

rezalnih parametrih Zaključimo lahko da sta programa različna že v samem konceptu

nastanka kjer je DEPOCAM 6 veliko bolj specifičen s svojo enostavnostjo kot programski

paket UGS NX4 Podjetje kot je Depo ponuja celovit paket stroja rezalnih orodij

programske opreme in nudi razvojno usmerjenost pri kateri ob preizkušanju svojih rezalnih

orodij dopolnjujejo programsko opremo z optimalnimi parametri poti in rezalnih sekvenc

parametrov Temu nasproti stoji cenovno zelo ugoden program UGS NX4 ki nam omogoča

popravljanje in modeliranje obdelovanca sta pa časa izdelave programa in izdelave

obdelovanca CNC-programa daljša za približno 40

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 50 -

S tem diplomskim delom smo želeli med drugim opozoriti da je še kako pomembno

katero programsko opremo bomo kupili kakšna bo namembnost programiranja koliko časa

bomo potrebovali za samo izdelavo programa in izdelka kakšna bo obraba orodij zaradi slabo

izračunanih poti orodja ter kolikšni bodo dodatni stroški ob dokupu opreme Z ozaveščenim

nakupom programskega paketa lahko namreč privarčujemo ogromno denarja in časa podjetju

saj lahko že s preprosto primerjavo programske opreme ugotovimo kateri programski paket je

za naše podjetje najboljši

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 51 -

8 VIRI

[1] Balič Jože CADCAM postopki univerzitetni učbenik Maribor Fakulteta za

strojništvo 2002

[2] Kraut Bojan Krautov strojniški priročnik 14 slovenska izdaja izdajo pripravila Jože

Puhar Jože Stropnik Ljubljana Littera picta 2003

[3] Ren Zoran Škerget Leopold Hriberšek Matjaž Kuhn Guumlnther (ur) Advanced

computational engineering mechanics proceedings of the 1 Workshop Maribor

Slovenia October 9-112003 Maribor Faculty of Mechanical Engineering 2003

[4] Strojnotehnološki priročnik 7 izdaja Ljubljana Tehniška založba Slovenije 1998

[5] Balič Jože Mikložič Andrej Kovačič Marjan Automatic generation of NC program

V Katalinić B (ur) DAAAM International scientific book 2003 Vienna DAAAM

International 2003

[6] Engineers Toolbox The advanced online resource for engineering calculations and

reference [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpwwwengineerstoolboxcom [452009]

[7] Breznikar Igor Računalniško podprto programiranje v orodjarni s sistemom Depocam

seminarska naloga Maribor Fakulteta za strojništvo 2008

[8] STEP-NC Hlebanja Gorazd [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

wwwsteptoolscomlibrarystepnc [452009]

[9] Seminarska NC-stroji Univerza za strojništvo Maribor [svetovni splet] Engrasp Inc

Dostopno na WWW httpmajauni-mbsisloseminarskeNC-

strojiDodatnoZgodovinski20pregledhtm [652009]

[10] NC-Graphics Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiNC Graphics [852009]

[11] UGS NX Wikipedia [svetovni splet] Engrasp Inc Dostopno na WWW

httpenwikipediaorgwikiUGS_NX [1252009]

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 52 -

9 PRILOGE

Življenjepis

Osebni podatki

Ime in priimek Primož Koležnik

Datum rojstva 12 12 1978

Državljanstvo Slovensko

Naslov Andraž nad Polzelo 87e 3313 Polzela

12121978 Rojen v Slovenj Gradcu

1998-1999 Zaključena Osnovna šola Radlje ob Dravi

1999 Vpis v Srednjo strojna šola v Mariboru smer strojni tehnik

2001 Prva zaposlitev Gorenje dd in delo v oddelku preoblikovanje pločevine linija

za izdelavo pločevinastih vrat ohišji tovarna hladilne tehnike

2003 Vpis na fakulteto za strojništvo v Mariboru Visoko šolski program smer

proizvodnjo strojništvo izredno

2003 -

2004

Zadolžitev dela tehnika proizvodnje toplotno izoliranje vrat in ohišji v programu

hladilne tehnike

2005 -

2006

Statistični pregled aparatov v programu hladilne tehnike službe zagotavljanje

kakovosti

2006 - Dela v obratni merilnici službe zagotavljanje kakovosti hladilne tehnike

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 53 -

2007

2007- 2008 Delo v proizvodnji mojster linije za prevzemanje končnih aparatov

2008

2009

Delo v prototipni CNC programiranje in operater na CNC stroju

Delo v Gorenje Orodjarna programer in oparater CNC frezalnih strojev

Prosti čas

Pohodništvo

Kolesarjenje

Obnavljanje starodobnikov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Primož KOLEŽNIK

Maribor junij 2009

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

KAZALO vsebine

1 1 UVOD

3 21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

9 23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

10 24 Adaptivno krmiljenje (AC)

11 25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

11 26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

15 3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

16 32 STEP-proizvodnja

17 33 Informacijski model

17 34 Lastnosti STEP-NC

18 35 Sedanji problemi

20 36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

21 37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

21 38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

22 4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

22 41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

23 42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

24 43 Delovno okolje DEPOCAM 6

25 44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

27 45 Delovno okolje UGS NX4

28 51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

30 53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

30 54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

31 55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

33 57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

34 58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

35 59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

37 510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

40 512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

41 513 Primerjava z vidika programiranja

45 6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

47 62 Ugotovitve

49 7 SKLEP

51 8 VIRI

52 9 PRILOGE

KAZALO SLIK

2 Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

3 Slika 22 Prvi računalniki

5 Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

9 Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

11 Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

12 Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

13 Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

14 Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

16 Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

17 Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

18 Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

19 Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

20 Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

25 Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

27 Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

28 Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

29 Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

42 Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

43 Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

44 Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

44 Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

45 Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

1 UVOD

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Slika 22 Prvi računalniki

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

image5emf

1920193019401950196019701980ČAS NASTANKATEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNEPRODUKCIJSKEAVTOMATI

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

image8emf

0204060801001201960196219641966196819701972197419761978198019821984198619881990RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVITRANZISTORKSA TEHNIKATEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJINEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

image9emf

020406080100196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

image10emf

MasovnaSerijskaIndividualnaMaloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

33 Informacijski model

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

35 Sedanji problemi

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

45 Delovno okolje UGS NX4

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

56 Priprava površin s programom UGS NX4

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

513 Primerjava z vidika programiranja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

62 Ugotovitve

7 SKLEP

8 VIRI

9 PRILOGE

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip13

13

Opravilna vrstica za izbiro obdelovalnih operacij13

13

Opravilna vrstica za izbiro različnih pogledov modela13

13

Osnovna opravilna vrstica - zavesni meni13

13

Stroju specifični program komponente s podatki o gibanju osi ki ga generira postprocesor13

Dobavitelj specifične razrešitve originalnega standarda13

Samo primitivni gibalni in priklopni ukazi 13

Ni standardiziranega podatkovnega formata za procesiranje krivulj in softiciranih NC-tehnologij13

13

N05 G5413

N10 G00 Z1000013

N15 G91 G0 Z20013

N20 T5 D1 WW13

N30 G90 M513

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z500013

N45 M0813

N50 S318300013

N55 M0313

N60 F147700013

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z500013

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-050013

13

13

Idealen za papirni trak13

13

STEP-NC nadomešča G-kodo z bogatim integriranim podatkovnim formatom13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝13

13

Prikaz procesiranja programa - proces Manager13

13

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode13

13

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni13

13

Postavitev koordinatnega sistema13

13

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝13

13

Navigator ˝prikaz modela in vseh operacij˝ s katerimi opravljamo vse pomembne funkcije13

13

Funkcije za določevanje varnostnih mej13

13

Pregled postprocesiranja operacij13

13

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D13

13

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja13

13

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij13

13

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

STROŠKI STROJNE OPREME13

13

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME13

13

13

13

_1306048306xls

Grafikon1

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI
TRANZISTORKSA TEHNIKA
TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ
INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)
MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)
VLSI TEHNIKA (CNC 3)
SMD TEHNIKA
11
105
1
095
092
1
09
092
084
076
058
075
05
06
042
05
04
045
075
04
06
035
05
032
04
03
035
035
025
03
025
027
02
025
015
012
01
012
01
008
006
005
005
002
005
002
002
002
002

List1

_1306732452xls

Grafikon1

STROŠKI STROJNE OPREME
STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
5
95
5
95
7
95
10
90
15
85
20
80
27
70
35
60
45
55
55
45
60
35
70
27
80
20
85
15
90
10
95
7
95
5
95
5

List1

_1306415502xls

Grafikon1

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
5
20
75
50

List1

_1306047891xls

Grafikon1

UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE
AVTOMATI
TEHNOLOŠKI NIVO
ČAS NASTANKA
RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA
1940
1950
1955
1960
1964
1967
1970
1974
1975
1976

List1

KONVENC NC AC CNC DNC
UNIVERZALNE 1940
PRODUKCIJSKE 1950
AVTOMATI 1955
OD TOČKE DO TOČKE 1960
PO KONTURI 1964
OBDELOVALNI CENTRI 1967
ADAPTIVNO KRMILJE 1970
CNC 1974
DNC 1975
POS 1976
UNIVERZALNE UNIVERZALNE UNIVERZALNE
PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE PRODUKCIJSKE
AVTOMATI AVTOMATI AVTOMATI
OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE OD TOČKE DO TOČKE
PO KONTURI PO KONTURI PO KONTURI
OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI OBDELOVALNI CENTRI
ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE ADAPTIVNO KRMILJE
CNC CNC CNC
DNC DNC DNC
POS POS POS
Deleži numeričnih strojev v proizvodnji
Masovna 5
Serijska 20
Individualna 75
Maloserijska 50
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
Masovna
Serijska
Individualna
Maloserijska
STROŠKI STROJNE OPREME STROŠKI PROGRAMSKE OPREME
1967 5 95
1968 5 95
1969 7 95
1970 10 90
1971 15 85
1972 20 80
1973 27 70
1974 35 60
1975 45 55
1976 55 45
1977 60 35
1978 70 27
1979 80 20
1980 85 15
1981 90 10
1982 95 7
1983 95 5
1984 95 5
Če želite spremeniti velikost obsega podatkov grafikona povlecite desni kot obsega
1967 1967
1968 1968
1969 1969
1970 1970
1971 1971
1972 1972
1973 1973
1974 1974
1975 1975
1976 1976
1977 1977
1978 1978
1979 1979
1980 1980
1981 1981
1982 1982
1983 1983
1984 1984
RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI TRANZISTORKSA TEHNIKA TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1) MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2) VLSI TEHNIKA (CNC 3) SMD TEHNIKA
1960 110
1961 105
1962 100
1963 95
1964 92 100
1965 90 92
1966 84
1967 76
1968 58 75
1969 50 60
1970 42 50
1971 40 45 75
1972 40 60
1973 35 50
1974 32 40
1975 30 35 35
1976 25 30 25
1977 27 20
1978 25 15
1979 12
1980 10
1981 12
1982 10
1983 8
1984 6
1985 5
1986 5 2
1987 5 2
1988 2
1989 2
1990 2
1960 1960 1960 1960 1960 1960 1960
1961 1961 1961 1961 1961 1961 1961
1962 1962 1962 1962 1962 1962 1962
1963 1963 1963 1963 1963 1963 1963
1964 1964 1964 1964 1964 1964 1964
1965 1965 1965 1965 1965 1965 1965
1966 1966 1966 1966 1966 1966 1966
1967 1967 1967 1967 1967 1967 1967
1968 1968 1968 1968 1968 1968 1968
1969 1969 1969 1969 1969 1969 1969
1970 1970 1970 1970 1970 1970 1970
1971 1971 1971 1971 1971 1971 1971
1972 1972 1972 1972 1972 1972 1972
1973 1973 1973 1973 1973 1973 1973
1974 1974 1974 1974 1974 1974 1974
1975 1975 1975 1975 1975 1975 1975
1976 1976 1976 1976 1976 1976 1976
1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977
1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978
1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979
1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980
1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981
1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982
1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983
1984 1984 1984 1984 1984 1984 1984
1985 1985 1985 1985 1985 1985 1985
1986 1986 1986 1986 1986 1986 1986
1987 1987 1987 1987 1987 1987 1987
1988 1988 1988 1988 1988 1988 1988
1989 1989 1989 1989 1989 1989 1989
1990 1990 1990 1990 1990 1990 1990

