Mladen PERINIĆ

Nikola VITULIĆ

Zoran JURKOVIĆ

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

Strojarstvo 53 (5) 415-420 (2011) N. VITULIĆ et. al., Implementacija CAD/CAM sustava... 415CODEN STJSAO ISSN 0562-1887 ZX470/1538 UDK 621.941:621.9-52:004.896 Stručni radU svim područjima poslovanja postoji potreba za pohranom, razmjenom i obradom informacija čim brže i sigurnije. Onaj koji je u stanju bolje se nositi s ovakvim zadacima stvara uvjete za povećanje svoje produktivnosti, smanjenje vremena izlaska proizvoda na tržište, kao i izbjegavanje prekomjernih poslova čime postaje konkurentniji. Ovaj rad se bavi implementacijom naprednog CAD/CAM sustava i simulacijskih alata koji se koriste na Zavodu za industrijsko inženjerstvo i management za projektiranje procesa obrade i alata. Opće prednosti korištenja CAD/CAM kao i primjena SolidCAM softvera objašnjene su na primjeru stvarnog proizvodnog okružja. Rad prikazuje virtualne simulacije i verifikacije obrade na automatiziranom tokarskom obradnom centru s novim definiranim postprocesorom za upravljački sustav EltroPilot i daje pregled pregled trenutnog stanja kod konvencionalnog NC programiranja kao i Step-NC.Implementation of CAD/CAM System in Virtual Simulation of Automated Turning CenterProfessional paperAll areas of business have the need to store, exchange and process information as fast and secure as possible. The one who is able to handle these tasks best is considered to increase his productivity, reduce time to market, avoid redundant work and thus become more competitive. This paper deals with implementation of the advanced CAD/CAM system and simulation tools which are used at the Department of Industrial Engineering and Management for design of machining processes and tools. The common benefit of using CAD/CAM has been explained with application of SolidCAM software in a real manufacturing environment. Virtual simulation and verification of machining tasks on the automated turning center with new defined postprocessor for EltroPilot control system have been presented. The current state of conventional NC programming and Step-NC have been also presented.Nikola VITULIĆ,  Zoran JURKOVIĆ and Mladen PERINIĆ Tehnički fakultet, Sveučilište u Rijeci (Faculty of Engineering, University of Rijeka), Vukovarska 58, HR-51000 Rijeka,  Republic of CroatiaKljučne riječiCAD/CAM NC programiranje Postprocesor Simulacija Tokarski obradni centarKeywordsCAD/CAM NC programming Postprocessor Simulation Turning centerReceived (primljeno): 2010-12-01 Accepted (prihvaćeno): 2011-25-07Implementacija CAD/CAM sustava u virtualnoj simulaciji automatiziranog tokarskog obradnog centranikola.vitulic@yahoo.com1. Uvodna razmatranjaOd samog početka strojne obrade u industriji teži se povećanju produktivnosti, točnosti obrade i smanjenju vremena izlaska proizvoda na tržište. Težnja da se i složeniji proizvodi izrade brže, kvalitetnije i efikasnije dovela je do intenzivnog razvoja i primjene softverskih rješenja. Upravo CAD/CAM softverska rješenja, kao napredni alat u fazi razvoja proizvoda i njegove izrade, predstavljaju najznačajnije i najintenzivnije promjene koje su našle svoj put do široke industrijske primjene posebice u posljednjem desetljeću. 3D modeliranje povezano sa tehnologijom i simulacijom izrade zahtijevaju nova znanja djelatnika gdje sa odgovarajućom proizvodnom opremom stvaraju uvjete za globalnu konkurentnost. Ovaj rad bavi se implementacijom naprednog CAD/CAM sustava u virtualnu simulaciju automatiziranog tokarskog obradnog centra. Ovaj sustav se koristi na Zavodu za industrijsko inženjerstvo i management, Tehničkog fakulteta u Rijeci za projektiranje, analizu i optimizaciju procesa strojne obrade.2. Pogodnosti korištenja naprednog CAD/CAM sustavaTehnologija koja stoji iza kratica CAD i CAM poznata je još od 1965. godine. Te kratice predstavljaju (CAD) Computer-Aided Drafting ili Computer-Aided Design (Računalno Potpomognuto Crtanje/Dizajniranje) i (CAm) Computer-Aided Manufacturing (Računalno Potpomognuta Proizvodnja). CAD obuhvaća sve zadatke uključene u izradu podataka o