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- III -

PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM IN UGS NX4

ZA PROGRAMIRANJE CNC-STROJEV

Ključne besede CNC-stroji CNC-programiranje NC-program STEP-NC študij

primerov DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Povzetek

V diplomskem delu smo najprej povzeli zgodovinski razvoj NC-tehnologije in navedli

sodobne trende na tem področju Nekoliko podrobneje smo se posvetili STEP-NC

metodologij Jedro naloge je posvečeno primerjalni študiji med programoma DEPOCAM 6 in

UGS NX4 za NC-programiranje Vpeljali smo različne kriterije primerjave programa pa smo

primerjali tudi na osnovi izvedbe praktičnih primerov

Ugotovili smo da se programa precej razlikujeta zato je bilo tudi pričakovati velik razkorak

časa izdelave med dvema operacijama z istimi rezalnimi parametri Ugotovili smo da je

programski paket DEPOCAM 6 veliko boljši pri časovni primerjavi ker je specializiran

program za programiranje CNC strojev vendar z njim ne moremo narisati ali popravljati 3D-

risb Po drugi strani pa je paket UGS NX4 splošen paket za 3D-risanje in analiziranje

simuliranje različnih obremenitev na obdelovancu zato je primeren za prototipne delavnice

kjer lahko obdelovanec nenehno spreminjamo in dograjujemo Takšen paket je dobrodošel

tam kjer so operater programer in konstrukter na enem delovnem mestu

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IV -

COMPARISON BETWEEN DEPOCAM END UGS NX4

PROGRAMS FOR PROGRAMMING OF CNC-MACHINES

Key words CNC-machines CNC programming NC-program STEP-NC case studies

DEPOCAM 6 UGS NX4

UDK 0048962-5(0432)

Abstract

In this thesis we summarized the development of NC-technology throughout the history and

stated modern trends of this area STEP-NC technology was discussed in more detail The

main part of the thesis includes the comparison of DEPOCAM 6 and UGS NX4 programmes

for programming We initiated different criteria of comparison and compared the programmes

in two practical cases

The important realization was that the two types of software are very different therefore a

large difference in production time was expected We established that the DEPOCAM 6

software is much better in production time as it is specialised for programming CNC- sided

moulding machines however it cannot be used for drawing or editing 3D pictures On the

other hand this software is appropriate for programming CNC machines UGD NX4 as

mechanical system enables general usage of 3D drawing and analysing simulating different

pressure on the product during process therefore ii is appropriate for prototype workshops

where the product can be changed during the process at any time Such package is appreciated

where the operator the programmer and the constructor are working together

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- V -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD1

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE 2

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije3

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji8

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati 9

24 Adaptivno krmiljenje (AC)10

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)11

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko11

27 Prihodnost razvoja 13

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE 15

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC 15

32 STEP-proizvodnja 16

33 Informacijski model 17

34 Lastnosti STEP-NC17

35 Sedanji problemi 18

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije 20

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje21

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje 21

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4 ZA

PROGRAMIRANJE NC-STROJEV 22

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev22

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6 23

43 Delovno okolje DEPOCAM 624

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX425

45 Delovno okolje UGS NX427

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VI -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S PROGRAMOMA DEPOCAM 6

IN UGS NX4 28

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX428

52 Uvoz modela ndash primerjava 29

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 630

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4 30

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6 31

56 Priprava površin s programom UGS NX4 32

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6 33

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX434

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6 35

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4 37

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6 39

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4 40

513 Primerjava z vidika programiranja 41

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4 41

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA45

61 Kriteriji primerjave 45

62 Ugotovitve 47

7 SKLEP 49

8 VIRI51

9 PRILOGE 52

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VII -

KAZALO SLIK

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak2Slika 22 Prvi računalniki 3Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj5Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika 9Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem11Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent12Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme 13Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji14Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema 16Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije 17Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent 18Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC 19Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC 20Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 625Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4 27Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 628Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4 29Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6 42Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX443Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6 44Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4 44Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov 45

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- VIII -

UPORABLJENE KRATICE

AAM (Application Activity Model) Model področja

aktivnosti

AIC (Application Interpreted Constructs) Deljivi resursi

AIM (Application Interpreted Model) Aplikacijski

interpretirani model

AP (Applicatin Protocol) Aplikacijski protokol

API (Application Programming Interface) Aplikacijski programski

˝interfejs˝

CAD (Computer Aided Design) Računalniško podprte

oblikovanje

CAE (Computer Aided Engineering) Računalniško podprte

tehnične analize

CAM (Computer Aided Manufacturing) Računalniško podprta

proizvodnja

CAPP (Computer Aided Process Planning) Računalniško podprto

načrtovanje procesa

CNC (Computer Numerical Control) Računalniško numerično

krmilje

NC (Numerical Control) Numerično krmiljenje

DNC (Direct Numerical Control) Neposredno numerično

krmiljenje

ADNC (Application Direct Numerical Control) Aplikacijsko neposredno

numerično krmilje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IX -

CAID (Centre of Applied Industrial Design) Center za dizajn

PMI (Product and Manufacturing Information) Produktni in proizvodni

podatki

PDM (Pruduct Data Management) Upravljanje s podatki v

proizvodnji

PLM (Product Lifecycle Management) Računalniško podprt

sistem za spremljanje

razvojnega cikla izdelka

IGES (Initial Graphics Exchange Standard) Standard za razumevanje

proizvodnje

ISO (International Organization for

Standardization)

Mednarodna

organizacija za

standardizacijo

STEP-NC (STEP Numeric Control) Razširjeni STEP

standard za NC-stroje

STEP (Standard for the Exchange of Product Model

Data)

Standard za razumevanje

podatkov proizvodnje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

V začetku diplomskega dela bomo predstavili zgodovino nastanka CNC-tehnologije in

prihodnost nekaterih metodologij zapisa CNC-programa s STEP-tehnologijo Na to bomo

izvedli primerjavo med programoma za CNC-programiranje strojev DEPOCAM 6 in UGS

NX4 ter primerjali nekatere osnovne funkcije obdelav s programoma Izvedli bomo tudi

primerjavo časa izdelave obdelovanca v programskem okolju Za to primerjavo bomo vnašali

v oba programa enake parametre odrezavanja pomike enako število obratov parametre

orodja in ugotavljali kakšen je čas operacij 2D in 3D med programoma Vršili bomo

primerjavo med programoma z vidika

finančnega vložka

popolnosti funkcij

uporabniške prijaznosti

časovne zahtevnosti

možnosti dogradnje postprocesorjev za krmilje CNC-strojev

arhiviranja orodij

časa izobraževanja

časa izdelave izračunov poti orodja

Za primerjanje programske opreme smo se odločili da bi ugotovili katere so dobre in

slabe strani programov in kako lahko določimo področje uporabe v proizvodnji Z vidika

primerjave je glede CNC-programske opreme napisanega premalo da bi ob nakupu takšne

opreme lahko primerjali lastnosti med programi in opravili najboljšo izbiro Veliko podjetij se

ob nakupu programske opreme odloči napačno ker se izbere programska oprema ki ne

dosega optimalnih rezultatov na strojih v določeni proizvodnji (orodjarstvo serijska

proizvodnja) S takšnimi odločitvami podjetja izgubijo finančna sredstva in tudi

konkurenčnosti proti drugim podjetjim

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

2 ZGODOVINSKI OPIS RAZVOJA CNC-TEHNOLOGIJE

Želji po napredku ki je prisotna v slehernem od nas ves čas botrujejo okoliščine ki jo

vzpodbujajo in včasih tudi usmerjajo Tako lahko le za redke izume trdimo da so plod

popolnoma neodvisne ideje V večini primerov so to izsledki temeljnih znanstvenih disciplin

kot sta matematika in fizika Na področju aplikativnih znanosti pa so izumi večinoma

pogojeni z razvojem tehnike in znanosti nasploh To še posebej velja za razvoj obdelovalnih

strojev kjer zgodovino poleg temeljnih znanosti krojijo še mnogi družbeni dejavniki ter

trenutne potrebe trga

Tako je prvi NC-stroj nastal zaradi potreb vojaške industrije ki je potrebovala orodje za

izdelavo vse zahtevnejših letal in letalskih pogonov Seveda bi si ta industrija podobne stroje

želela že prej vendar zanje čas še ni ˝dozorel˝ Pred njimi so morali nastati nekateri izumi in

ideje ki so ustvarili podlago in sprožili željo po izdelavi raquoSistema za neposredno krmiljenje

položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda računskega strojalaquo kot se je glasil opis

naročila projekta ameriške vojske ki ga je prevzel John Parsons na MIT in ga danes štejemo

za izumitelja NC-stroja

Slika 21 Prvi zapis funkcij na luknjast trak

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

21 Mejniki razvoja NC-tehnologije

Idejo o krmiljenju naprav po vnaprej določenem scenariju lahko zasledimo že v 14 stoletju

ko so zvonove krmilili s posebnimi bodičastimi valji in na ta način dobili želeno ˝melodijo˝

ki se je lahko večkrat ponovila Razvoj sistema numerično vodenih obdelovalnih strojev je s

podobnimi izumi v tesni zvezi na njegov nastanek in nezadržni razcvet pa močno vpliva

razvoj elektronike in računalniške tehnike

V nadaljevanju je podanih nekaj ključnih zgodovinskih mejnikov razvoja krmilne tehnike

in numerično krmiljenih strojev

1808 je Joseph M Jacquard uporabil pločevinaste kartice z luknjicami za krmiljenje

tkalskih strojev in tako iznašel prenosljiv nosilec podatkov

1863 je M Fourneaux patentiral avtomatski klavir znan pod imenom Pianola Srce

klavirja je poleg običajnih klavirskih sestavnih delov vsebovalo približno 30 cm širok

papirnat trak z luknjicami (slika 21) skozi katere je stisnjen zrak krmilil mehanično

tipkovnico in igral melodije kodirane na papirnatem traku To metodo so nato

razvijali da je bilo mogoče regulirati tudi zvok jakost ter hitrost igranja kar je

omogočilo precej natančno izvedbo klavirskih skladb

Slika 22 Prvi računalniki

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

1938 je Claude E Shannon med pripravo svoje doktorske naloge na Massachusetts

Institute of technology (MIT) prišel do spoznanja da sta avtomatski preračun ter

prenos podatkov mogoča samo v dvojiški obliki in ob uporabi Boolove algebre ter da

so elektronska stikala edine praktično uporabne komponente za ta namen

1946 sta dr John W Mauchly in dr J Presper Eckert izdelala in dobavila ameriški

vojski prvi digitalni računalnik Eniac (slika 22)

1949ndash1952 je John Parsons v okviru MIT po naročilu ameriških letalskih sil razvil

˝Sistem za neposredno krmiljenje položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda

računskega stroja˝ in kot dokaz o delovanju oblikoval izdelek Parsons je s svojim

projektom podal štiri ključna izhodišča za nadaljnji razvoj ideje o numeričnem

krmiljenju

o izračunana pot orodja se hrani na luknjani kartici

o luknjane kartice se na stroju avtomatično berejo

o kontrolira se gibanje orodja

o na osnovi teh podatkov se opravlja gibanje po koordinatnih poteh s servomotorji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

Slika 23 Prvi numerično krmiljen obdelovalni stroj

1952 je pričel na MIT delovati prvi numerično krmiljeni obdelovalni stroj z imenom

Cincinnati Hydrotel z navpičnim vretenom Krmilje je bilo izvedeno z elektronkami

omogočalo je hkratno premikanje treh osi (3D-linearna interpolacija) in dobivalo

podatke preko dvojiško kodiranih luknjanih trakov (slika 23) S temi stroji je bilo

možno izdelati vedno zahtevnejše integralne dele za potrebe letalske industrije Šlo je

za izdelke ki jih je bilo možno natančno opisati z malo matematičnimi podatki vendar

zelo težko ročno izdelati

1954 odkupi podjetje Bendix Parsonsove patentne pravice in proizvede prvi

industrijsko izdelan NC-stroj prav tako z uporabo elektronk

1957 postavijo ameriške letalske sile (US Air Force) prve NC-rezkalne stroje v svoje

delavnice

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

1958 je bil predstavljen prvi programski jezik s simboli imenovan APT in sicer v

povezavi z računalnikom IBM 704 Pomeni začetek strojnega programiranja

1960 predstavijo nemški proizvajalci na sejmu v Hannovru svoje prve NC-stroje Za

numerična krmilja pričnejo v tem letu uporabljati tranzistorska vezja

1963 je bil izdelan prvi specialni NC-stroj

1965 iznajdejo avtomatični izmenjevalnik orodja

1968 postanejo z uporabo IC-tehnike (integralna vezja) krmilja manjša in

zanesljivejša

1969 uporabijo v podjetju SUNDSTRAND Omnicontrol v ZDA prve DNC-naprave

1970 iznajdejo avtomatično menjavo obdelovancev z menjavo transportnih palet

1972 omogočijo prvi NC-stroji s serijsko vgrajenim miniračunalnikom razvoj novi

generaciji zmogljivejših računalniško krmiljenih strojev ki pa so jih kmalu zamenjali

CNC-stroji z mikroprocesorji

1974 je bil izdelan prvi večoperacijski CNC-obdelovalni stroj

1975 iznajdejo avtomatične korekture orodja (povratni hod)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

1976 pričnejo za krmilja CNC-strojev uporabljati mikroprocesorje

1977 iznajdejo avtomatični nadzor življenjske dobe orodja (AC-krmilja)

1978 so zasnovani prvi prilagodljivi proizvodni sistemi (POS)

1980 so programska orodja ki so jih razvili in pričeli integrirati v CNC-stroje

omogočila programiranje neposredno na strojih in sprožila spopade za in proti

krmiljem z ročnim vnosom podatkov CNC-krmilja že vsebujejo podprograme za

pomoč pri izdelavi programov za proizvodnjo

1984 postavijo zelo zmogljivi CNC-stroji podprti s programskimi orodji z grafičnim

prikazom nova merila za programiranje proizvodnje

198687 omogočajo standardni programski in računalniški vmesniki povezavo strojev

v avtomatizirano tovarno na podlagi računalniških mrež (CIM in JIT)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980ČA

S N

ASTA

NKA

TEHNOLOŠKI NIVO

RAZVOJ CNC PROGRAMIRANJA

UNIVERZALNE

PRODUKCIJSKE

AVTOMATI

Slika 24 Prikaz razvoja CNC-programiranja

22 Razvoj numerično krmiljenih strojev v Sloveniji

Pri nas so se prvi NC-stroji pojavili okrog leta 1976 in sicer v Železarni Ravne kjer sta bila

proizvajalca Pratt amp Whitney na tedanji Višji tehniški šoli v Mariboru ter na Fakulteti za

strojništvo v Ljubljani pa vrste Cincinnati Milacron Med prve moderno opremljene tovarne

prištevamo še Litostrojevo tovarno viličarjev kjer se je proizvodnja na sodobnih CNC-strojih

začela leta 1979 Na območju nekdanje Jugoslavije so prvi NC-stroj pognali v Prvomajski v

Zagrebu ( prikaz razvoja slika 24)

Naše tovarne se z izdelavo računalniško krmiljenih stružnic in vrtalno-rezkalnih strojev za

obdelavo kovin niso ukvarjale Poleg bogate ponudbe iz tujine so s tovrstnimi stroji tovarne

bivše Jugoslavije opremljali Prvomajska iz Zagreba in še nekateri drugi proizvajalci Med

našimi proizvajalci velja omeniti Iskro ki je izdelala krmilnik CNC-2T Litostroj je izdelal

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

več različnih CNC-preoblikovalnih strojev in linij za razrez pločevine v Gorenju so izdelali

robota itd

Precej več je bilo narejenega na razvoju programske opreme za računalniško načrtovanje

izdelovalnega procesa (CAP) kjer beležimo nekaj odmevnih izdelkov s področja

računalniškega programiranja NC-strojev in upravljanja proizvodnih procesov

23 NC-stroji CNC-stroji in DNC-obrati

Prvotni koncept numeričnega krmiljenja (NC) je s pojavom miniračunalnikov še bolj pa s

pojavom mikroračunalnikov prerasel v dosti naprednejši CNC-koncept CNC je okrajšava za

Computerized Numerical Control v bistvu pa pomeni krmilje z vgrajenim računalnikom

Vgrajen računalnik je olajšal upravljanje stroja omogočil izvajanje zahtevnejših računskih

operacij na njem (interpolacije višjega reda) izboljšal pomnilniške kapacitete krmilja

predvsem pa omogočil povezovanje krmilijstrojev v industrijske računalniške mreže (slika

25)

Slika 25 Prikaz numeričnega upravljanja računalnika

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

To zadnjo lastnost s pridom uporablja koncept DNC-obrata Kratica pomeni Direct

Numerical Control ali neposredno numerično krmiljenje gre pa za idejo osrednjega

nadzornega računalnika ki upravlja več CNC-strojev ˝Upravljanje˝ je v večini primerov

omejeno na osrednje shranjevanje NC-programov ter prenos le-teh od računalnika do strojev

in nazaj Seveda lahko ima osrednji računalnik tudi bolj zahtevne naloge kot so zbiranje

podatkov o delovanju strojev upravljanje toka materiala in celo upravljanje proizvodnje

Zaradi stalnega padanja cen elektronskih komponent in hitrega razvoja mikroračunalniške

tehnologije najdemo danes NC-stroje le še v arhivih in zgodovinskih učbenikih sicer pa so

moderni numerično krmiljeni stroji izključno CNC-stroji

24 Adaptivno krmiljenje (AC)

Iz jedra osnove numerično krmiljenih strojev ne smemo izpustiti adaptivnega krmiljenja s

katerim skušamo numerično krmiljene stroje avtomatizirati do te mere da bomo med

obratovanjem lahko vplivali na sam proces odrezavanja in s tem tudi na glavni čas obdelave

Vsa do sedaj omenjena avtomatizacija namreč služi le skrajševanju pomožnih in pripravnih

časov ki jih lahko z umno organizacijo in uporabo sistemov za avtomatsko menjavo

obdelovancev tudi izničimo

Adaptivno krmiljeni sistemi pa z avtomatskimi napravami vplivajo na proces odrezavanja

in sicer z namenom skrajševanja glavnega časa obdelave AC-sistemi so torej posebna oblika

krmilja kjer je postopek odrezavanja vključen v regulacijski krog

Postopek odrezavanja je navadno vnaprej predviden in določen z osnovnimi odrezovalnimi

parametri (globina rezanja podajanje rezalna hitrost) ki so izračunani glede na neke

standardne delovne pogoje Ti pogoji pa lahko od dejanskih bistveno odstopajo kar lahko s

tipali zaznamo kot na primer manjšo obremenitev stroja in podobno V tem primeru lahko

parametre spremenimo in tako vplivamo na glavni obdelovalni čas Podobno lahko z

merjenjem odrivne sile na orodju zaznamo obrabljenost orodja in ga pravočasno zamenjamo ndash

še preden proizvedemo izmet Numerično krmiljen stroj opremljen s potrebnimi tipali in

krmiljem ki ta tipala nadzoruje imenujemo adaptivno krmiljen stroj

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

25 Prilagodljivi obdelovalni sistemi (POS)

Prilagodljive obdelovalne sisteme (POS) bi lahko imenovali tudi izpopolnjena nadgradnja