proizvodu kako što su tehnološki nacrti, popisi dijelova proizvoda i grafički modeli proizvoda. CAM podrazumijeva izradu tehnoloških i upravljačkih podataka u proizvodnji 416 N. VITULIĆ et. al., Implementacija CAD/CAM sustava... Strojarstvo 53 (5) 415-420 (2011)Oznake/SymbolsCAD računalno potpomognuto dizajniranje- computer-aided design- NC numeričko upravljanje - numerical control- CAM računalno potpomognuta proizvodnja- computer-aided manufacturing- CNC računalno numeričko upravljanje- computer numerical control- G-kod programski jezik za upravljanje CNC stroja- programming language for control CNC - machineStep-NC AP-238 implementacija STEP-NC ISO 14649 - standarda implementation of STEP-NC ISO - 14649 standardCL pozicija alata- cutter location- kao što su: tehnologija obrade, planovi stezanja, popis alata i parametara obrade, te izrada i verifikacija NC programa [1-4]. Kombinacijom CAD i CAM alata u CAD/CAM sustavu dobije se napredan sustav koji je u mogućnosti povećati efikasnost rada. Na Slici 1 vidi se protok informacija u CAD/CAM sustavu programiranja obradnih strojeva. SolidWorks/SolidCAM je jedno takvo napredno CAD/CAM rješenje. Pogodnost korištenja ovih alata je u tome kad se jednom napravi dizajn proizvoda, on se može provjeravati, te izvoditi virtualna simulacija obrada. Simulacijom obrade dobivaju se vremena obrade koja su vrlo važna u planiranju proizvodnje, te NC program, kao konačni cilj, za određeni obradni centar i njegovu upravljačku jedinicu.3. Razvoj programiranja NC strojevaPostoje različiti pristupi programiranja NC strojeva, a neki su detaljnije prikazani na Slikama 2, 3 i 4. Na Slici 2 prikazan je tok informacija pri CAD/CAM sustavu programiranja [5]:programiranje na temelju virtualnog 3D modela,• poznavanje tehnologije obrade,• pretvaranje CL datoteke u NC datoteku pomoću • postprocesora,potreban definiran postprocesor za određenu • upravljačku jedinicu.Slika 1. Tok informacija kod CAD/CAM sustavaFigure 1. Information flow in CAD / CAM systemSlika 2. Dijagram CAD/CAM programiranja [5] Figure 2. Diagrams of CAD/CAM programming [5] Slika 3 prikazuje tijek ručnog programiranja [4] : programer ručno piše NC program,• potrebno znanje programiranja, • programiranje jednostavnijih dijelova.• Teach-in programiranje: ručno vođenje stroja i spremanje pozicija alata u • upravljačku jedinicu stroja,za male serije (10-20 kom),• nije potrebno znanje programiranja.• Strojarstvo 53 (5) 415-420 (2011) N. VITULIĆ et. al., Implementacija CAD/CAM sustava... 417Slika 4 prikazuje grubi tok informacija kod STEP-NC programiranja koji je trenutno u fazi istraživanja i testiranja. STEP NC programiranje [5]:izbacivanje postprocesora iz uporabe,• programiranje na temelju virtualnog 3D modela,• unošenje parametara obrade, • unos AP-238 datoteke direktno u upravljačku • jedinicu stroja.4. SolidCAM i SolidWorks potpuno integrirani CAD/CAM sustavSolidCAM je integriran u SolidWorks-ovo CAD sučelje. Podržava programiranje CNC obradnih centara: glodanje do simultano 5-osi, tokarenje sa više nosača alata i suprotnim vretenom te pogonjenim alatima, erodiranje žicom sa 2+2 osi. Integracija SolidCAM-a u SolidWorks-ovom okružju omogućava jednostavniju CAD/CAM komunikaciju nužnu za kvalitetnu i brzu razmjenu podataka, što praktično podrazumijeva da bilo kakva promjena SolidWorks modela rezultira automatskim osvježavanjem podataka definiranih CAM operacija [5].Napredna CAM-Inteligencija [6] podrazumijeva:SolidCAM podržava baze znanja u obradi kroz • prilagodljive predloške parametarskih procesaSolidCAM modul automatski raspoznaje i (AFRM) • automatizira obradu dijelova.u bilo kojem stadiju proizvodnog procesa, SolidCAM • omogućuje jake funkcije prikaza, analize i obrade ostatka materijala.Slika 3. Proces ručnog programiranja [4]Figure 3. Manual programming procedure [4]Slika 4. Dijagram STEP-NC programiranja [5]Figure 4. Diagrams of STEP-NC programming [5] 418 N. VITULIĆ et. al., Implementacija CAD/CAM sustava... Strojarstvo 53 (5) 415-420 (2011)realistična verifikacija za 2D simulaciju, solid • verifikaciju i simulacija stroja.jaka