DNC-sistema Prilagodljiv obdelovalni sistem je skupek CNC-strojev ki so med sabo fizično

in podatkovno (logično) povezani Za fizično povezavo skrbi transportni oziroma logistični

sistem za podatkovno pa računalniško omrežje in osrednji nadzorni računalnik V takšen

sistem povezujemo stroje z namenom večje avtomatizacije delovnega procesa in s tem

skrajšanja proizvodnih časov POS se od DNC razlikuje predvsem po vlogi nadzornega

računalnika ki tukaj poleg obdelovalnega regulira še logistični sistem (slika 26)

Prilagodljivi obdelovalni sistemi so namenjeni izdelavi tehnološko podobnih delov

omogočajo pa optimizacijo celotnega sistema in s tem hitrejše ter učinkovitejše odpravljanje

motenj v procesu

Slika 26 Prikaz povezljivosti CNC-sistema s postprocesorjem

26 Vpliv NC-tehnologij na obdelovalno tehniko

Z novimi iznajdbami na področju elektronike in elektrotehnike (tranzistor integrirana vezja

hellip) so se na področju izdelave krmilnih naprav za numerično krmiljene strojev odprle številne

nove možnosti V prvi fazi je napredek tekel predvsem v smeri povečanja sposobnosti

krmilnih enot kjer je bil vrhunec dosežen z vgradnjo računalnika v krmilje (slika 27) V

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

drugi fazi pa so elektronske komponente začeli vgrajevati tudi v ostale dele stroja da bi s tem

dvignili nivo avtomatizacije ter dodatno skrajšali pripravljalni in nastavni čas Hiter napredek

je omogočilo predvsem hitro padanje cen elektronskih komponent ki so v začetnem obdobju

predstavljale levji delež stroškov izdelave numerično krmiljenega stroja danes pa pomenijo

že manj kot 10 odstotkov vrednosti celotnega stroja ( slika 28)

0

20

40

60

80

100

120

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

RELEJNA TEHNIKA IN ELEKTRONSKE CEVI

TRANZISTORKSA TEHNIKA

TEHNIKA INTEGRIRANIH VEZIJ

INEGRACIJA Z MINIRAČUNALNIKI (CNC 1)

MIKROPROCESORSKA INEGRACIJA(CNC 2)

VLSI TEHNIKA (CNC 3)

Slika 27 Prikaz padanja deleža elektronskih komponent

Z vključitvijo mikroračunalnika v krmilje stroja so se odprle dodatne možnosti za dvig

avtomatizacije proizvodnje predvsem pa za izdelavo vse zahtevnejših oblik Obenem se

pojavijo tudi težnje da bi večji del programerskih funkcij postavili neposredno na krmilje

stroja K sreči so se te težnje kmalu izgubile saj bi danes to pomenilo da bi stroj vreden

nekaj 100 tisoč evrov namesto svoje ciljne funkcije opravljal delo osebnega računalnika

vrednega nekaj 300 evrov Je pa omenjeni trend pustil pozitivne posledice pri razvoju

konvencionalnih univerzalnih strojev Ti so danes prav tako že opremljeni s krmilji vendar je

postavitev vseh elementov še vedno prirejena človeku ki s strojem dela in ne avtomatskim

strežnim napravam kot je to običaj pri ˝čistih˝ numerično krmiljenih strojih

S pojavom CNC-strojev pa se je zgodila še ena velika sprememba ki je bila posledica

vgrajenega računalnika Pokazala se je namreč potreba po zmogljivejši in vse zahtevnejši

programski opremi Le-ta je kmalu začela predstavljati večji del vrednosti stroja kot pa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

njegove mehanske komponente Oba navedena vzroka neuporabnost stroja če se na njem

izvaja programiranje in stroški programske opreme sta privedla do ločevanja programerskih

funkcij od čistih krmilno-komunikacijskih funkcij krmilja Tako se danes z redkimi

izjemami programiranje strojev izvaja na ločenih grafičnih postajah kjer se s pomočjo

simulacijskih programov izvede tudi preizkušanje NC-programov Od tod pa se preverjeni

NC-programi preko računalniških mrež prenašajo do CNC-strojev

0

20

40

60

80

100

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

Slika 28 Prikaz naraščanja stroškov programske opreme

27 Prihodnost razvoja

Od prihodnosti na področju razvoja numerično krmiljenih strojev pričakujemo predvsem

večje možnosti povezovanja v računalniška omrežja Te so namreč še vedno odvisne od

standardnih serijskih vmesnikov tipa RS 232 na katere se potem priklapljajo najrazličnejše

zunanje komunikacijske naprave Zaradi omejitev serijske komunikacije je seveda močno

omejena tudi izmenjava podatkov med strojem in nadzornim računalnikom ki bo v prihodnje

nujna zato pričakujemo tudi ukinjanje nekaterih funkcij CNC-krmilja ki sodijo bolj na

STROŠKI PROGRAMSKE OPREME

STROŠKI STROJNE OPREME

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

področje grafičnih delovnih postaj Namesto teh bo prišlo do vključevanja omrežnih

protokolov kot sta TCPIP in IPXSPX kar bo omogočilo neposredno povezovanje v

arhitekturo odjemalecstrežnik s čimer se bo pojavila tretja generacija DNC-konceptov

Nenazadnje bo prej ali slej moralo priti do ukinitve trenutnega standarda NC-kodnega zapisa

ki s svojo omejenostjo že predstavlja oviro Pričakujemo lahko pojav novega standarda z

izrazno bogatejšim kodiranjem ali celo pojav poprocesorjev integriranih v krmilja CNC-

strojev

Zelo pomembno za prihodnji razvoj numerično krmiljenih strojev in s tem povezane

tehnologije je nadaljnje upadanje deleža velikoserijske in masovne proizvodnje v

strojegradnji kar je posledica tržnih sprememb Potrebe trga se vedno bolj nagibajo k večji

individualizaciji dobrin kar pomeni prilagajanje posameznih izdelkov posebnim

individualnim potrebam kupca V takšnih razmerah pa sta nujni velika prilagodljivost in

odzivna sposobnost proizvodnega sistema za kar so numerično krmiljeni obdelovalni stroji

vedno bolj prilagojeni (slika 29)

MasovnaSerijska

Individualna

Maloserijska

Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Slika 29 Deleži numeričnih strojev v proizvodnji

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

3 TREND NA PODROČJU CNC-TEHNOLOGIJE

STEP-NC se uporablja v proizvodnji frezanja vrtanja struženja konturnega rezanja in je

prihodnost CNC-programiranja Povezovanje sistemov z boljšim ga naredi bolj

interoperabilnega omogoča hitrejše programiranje ter varnejše delo Tako lahko z uporabo

koncepta fleksibilne proizvodnje s tem sistemom prihranimo ogromno denarja

31 Predstavitev tehnologije STEP-NC

V preteklih letih se je ogromno dogajalo v smeri razvoja elektronske tehnologije kot tudi na

področju programske opreme ki sta tesno povezani tehnologiji kateri sta imeli ogromen vpliv

na današnje numerične CNC-stroje in krmilja

Numerični stroji in krmilniki so postali bolj inteligentni fleksibilni z več spomina

oziroma kapacitete ter z veliko boljšo povezavo v skupnem internem omrežju (slika 31) To

vodi v spremembo oblikovanja DNC-sistema ki temelji na prejšnjem DNC-sistemu Z DNC-

sistemom podatkov dobimo bolj primerne sposobnosti shranjevanja ne samo v centralnih

DNC-serverjih ampak tudi v CNC-krmilnikih ali CNC-terminalih Sprememba arhiviranja

pomeni zahtevo DNC-programske opreme naj se spremenijo tako DNC v celoti z vsemi

osnovnimi funkcijami tega sistema kakor tudi distribucija NC-podatkov v obeh smereh do

CNC-stroja Tako naj bi zadovoljili današnje zahteve da dovoljujejo uporabnikom gradnjo

spreminjanje podatkov v odnosu med obdelovancem (3D-zapis) s 3D in drugimi

podatkovnimi programi kot so denimo program za arhiviranje podatkov orodij informacij

risb obdelovanca proizvodnih podatkov strojnih parametrov Vse želje uporabnikov bazirajo

na tem kako povezati vse sisteme preko interneta ter tako pridobiti na večji fleksibilnosti

sistema oziroma proizvodnje Takšni sistemi omogočajo večjo preglednost podatkov s čimer

se samo spreminjanje podatkov ne vrši v spremembi glavnih funkcij le-teh Sedanji problemi

s podatki ki prihajajo na stroj po drugih sistemih kot so enosmerni sistem NC v CNC

povzročajo pri transformiranju izgubo osnovnih podatkov Težavo pa predstavlja tudi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

kasnejše popravljanje podatkov na stroju kar privede v naslednji fazi do izgube le-teh STEP-

tehnologija pa nam omogoča boljšo preglednost ter bolj natančen zapis podatkov

Slika 31 Prikaz heterogenega DNC-sistema

32 STEP-proizvodnja

STEP-proizvodnja temelji na DNC-sistemu z zmožnostjo za shranjevanje v DNC-serverju

in tudi v CNC-terminalu To predstavlja velik izziv za DNC-programsko opremo v

implimentarnih osnovnih funkcijah

Posredovalcu ki temelji na DNC-programski opremi z asistenco (ADNC) je

predlagano kako reševati probleme znotraj samega omrežja ter prenosa podatkov Njegova

naloga je zbirati distribute NC-informacij in jih transformirati oz prenesti varno in seveda

v celotni obliki z vsemi pripadajočimi funkcijami NC-program z zbranimi strojnimi

podatki znotraj omrežja ne izgubi veličinskih funkcij Zato dobiva tehnologija STEP-NC

nove razsežnosti nadaljnjega razvoja v smeri kako s sestavo agentov ki temeljijo na

asistenci (agenti AP s platformo agenta JADE) nadzorovati spremembe transformacij NC-

programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

33 Informacijski model

STEP integrira več kot deset objektnih modelov s takšno povezljivostjo pa dobimo boljši

informacijski sistem ki zajema inženirsko kolaborativno delo upravljanje oskrbovalne

verige avtomatizacijo tovarne mikro obdelavo Med objektnimi modeli je mnogo

pomembnih relacij (slika 32)

Slika 32 Prikaz prednosti uporabe STEP-tehnologije

34 Lastnosti STEP-NC

Eliminacija 4500+ postprocesorjev

Varnejši bolj prilagodljivi obdelovalni stroji

Out-sourcing kontrole kvalitete

Projicirani prihranki pri procesiranju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

35 Sedanji problemi

Trenutno aktualni proces je neučinkovit

Konstrukcija pošilja nepopolne podatke

Proizvodnja dela popravke a jih ne dokumentira

Končni rezultat je krmilni program ki dela le na enem stroju pri enem dobavitelju

RS274D ISO DIN66025 (G-koda) je stara 50 let

CMM za preverjanje geometrije komponent so obsežne (slika 33)

Slika 33 Obsežne CMM za preverjanje geometrije komponent

V uporabi imamo NC-programiranje z RS274D ki ima v zapisu še vedno G-kodo Ta

nima tako bogatega zapisa integriranih podatkov kot STEP-NC kar prikazuje navedeni

primer - razlike med obema zapisoma (slika 34)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Slika 34 Prikaz standardne G-kode v zapisih programov CNC

N05 G54

N10 G00 Z10000

N15 G91 G0 Z200

N20 T5 D1 WW

N30 G90 M5

N35 G00 X0000 Y-150000 N40 G00 Z5000

N45 M08

N50 S3183000

N55 M03

N60 F1477000

N65 G00 X60000 Y-150000 N70 G00 Z5000

N75 G00 X60000 Y-150000 N80 G01 Z-0500

Stroju specifični

program komponente s

podatki o gibanju osi

ki ga generira

postprocesor

Dobavitelj specifične

razrešitve originalnega

standarda

Samo primitivni gibalni

in priklopni ukazi

Ni standardiziranega

podatkovnega formata

za procesiranje krivulj

in softiciranih NC-

tehnologij

Idealen za papirni

trak

STEP-NC nadomešča G-kodo z

bogatim integriranim

podatkovnim formatom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Slika 35 Prikaz pomembnih relacij v tehnologiji STEP-NC

36 Funkcionalnost STEP-tehnologije

Korist in funkcionalnost STEP-tehnologije sta danes na področju boljše kontrole procesov

kjer s pomočjo te tehnologije zajamemo bolj natančno funkcijo zapisa daljic in lokov (TCP-

zapis) K temu spadajo tudi vse tolerirane krivulje ter produkti geometrije obdelovanca s

čimer je izboljšan zapis v STEP-tehnologiji veliko bolj natančen ( slika 35)

Nadaljnje razvijanje STEP-tehnologije v odvisnosti koristi in funkcionalnosti poteka v

smeri boljšega določevanja parametrov značilnosti toleranc značilnosti vrtilnih ciklov ki

spadajo v skupino boljšega monitoringa procesov Naslednja najnovejša skupina STEP-

tehnologije je fleksibilna proizvodnja z boljšim zapisom parametričnih operacij nadzorovanje

delovnih korakov tolerirane površine pogojne operacije Na ta način dobimo na osnovnem

nivoju zgradbe samega krmiljenja procesa tako imenovano pametno krmilje ki je zgrajeno iz

CAM-zapisa z dvosmerno povezavo z zapisovalnikom (DLL) ta pa je v povezavi z AP-238

datotekami (SUBS) in je enosmerno povezan s kontrolo podatkov ter STEP-NC-

simulatorjem vse skupaj pa je v povezavi s krmilnikom HMI do krmilnika gibov Krmilnik

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

HMI sestavljata pretvornik (DL) in gibalnik ukazov (TCP) Vse to sestavlja osnovni nivo

konfiguracije katerega smo vstavili v obstoječe CNC-komponente Vstavili smo zapisovalnik

(DLL) in pretvornik (DL) ki omogočata eliminacijo postprocesorjev hitrejšo operaterjevo

potrditev programa ter optimalno kreiranje poti na stroju Če pa krmilnik HMI dopolnimo z

nadzornim (DLL) in CNC-polnilnikom pa dobimo konfiguracijo nadzora procesa Ta nam

dovoljuje verifikacijo pravilnosti operacij krmilnika čase operativnih parametrov indifikacijo

značilnosti operacije orodij za vsak delovni potek

37 STEP-tehnologija kot nov jezik za CNC-krmilje

Za kompleksnejše obdelovance je tehnologija STEP-NC popolna saj gre za nedvoumen

model komponent in procesov Združuje obdelovalne procese potrebe po orodjih geometriji

tolerancah in PDM S CNC-sistemom naredi bolj interoperabilnega omogoča hitrejše

programiranje varnejše delo Tako lahko z uporabo koncepta fleksibilne proizvodnje s tem

sistemom prihranimo ogromno denarja

38 STEP-tehnologija kot problemsko orientirano programiranje

Z datoteko AP-238 opisujemo kaj in tudi kako saj s tem dosežemo da iz surovca

naredimo geometrijo odstranjujemo značilnosti spreminjamo vrstni red z ustreznimi orodji

ki ustrezajo tem zahtevam AP-238 dovoli krmilniku tudi izbiro gibov orodja S tem

nadomestimo prejšnjo obliko zapisa s standardno kodo G ki opisuje samo kako (premakni

orodje na to lokacijo premakni orodje na to lokacijo in tako naprej za tisoč ukazov)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

4 PRIMERJAVA MED PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS

NX4 ZA PROGRAMIRANJE NC-STROJEV

41 Pomembnosti programov za programiranje CNC-strojev

Danes imamo na trgu veliko izbiro programov paketov za CAM-programiranje pri katerih

vsak po svoje odlično služi svojemu namenu naloga uporabnika pa je da ob investiciji pri

nakupu takšnega paketa ve kakšna je njegova namembnost in kaj bo z njim počel da ga bo

lahko optimalno izkoristil tudi v prihodnosti

Paketi CAM-programiranja se danes razlikujejo v detajlih ki jih uporabniki začetniki niti

ne opazijo To pride najbolj do izraza pri jalovih hodih oz poteh ki so generirane pri samem

programiranju in se od programa do programa razlikujejo To so zelo pomembni parametri v

odvisnosti koliko časa bomo porabili za izdelavo izdelka na CNC-stroju z najbolj

optimalnimi potmi s katerimi bomo prihranili pri času izdelave Tukaj ne smemo pozabiti da

tudi sekvence poti vplivajo na čas in obstojnost orodja Orodja in njihova obstojnost pomenijo

velik delež stroškov in če te parametre držimo na optimumu prihranimo na letni ravni

ogromno časa in denarja ter podaljšamo delovanje orodij Lahko bi rekli da so ti parametri

najbolj zaželeni seveda pa ne smemo pozabiti na samo programsko okolje različnih

programov paketov

Nekateri paketi so zelo nazorni pregledni hitro učeči enostavni za uporabo v tem oziru

pa se med seboj tudi precej razlikujejo V različnih panogah kot je denimo orodjarstvo s

svojo kompleksno strukturo z izdelavo preciznih segmentov orodja z različnimi trdotami

(kaljene površine) s postopki obdelave in s svojo unikatnostjo predstavljajo velik izziv za

ponudnike CAM-paketov ter skrbno izbiro le-teh Še tako podobni vgradni strojni vložki se

lahko med sabo zelo razlikujejo po strategiji obdelave Vse to vodi managerje v orodjarnah

da čim bolj združujejo posamezne operacije znotraj organizacijske strukture kot so

detajliranje in izdelava tehnologije posameznih pozicij ali pa programiranje ter posluževanje

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

strojev ipd Zato je zelo pomembno da je CAM-programski paket generiran tako da zelo

hitro preračunava posamezne sekvence da ne pride zaradi tega do zastojev na strojih

V nadaljevanju bomo primerjali dva programa za programiranje CNC-strojev in sicer

paketa DEPOCAM 6 in UGS NX 4 ki se že v sami osnovi zelo razlikujeta

42 Opis programa za NC-programiranje DEPOCAM 6

DEPOCAM prihaja iz hiše NC Graphics ustanovljene leta 1993 njegov izumitelj pa je bil

Arthur Flutter leta 1977 v Cambridgeu v Veliki Britaniji S podjetjem Depocam GmbH je

leta 1993 ta program v celoti zaživel na trgu ponudnikov CAM-paketov Združitev v NC

Graphics je bila želja proizvajalca da ponudi svojim kupcem celovit paket od strojev orodij

programskih paketov ki bazirajo na dolgoletnih izkušnjah operaterjev v industriji To

povezovanje proizvajalca s kupcem pa je seveda obrodilo sadove v enostavnosti

programskega okolja ter dobrih optimumih rezalnih parametrov

Program se v praksi ne trži kot samostojna enota ampak v sklopu investicije primernega

orodjarskega stroja ustreznega rezilnega orodja in v racionalni uporabi rezilnega orodja To

seveda ne pomeni da je program kot posamezna komponenta neučinkovit nasprotno pomeni

konkurenčno prednost pred ostalimi ravno zaradi zaključenega paketa

S tem paketom lahko združimo dvoje delovnih mest (programerja in operaterja) v eno in

tako dosežemo

prenos odgovornosti za doseganje planov v podjetju na operaterja programerja saj

ima operater glavno vlogo pri doseganju proizvodnih normativov

dvig splošnega nivoja znanja na vse zaposlene v proizvodnji

15-odstotni dvig produktivnosti in obdelovalno kvaliteto saj imajo vsi zaposleni

vpogled v končni CAD-model na računalniku ob stroju

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

43 Delovno okolje DEPOCAM 6

Delovno okolje v programu za CNC-programiranje strojev je program namenjen

programiranju 3-osnih in 3+2-osnih CNC-strojev V delovnem okolju je opaziti da so vse

funkcije programa prikazane v orodnih vrsticah ker pomeni da uporabnik ni preobremenjen z

nešteto prikazanimi funkcijami ki dajejo vtis nepreglednosti in neuporabnih ukazov To je

nazoren primer kako enostaven je po svoji namembnosti uporabniku ki mora spoznati samo

določena pravila (ukazi na miški) in že lahko ustvari enostavne programe za CNC-

programiranje Ikone ali shematsko drevo na levi strani omogočajo vklop modela funkcije

operacije obdelave s tem pa lahko natančno primerjamo med dvema različnima obdelavama

poti orodja

Model uvozimo v obliki ( x_t iges Catia V4 in Catia V5 hellip) nastavimo koordinatni

sistem tako da transformiramo model po ordinatah x y z rotiramo zrcalimo v željeni

položaj za kasnejše vpetje na stroj Ko je model postavljen v pravilno lego v koordinatnem

sistemu (ujemanje s pozicijo koordinatnega sistema stroja) lahko mere po x y z preverimo

tako da se z miško postavimo na željeno površino in v orodni vrstici desno spodaj se nam

prikazujejo vrednosti dolžin x y z koordinat Tako v dveh korakih v delovnem okolju

določimo pozicijo 3D-modela moteče pri tem pa je seveda to da se model kopira med sabo

(levo orodno drevo) kar lahko ob nepazljivosti povzroči kasnejšo zmedo med modeloma če

prejšnjega ne izbrišemo Pri vsaki izbiri obdelave nam ob vnosu orodja ni potrebno vnašati

parametrov kot so premer orodja njegova dolžina ampak iz arhiva v katerega smo vnesli

te parametre samo izberemo željeno orodje z vsemi parametri (slika 41) S tem se izognemo

dolgotrajnemu vpisovanju v menije za določanje parametrov orodja hkrati pa se vodi

evidenca orodij v uporabi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

Slika 41 Prikaz delovnega okolja DEPOCAM 6

44 Opis programa za NC-programiranje UGS NX4

Programski paket UGS NX4 izhaja iz podjetja Siemens kjer se je pred tem imenoval

Unigraphics in ga je leta 1991 razvil Douglas McDonnell Njegov razvoj je temeljil na

združitvi I-DEAS v NX-program ki služi za vzvratno inženirstvo ter oblikovanje v 3D-

oblikah Tako lahko iz CAID-formata ustvarimo CAD CAM-format UGS NX4 se že v

osnovi močno razlikuje od programa DEPOCAM 6 ki je namenski program za

programiranje Področja uporabe sistema UGS NX4 so

zahtevni industrijski ˝desing˝

modeliranje komponent in velikih sklopov

izdelave tehnične dokumentacije

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝

Opravilna vrstica za izbiro varnostnih linij in zaznavo površin hellip

Opravilna

vrstica za izbiro

obdelovalnih

Opravilna vrstica

za izbiro različnih

pogledov modela

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Prikaz procesiranja programa -proces Manager

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

engineering

zahtevna NC-tehnologija ndash programiranje

uporaba v kemični industriji

Industrijsko oblikovanje predstavljajo CAD CAM CAE izdelava orodij ki se deli v NX

Shepe studio in Imageware

CAD-delovno okolje zajema modeliranje zahtevnih free-form oblik velikih sklopov z

modeliranjem komponent iz pločevine (sheet metel) modeliranje cevovodov električne

povezave izdelave tehnične dokumentacije

CAE obsega različne digitalne analize izdelka z različnimi programskimi paketi NX

Scenario NX Master FEM NX Nastran s katerimi lahko simuliramo določeno stanje raznih

obremenitev toplotno gibanje trdnost ter toplotna stanja

CAM zajema različne programske pakete ndash 2D-programiranje 3D-programiranje 3- in 5-

osno programiranje ter programiranje vseh strojev v orodjarstvu (frezalnih strojev stružnic

žične erozije ) Za uporabnika ima program integrirane PMI-orodne vrstice in dialog ki

predstavljajo veliko število ikon v orodnih vrsticah te pa so slikovno ponazorjene

Program se uporablja v Združenih državah Amerike predvsem v letalski industriji v

Evropi pa ni toliko razširjen Sam program ki je precej obširnejši za CNC-programiranje je v

primerjavi z DEPOCAM 6 vsesplošni in je ustrezna izbira tudi pri 3D-modeliranju

Pomembno je tudi da lahko izdelek z UGS NX4 spreminjamo popravljamo ali celo

skonstruiramo 3D-risbo možnosti za slednje z DEPOCAM 6 nimamo Tu je vidna prva

velika razlika med programoma saj izhaja DEPOCAM 6 iz drugih stališč kot UGS NX4 ki

zajema večjo obdelavo podatkov in je zato za uporabnika precej zahtevnejši z vidika obsega

programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

45 Delovno okolje UGS NX4

Kot je razvidno se UGS NX4 zelo razlikuje s stališča glavnih gradnikov programa ker

zajema tudi 3D-modeliranje in analiziranje narisanega izdelka Tako se že UGS-delovno

okolje močno razlikuje od specifičnega programa DEPOCAM Vsebuje namreč ogromno

število ikon funkcij ki pa niso povezane samo za CNC-programiranje ampak tudi za 3D-

modeliranje analiziranje (slika 42) Delovno okolje je za uporabnika kompleksnejše zato

potrebuje dodatno izobraževanje da lahko začne z delom po pravilih funkcij programa

Običajno se za takšne zahtevne programe organizira izobraževanje pri podjetju ki program

prodaja in traja približno mesec dni Kljub temu pa kompleksnost delovnega okolja

predstavlja velik izziv za uporabnika saj omogoča program veliko večje število pristopov oz

možnosti kako bomo izbrali obdelave na našem izdelku Po drugi strani pa lahko

nepoznavanje zmožnosti programskega paketa predstavlja tudi problem kajti tako izgubljamo

čas programiranja in same obdelave z napačno obdelavo pa skrajšamo tudi obstojnost orodij

in poslabšamo kvaliteto obdelave

Slika 42 Prikaz delovnega okolja UGS NX4

Ustvarjanje programa orodja geometrije operacije metode

Osnovna opravilna vrstica -zavesni meni

Postavitev koordinatnega sistema

Navigator ˝hitri dostop do operacij in pregled˝

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

5 PRAKTIČNI PRIMER PROGRAMIRANJA S

PROGRAMOMA DEPOCAM 6 IN UGS NX4

V tem delu diplomske naloge bomo predstavili nekatere pomembne funkcije za izdelavo

CNC-programa Za primerljivost programov po funkcijah ter specifičnem pomenu ju moramo

najprej vsaj malo opisati (slika 51 slika 52)

51 Slikovni prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6 in UGS NX4

Slika 51 Prikaz funkcij za programiranje DEPOCAM 6

Navigator ˝prikaz modela in vsehoperacij˝ s katerimi opravljamo vsepomembne funkcije

Funkcije za določevanje varnostnih mej

Pregled postprocesiranja operacij

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

Slika 52 Prikaz funkcij za programiranje UGS NX4

52 Uvoz modela ndash primerjava

Omenjena programa se zelo razlikujeta od same postavitve modela v koordinatni sistem do

funkcij operacij ki jih uporabljamo zato je tudi uvoz modela v delovno okolje različen kar

bomo opisali v naslednjem poglavju

Pregled postprocesiranja operacij in simulacija rezalnih poti 2D 3D

Nastavitev vseh parametrov odrezavanja

Navigator operacij vklop označevanje in postprocesiranje operacij

Določevanje obdelovalnih površin in varnostnih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

53 Postavitev in uvoz modela z DEPOCAM 6

Model uvozimo v program v obliki formata prt Enostavno odpremo kot vsak drug dokument

v zavesnem meniju (FILE-OPEN) določimo smeri koordinatnega sistema tako da

transformiramo model v željen položaj v samem koordinatnem sistemu Postavimo se na

triangulacijsko površino pogledamo pod lastnosti ali je bila prestavitev uspešna (x y z) ter

izbrišemo v levi orodni vrstici prejšnji model Takšen način se uporablja kadar imamo model

poljubno v prostoru vendar je model vzporeden s koordinatnim sistemom

54 Postavitev in uvoz modela z UGS NX4

Model s končnico prt odpremo v zavesnem meniju (FILE-OPEN) poiščemo mapo v kateri je

shranjen 3D-model in potrdimo V večini primerov se model najprej odpre v funkciji

GETEWAY Iz nje preidemo na funkcijo MANUFACTORING z dvoklikom na levi gumb

miške aktiviramo koordinatni sistem ki ga lahko prestavimo v točko na začetek ali polovico

premice krožnice če pa ga želimo postaviti na polovico pravokotne površine si moramo

dorisati pravokotnik in diagonalo pravokotnika ter prestaviti koordinatni sistem na polovico

diagonale Za surovec s katerim orišemo obdelovanec uporabimo ikono BLOCK izberemo

možnost določitve dveh diagonalnih točk in vpišemo višino Ko smo naredili in pregledali

surovec se je potrebno prestaviti iz funkcije MODELING v MANUFACTORING Pri prvem

odpiranju modela in surovca se pojavi okno MASHINING ENVIRONMENT V njem

potrdimo ikono INITIALIZE Določiti je potrebno tudi ime programa v opravilni vrstici in

sicer aktiviramo okno MANUFACTORING CREAT odpremo prvo ikono CREATE

PROGRAM izberemo skupino in vpišemo ime programa

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

55 Priprava površin s programom DEPOCAM 6

V kolikor želimo obdelovati rezilne vložke za orodja za pločevino ali pa gravure za orodja za

plastiko je potrebno površine nekoliko podaljšati da lahko izdelamo oster rob na vložku To

storimo tako da potrdimo model izberemo katero površino želimo podaljšati in potrdimo

ukaz GEOMETRY (Untrim surfaces) Pri obdelavi je zaželeno da imamo čim manj

prekinjenih rezov (izvrtine utori manjši sedeži) Da dobimo boljše obdelovalne pogoje in

daljšo življenjsko dobo rezilnega orodja si pred obdelavo model zakrpamo (funkcija

Externally trim surfaces) To storimo tako da potrdimo model izberemo površino na kateri

zakrpamo luknjo in izberemo ukaz GEOMETRY (Externally trim surfaces)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da površine navidezno premikamo recimo da moramo celotno obliko obdelovanca

znižati za 05 mm si lahko pomagamo tako da potrdimo model izberemo površino ki

jo želimo premakniti in izberemo ukaz GEOMETRY (Offset surfaces) Vpišemo še

številčno vrednost in sicer kolikšen naj bo premik površine

Izdelava robnih krivulj (Extract P-curves)

Kadar potrebujemo robne krivulje okrog posameznih površin lahko to storimo z

ukazom GEOMETRY (Extract P-curves) Te krivulje lahko izkoristimo za 2D-

rezkanje po konturi v prostoru (Along curve passed)

Izdelava paralelnih površin

Pred pričetkom grobe obdelave orodjarskega vložka je potrebno preučiti ustrezno

strategijo izdelave Kar hitro se nam lahko zgodi da grobo obdelamo kos z ene strani

ko pa ga želimo obdelati s spodnje strani ugotovimo da ga ne moremo več vpeti saj

surovec ni več vzporeden Zato si pred pričetkom grobe obdelave izdelamo najmanj tri

paralelne površine ki nam služijo kot nastavki za obdelavo vložka z zadnje strani To

naredimo tako da model najprej postavimo v pogled TOP ndash z vrha Nato z ukazom

BOUNDARIES (Create new folder) naredimo okvirje oziroma meje Prikličemo ukaz

GEOMETRY (Planar patch) in iz mej nastanejo paralelne površine Na koncu te še

združimo z osnovnim modelom

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

Vstavljanje raquoFilletlaquo poljubnih radiusov

Fillet nam omogoča za določeno območje na modelu vstavljanje poljubnih radiusov V

praksi se to uporablja takrat kadar moramo radius na modelu povečati Fillet nam

omogoči da grafično vidimo kako bo model izgledal pred obdelavo Ukaz izvedemo

tako da potrdimo model in določeno območje katerega želimo spremeniti Nato z

ukazom GEOMETRY (Fillet) definiramo velikost radia in dobimo željen rezultat

Zgoraj omenjenih šest prijemov rabe geometrije modelov lahko uporabimo tudi v

medsebojni kombinaciji

56 Priprava površin s programom UGS NX4

Za pripravo površin uporabljamo 3D-ekstrudirani model ki ga narišemo okrog našega

obdelovanca in ga določimo v navigatorju (desna stran menija) WORKPIECE Z dvoklikom

se odpre okno MILL GEOMETRY ki nam omogoča določitev surovca (Part) in obdelovanca

(Blank) Nastavimo lahko material ime premik (offset) surovca Določimo lahko tudi izbor

delov površin ki se jih moramo skozi celotno obdelavo izogibati (strojni primež ) Pri

izboru vsake od teh funkcij moramo biti pozorni da smo pravilno določili obdelovanec in

surovec to pa lahko preverimo na ikoni DISPLAY (prikaži)

Paralelno premikanje površin (Offset surfaces)

Da dosežemo navidezno premikanje površin ki jih želimo obdelati dimenzijsko večje

ali manjše lahko to določimo že v prvi fazi ko definiramo surovec in obdelovanec

(Workpiece) ali pa v meniju kjer izberemo obdelovalni postopek FINAL FLOOR

STOCK (končna površina z dodatkom)

Izdelava robnih črt krivulj

Za omejitev poti orodij si moramo okrog surovca obdelovanca narisati premice

krivulje ki bodo omejile pot orodja med obdelavo V zgornji orodni vrstici imamo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

ikono za risanje premic krivulj krožnic pravokotnikov Z izbiro teh funkcij narišemo

željene meje obdelovalnih površin

Vstavljanje krpanje površin

Če imamo na obdelovancu utor in želimo površino predhodno porezkati na višino ter

doseči da nam pri tem orodje ne bo rezkalo utora lahko zakrpamo površino z ikono

FILLETS v zgornji orodni vrstici

57 Določevanje varnostnih mej z DEPOCAM 6

V tem podpoglavju bomo skušali definirati področja ndash meje (Boundaries) na CAD-modelu

Meje se potrebujejo zato da povedo kje na modelu bomo ali ne bomo obdelovali Obstaja

veliko načinov za definicijo mej

Ročno izdelana meja

Najbolj uporabna je ročno definirana meja Naredimo jo z ukazom BOUNDARIES

(Create new folder)

Vlečenje po modelu

Potrdimo model nato pa se s kurzorjem postavimo na željeno mesto na modelu Z

dvoklikom aktiviramo začetek nato poljubno klikamo po površini mejo pa

zaključimo z enim klikom na začetek Meja je sestavljena iz puščic in kvadratkov Z

naknadnim klikanjem po teh simbolih lahko mejo zožujemo raztegujemo ipd

Kreiranje kvadratnih mej

Kvadratno mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo ctrl + leva tipka na

miški in narišemo poljubno velik kvadrat Tudi tega lahko kasneje spreminjamo

Kreiranje okroglih mej

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

Okroglo mejo dobimo tako da potrdimo model pritisnemo shift + leva tipka na miški

in narišemo poljubno velik krog Tudi krog lahko kasneje spreminjamo

Izdelava uokvirjene meje obdelovanca (Boundaries box)

Ta meja nam pokaže veliko o geometriji obdelovanca hkrati pa nam služi tudi za

postavitev koordinatnega sistema oz ničelne točke

Obrisna meja (Silhouette boundary)

Že sama beseda pove da gre za obris oz mejo posameznih površin na modelu za

katere se pač odločimo da jih bomo obdelovali Postopek je tak da najprej potrdimo

model na modelu označimo površino za katero želimo narediti obris in potrdimo

ukaz SILHOUETTE BOUNDARY Rezultat je obris površine v ravnini x-y na neki

višini

Odkrivanje področij obdelave na horizontalnih površinah modela (Shallow

areas)

Ta funkcija je zelo priročna da odkrijemo področja obdelave ločeno na horizontalnih

in vertikalnih površinah modela To nam omogoča ločeno obdelavo sten in ravnih

površin S takim načinom dela prihranimo predvsem pri stroških rezilnega orodja

(ploščic) ter času obdelave

58 Določevanje varnostnih mej z UGS NX4

Varnostne meje določimo s pomočjo izbire operacij v katerih imamo funkcijo za definiranje

varnostnih mej kot je npr ikona CHECK Vse črte krivulje si moramo narisati vnaprej da jih

lahko kasneje določimo kot varnostne meje Uporablja se tudi funkcija OFFSET CURVE in

sicer označimo željeno krivuljo ter jo prestavimo v izbrano pozicijo Pogosto je v rabi tudi

funkcija TRANSFORM ki jo najdemo v zgornji orodni vrstici (Edit-Transform) Z njo lahko

kopiramo prestavljamo rotiramo premice modele točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

Obstaja torej več poti kako določiti varnostno mejo postopki se med seboj zelo

razlikujejo vedno pa izberemo najustreznejšo možnost

59 Določevanje obdelovalnih operacij z DEPOCAM 6

Odkrivanje področij obdelave za poljubno rezilno orodje (Cutter contact

areas)

Preden pričnemo z grobo obdelavo kosa lahko prihranimo veliko časa če odkrijemo

točno določeno področje kjer bo orodje obdelovalo To naredimo s funkcijo CUTTER

CONTACT AREAS

Operacija Core roughing passes

V tem primeru gre za grobo obdelavo kjer počistimo material v obliki horizontalnih

presekov od zunaj navznoter Je zelo primerna za obdelavo odprtih pestičev saj začne

za vsak nivo obdelave rezilno orodje obdelovati izven obdelovanca s čimer se

zmanjša obremenitev rezilnih ploščic

Operacija Area clearance passes

Tudi v tem primeru gre za grobo obdelavo pri kateri počistimo material v obliki

horizontalnih presekov Tokrat se rezilno orodje vkopava v surovec v obliki spirale

pri čemer je celoten cikel obdelave nekoliko hitrejši vendar se zaradi večje obrabe

rezalnih ploščic in posledično pogoste menjave le-teh čas obdelave nekoliko podaljša

Operacija Rest roughing

Ta sekvenca je nujno potrebna preden začnemo s polfino obdelavo Pri grobi obdelavi

se pojavijo zelo visoke stopnice med ploskvami (2ndash25 mm) katere bi hitro uničile

kroglična orodja zato jih je potrebno znižati na čim bolj konstanten dodatek po celotni

površini Tako kasneje tudi nimamo težav pri polfini obdelavi

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

Gre za rezkanje ostankov po grobi obdelavi Te dobimo tako da najprej potrdimo

eno izmed sekvenc grobe obdelave in aktiviramo ukaz REST ROUGHING Vpišemo

s katerim orodjem bomo izvedli obdelavo ostankov in aktiviramo preračunavanje

Rezultat so poti katere je potrebno še povezati z jalovimi hodi (linkanje)

Operacija Horizontal area passes

V tem primeru gre za fino obdelavo horizontalnih površin predvsem s toričnimi

rezilnimi orodji V praksi je takšna obdelava zelo zaželena z vidika kakovosti in časa

obdelave

Operacija Perpendicular raster passes

Pri tej operaciji gre za fino in polfino obdelavo strmih sten kot so npr obdelave

Raster passes Ta obdelava jim je zelo podobna le da nam ob strmih stenah program

sam preračuna dodatno sekvenco in dodatne poti za lepšo površino

Operacija Radial passes

V tem primeru govorimo o radialni obdelavi ki pride v poštev predvsem pri vlečnih

vložkih da naredimo obdelavo v smeri vleka

Operacija Spiral passes

Gre za obdelavo v obliki spirale ki se uporablja za specifične kose v industriji

(lopatice rotorji hellip)

Operacija Along boundary

To je obdelava pri kateri potuje orodje po robu modela in riše sled glede na

predhodno določeno mejo Ta način se uporablja za zarisovanje sledi na obdelovancih

oz v orodjarstvu tudi za ˝lovljenje˝ ničelne točke na tistih obdelovancih na katerih

izvajamo dodelave in nimamo ustrezne konstrukcijske dokumentacije Prav tako jo

uporabljamo za razne napise ipd

Operacija Along curve passes

Gre za obdelavo po krivulji kjer lahko obdelujemo s korekcijo Tak način se koristi za

rezkanje sedežev s tolerančno mero kjer je potrebno več prehodov po isti poti da

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

pridemo do pravilne dimenzije (tolerančne mere) Ponavadi s to obdelavo obdelujemo

okvirje vložkov in tolerančne sedeže

510 Določevanje obdelovalnih operacij z UGS NX4

Kreiranje operacij za 2D-programiranje Create operation

Izberemo peto ikono v zgornji orodni vrstici (Create operation) tako določimo v oknu

ki se nam odpre način obdelave (Subtype operacijo) S klikom na puščice izberemo

prej vnesene podatke (ime programa geometrijo ndash workpiece orodje metodo

rezkanja vpišemo ime oziroma naziv operacije) Naziv operacije naj bo razumljiv

tako da že iz njega razberemo kaj operacija pomeni V 2D-operacije lahko izbiramo

naslednje obdelave

Obdelava Face milling area

Uporabljamo jo za poravnavo ravnih ploskev ko moramo npr poravnati jekleno

ploščo

Obdelava Face milling

Uporaba te obdelave nam omogoča rezkanje ravnin otokov

Obdelava Face milling manual

Ta obdelava je skoraj enaka kot prejšnji dve vendar ima dodatno možnost da lahko

izbiramo način poti orodja

Obdelava Planar mill

Z njo lahko s pomočjo 2D-funkcije naredimo stopničaste stene ali poševne stene v

uporabi za grobo obdelavo

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

Obdelava Planar profile

Omenjena obdelava nam je v pomoč da lahko s hitro funkcijo rezkamo po določeni

2D-obliki ali po določenem profilu

Obdelava Rough follow

Za izdelavo različnih utorov se večinoma poslužujemo te obdelave saj nam z

enakomernim čiščenjem dna rezkane površine naredi zadovoljivo kvaliteto površine

Obdelava Rough zigzag

To je obdelava s katero moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash neprekinjen rez

Obdelava Rough zig

S to obdelavo moramo na obdelovancu doseči pravilno hrapavost površine s

posebnimi potmi orodja ndash prekinjen rez v eni smeri

Obdelava Cleanup corners

Kadar želimo počistiti vogale iz predhodne obdelave ki imajo radius R5 mi pa

potrebujemo radius R1 uporabimo to obdelavo

Obdelava Finish walls

Za dokončno oblikovanje stene uporabimo to obdelavo saj nam omogoča da je stena

obdelovanca kvalitetno obdelana

Obdelava Finish floor

Takšna obdelava je primerna za končno obdelavo ravnih površin

Za izbrano operacijo moramo v oknu operacije nastaviti še CONTROL POINTS

(nastavitev točke začetka obdelave) če nam po DEFAULTU ne ustreza Z izbiro metode

premikanja orodja (Method in Automatic) nastavimo pod kakšnimi pogoji naj se le-to

premika Pri funkciji nastavitve rezalnih parametrov CUTTING so nastavitve od operacije do

operacije različne in se spreminjajo za vsako metodo posebej zato moramo zelo dobro

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

poznati funkcije obdelav Za nastavitev obdelave v vogalih uporabimo funkcijo CORNER

Določiti moramo tudi ravnino na katero se mora orodje dvigovati za hitre gibe Nastavitev

pomikov opravimo s funkcijo FEED-RATES s funkcijo MACHINE pa opravimo nastavitve

stroja orodja kompenzacije te nastavitve so za vse operacije enake

511 Analiza rezalnih poti DEPOCAM 6

Preračun ostankov obdelave od predhodnega rezilnega orodja

Strategija obdelave je takšna da navadno obdelujemo od večjega orodja k manjšemu Seveda

pa je potrebno vedno med eno in drugo obdelavo preračunati ostanke obdelave od

predhodnega orodja V ta namen poznamo dve funkciji in sicer Detect theoretical rest areas

in Detect rest areas V obeh primerih gre za isto stvar razlika je samo kdaj uporabiti prvo in

kdaj drugo Detect theoretical rest areas uporabimo če preračunavamo ostanke na

obdelovancih kateri so bili predhodno že narejeni na njih pa potrebujemo samo modifikacije

(spremembe) Primer Po nekem teoretičnem modelu se izdela vlečni vložek Sledi preizkus v

stiskalnici kjer se ugotovi da je potrebno npr povečati vlečne radiuse iz R3 v R5 V takem

primeru se preračuna samo teoretični ostanek od prehodnega orodja

Merjenje in analiziranje modelov

Zaželeno je da si pred pričetkom programiranja vzamemo nekaj trenutkov za analizo in

merjenje modela saj nam bo to v veliko pomoč pred definiranjem strategije obdelave

Merjenje radiusov poteka tako da najprej vklopimo žični model potrdimo funkcijo merjenja

radiusa in s klikom na radius izmerimo velikost le-tega Ostalo merjenje dolžinskih mer pa

naredimo tako da s kurzorjem dotaknemo željeno mesto na modelu v spodnji vrstici

programske maske pa se nam izpisujejo koordinate v prostoru (x y in z) Prav tako lahko

merimo poljubne dolžine tako da se s kurzorjem postavimo na poljuben rob pritisnemo ctrl +

desna tipka na miški in vlečemo miško Ob kurzorju se nam vleče puščica z mero

Najenostavneje se kolizije rešimo na ta način da si ob definiranju rezilnega orodja ob vnosu

osnovnih parametrov (premera in dolžine) vrišemo še držalo orodja katerega nam program ob

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

preračunavanju sekvenc tudi upošteva Če pravilno vrišemo orodje in držalo praviloma do

trka ne more priti

Urejevanje poti obdelovanja

Ko preračunamo sekvence se nam prikažejo poti obdelave katere je mogoče pred

povezovanjem (linkanjem) tudi brisati Ta dobrodošla funkcija nam omogoča brisanje tistih

poti za katere vemo da jih ne potrebujemo in da nam bodo podaljšale čas izdelave To

storimo na sledeči način

model s preračunanimi potmi postavimo v tisti položaj v katerem bomo

ustrezno brisali dele poti

izdelamo ročno mejo (Boundaries) v tistem pogledu v katerem želimo rezati

poti

potrdimo mejo in preračunano sekvenco pritisnemo desno tipko na miški in

povemo ali hočemo brisati poti znotraj meje ki smo jo narisali ali izven nje

sledi še povezovanje (linkanje) editiranih poti

512 Analiza rezalnih poti UGS NX4

V vsakem oknu za kreiranje operacij imamo spodaj funkcijo TOOL PATH Z njo nastavljamo

barve črte poti orodja pri prikazu na zaslonu in verifikaciji poti Po nastavitvah vseh

parametrov s klikom na ikono sprožimo izračun poti orodja Verifikacijo narejene poti lahko

izbiramo na več načinov najboljši je tisti ko nam simulacija prikaže ostanke obdelave Če je

pot orodja pravilno izbrana se v navigatorju pod PATH prikaže zelena kljukica ki pomeni da

je pot orodja pravilno izračunana

Merjenje in analiziranje modelov

V orodni vrstici imamo ikono kot prikaz slike merila Tako merimo vse funkcije kot so

razdalje premeri radiusi kotnost centričnost in sicer se postavimo na željeno pozicijo

krajišča stečišča polmera točke

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

513 Primerjava z vidika programiranja

Danes nam veliki CADCAM-sistemi (Catia Unigraphics ProE hellip) ponujajo CAM-sisteme

za katere zatrjujejo da so najboljši Najpogosteje se uporabniki srečajo z velikim sistemom

šele na začetnih izobraževanjih vodenih s strani programskih hiš ki ponujajo predvsem

teoretično uporabo sekvenc Ko gremo s tem znanjem v praktično uporabo (na stroju)

pogosto ugotovimo da moramo v ponujenih menijih vse preveč nastavljati obrobne

parametre ki pa so v programu DEPOCAM 6 že nastavljeni na optimalne vrednosti v UGS

NX4 pa te možnosti ni To je razlog da so začetne obdelave na stroju navadno prava

polomija Pri programu DEPOCAM 6 so že v začetni fazi vsi parametri nastavljeni na

optimum tako so gibi orodij bolj prilagojeni naši obdelavi s čimer dosežemo manjšo izgubo

časa in manjšo obrabo orodja

514 Praktični primer ndash čas obdelave narejene z DEPOCAM 6 in UGS NX4

Za praktičen primer bomo vzeli segment narisanega 3D-orodja in ga primerjali s programoma

DEPOCAM 6 in UGS NX4 Obdelava obdelovanca orodja bo potekala s postopkom čelnega

frezanja s 3-osnim CNC-strojem Kakšen stroj bomo uporabljali nastavimo v meniju pri

programu UGS NX4 DEPOCAM 6 Da bodo parametri primerjave enakovredni oz realni

bomo vzeli enake parametre obdelave frezanja

V naslednjih korakih bomo primerjali samo funkcije za programiranje časovne izdelave

simulacije obdelave v tem primeru v 2D in 3D ter primerjali potrebne funkcije da bomo

prišli do končnega rezultata kako dolgo bomo izdelek delali na CNC-stroju (časovni

parameter)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

Časovna primerjava 2D-simulacije

Pri enakih parametrih izdelujemo luknje v 2D z orodjem 20R2 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 3978 časa več kot z DEPOCAM 6 (slika 53 slika 54) Ob uporabi

dvojedrnega procesorja in delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom

DEPOCAM 6 v eni uri in 43 minutah s programom UGS NX4 pa šele v treh urah in 27

minutah

Slika 53 Prikaz primera primerjave programa 2D v DEPOCAM 6

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 43 -

Slika 54 Prikaz poti orodja pri 2D v UGS NX4

Časovna primerjava 3D-simulacije

Pri enakih parametrih opravimo grobo frezanje v 3D z orodjem 52R3 Če primerjamo čase

simulacije obdelave programov DEPOCAM 6 ter UGS NX4 ugotovimo da traja izdelava z

UGS NX4 4566 časa več kot z DEPOCAM 6 Ob uporabi dvojedrnega procesorja in

delovnega pomnilnika 2 Gb opravimo delo s programom DEPOCAM 6 v 14 urah in 43

minutah s programom UGS NX4 pa šele v 31 urah in 13 minutah (slika 55 slika 56 slika)

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 44 -

Slika 55 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v DEPOCAM 6

Slika 56 Prikaz 3D-programa ndash groba obdelava v UGS NX4

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 45 -

6 PRIMERJAVA PROGRAMOV Z VIDIKA UPORABNIKA

61 Kriteriji primerjave

Na sliki 61 smo zbrali najpomembnejše kriterije (lastnosti) za primerjavo med programoma

PROGRAM LASTNOSTI

DEPOCAM 6 UGS NX4

Popolnost funkcij enostavna uporaba z že vpisanimi parametri

preveliko število funkcij (nepopolno dodelane)

Uporabniška prijaznost lepo pregledano nasičenost z ikonamifunkcijami

Časovna zahtevnost enostavno učenje za 3-osne stroje

zelo kompleksen program za katerega potrebujemo vsaj

osnovno šolanje

Kakovost programa hitro delovanje z zelo redkimi napakami pri izračunih poti

orodja

pogoste napake pri izračunu poti orodja ter dolg čas

izračuna

Razširljivost dokup dodatnih funkcij za 3+2-osno programiranje

dokup paketov CAM CAD CAE

Odprtost programa zaradi enostavnosti zelo odprt zapleten delno odprt odprt z vidika nadgradnje

Finančni vložek približno 12000 euro približno 5640 euro

Možnosti dogradnjepostprocesorjev za

krmilje CNC-strojev

zajema 20 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

zajema 100 postprocesorjev+nadgradnja

(Heidenhain 530i)

Arhiv orodij možnost arhiviranja parametrov orodij

nima možnosti arhiviranja parametrov orodij

Čas izdelave izračuna poti orodja

hitra počasna

Čas izobraževanja 40 ur 4 x 40 ur

Slika 61 Prikaz primerjave nekaterih pomembnih lastnosti programov

Univerza v Mariboru ndash Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 46 -

Popolnost funkcij se v obeh programih odraža v različnih smereh ndash DEPOCAM 6 s svojo

enostavnostjo ne preobremeni uporabnika Funkcije so tudi grafično zelo nazorno prikazane

in enostavne za uporabo saj je potrebno vpisati le malo parametrov Moteče pa je lahko to da

se nam vsakič ko spremenimo kakšen parameter ustvari kopija le-tega npr če prestavimo

koordinatni sistem se nam kopira 3D-model Če nismo pozorni in ne izbrišemo predhodnega

lahko programiramo model v napačnem koordinatnem sistemu

Pri UGS NX4 pa imamo na voljo ogromno število funkcij ki so grafično zelo

izpopolnjene vendar moramo vse parametre vsakič ponovno vpisati Pojavljajo se tudi napake

funkcij ko moramo nprza potrditev klikniti BACK namesto običajnega OK (funkcija

transform - kopiranje) Takšne sicer malenkosti pa lahko imajo velik začetni vpliv na

uporabnika saj smo z nepopolnostjo funkcij v položaju zmedenosti Ima pa ta program to

dobro lastnost da je ob vsaki funkciji slikovna obrazložitev vpisanega parametra

Uporabniška prijaznost je poudarjena v programu DEPOCAM 6 kjer imamo manjše

število funkcij v zelo lepem preglednem načinu orodnih vrstic Manjka mogoče samo to da

bi se ob izbiri obdelave pojavili slikovni prikazi kaj katera funkcija pomeni V