detekcija kolizije uključujući stege, škripce i • pritezače.jaki i fleksibilni postprocesori, lako prilagodljivi • korisnicima.Osim programiranja CNC alatnih strojeva ovaj integrirani sustav pruža mogućnosti konstrukcije i izrade nacrta proizvoda u SolidWorksu.5. Programiranje i virtualna simulacija obrade u SolidCAM sustavuPojavom CAM sustava za NC programiranje ručno programiranje polako odlazi u zaborav. Jednostavnost, mnoštvo korisnih alata i funkcija CAM sustav čine nezaobilaznim u programiranju i simulaciji obrade proizvoda na alatnim strojevima. Kroz prikaz virtualne simulacije i verifikacije obrade na automatiziranom tokarskom obradnom centru ukratko je pokazan proces izrade NC programa korištenjem SolidCAM softvera.Današnji CAM sustavi da bi izradili NC program moraju imati definiran postprocesor koji se izrađuje za svaki alatni stroj zasebno. Postprocesor ima funkciju pretvaranja CL datoteke (engl. cutter location file) u NC datoteku u obliku G-koda.Slika 5. Machine.mac datoteka Pre-processor-aFigure 5. Machine.mac file of  the  Pre-processorZa potpuno definiranje postprocesora u SolidCAM softveru koristi se GPPTool alat koji omogućuje modificiranje potrebnih  (machine.mac i machine.gpp) datoteka. Machine.mac datoteka definira pre-processor-ove parametre koji utječu na putanju alata unutar SolidCAM-a (Slika 5), dok machine.gpp definira post-processor-ove parametre koji utječu na način transformiranja putanje alata u G-kod (Slika 6) [2,6]. Slika 6. Machine.gpp  datoteke Post-processor-aFigure 6. Machine.gpp file of  the Post-processorNakon pripremljenog postprocesora može se pristupiti CAM programiranju. Zato je potrebno imati pripremljen 3D model izratka koji će se obraditi na odgovarajućem alatnom stroju.  U kratkim koracima prikazan je postupak programi-ranja:definiranje koordinatnog sustava po kojemu se vodi • obrada,definiranje ulaznog materijala za obradu,• definiranje pozicije stezanja vretena,• definiranje gotovog modela za obradu,• vrstu upravljačke jedinice za koju imamo • definirani postprocesor.• Strojarstvo 53 (5) 415-420 (2011) N. VITULIĆ et. al., Implementacija CAD/CAM sustava... 419Slika 7. SolidCAM sučelje za definiranje osnovnih parametraFigure 7. SolidCAM interface for defining the basic parametersNadalje potrebno je definirati konture za obradu, te kako to postići, kojim alatima i kojim parametrima rezanja. Na Slici 7 prikazano je sučelje za definiranje osnovnih podataka prije samog procesa programiranja. Plan obrade ovisi o projektiranoj tehnologiji i iskustvu tehnologa. Tehnolog za definirane konture obrade iz biblioteke alata, koju stalno nadograđuje, odabire alat te definira parametre  rezanja, uvjete i način obrade. Nakon upisivanja potrebnih podataka za svaku operaciju tehnolog može virtualno provjeriti cijeli postupak obrade i tako izbjeći moguće kolizije u procesu obrade (Slika 9). Konačni rezultat cijelog procesa je NC program. Primjer jednog takvog NC programa prikazan je na Slici 8, za konkretni primjer obrade na automatskom tokarskom obradnom centru Gildemeister GAC 65 i definiranoj upravljačkoj jedinici Eltro Pilot.Slika 8. NC program spreman za upravljačku jedinicu EltroPilotFigure 8. Ready NC program for CNC control EltroPilot420 N. VITULIĆ et. al., Implementacija CAD/CAM sustava... Strojarstvo 53 (5) 415-420 (2011)6. ZaključakOvaj rad imao je za cilj prikazati implementaciju naprednog CAD/CAM sustava i simulacijskih alata koji se koriste na Zavodu za industrijsko inženjerstvo i management za projektiranje procesa obrade i alata. Opće prednosti korištenja CAD/CAM kao i primjena SolidCAM softvera objašnjene su na primjeru stvarnog proizvodnog okružja. Rad prikazuje virtualne simulacije i verifikacije obrade na automatiziranom tokarskom obradnom centru s novim definiranim postprocesorom za upravljačku jedinicu EltroPilot. Dodan je i osvrt na postupke programiranja, te su naznačene i njihove glavne karakteristike.LITERATURA[1]  HANS B. KIEF: CNC for industry, Hanser Gardner Publications, 2000.[2]  SIVONČIK, K.: Iskustvo s uvođenjem CAM u metaloprerađivačkoj industriji, Strojarstvo 35(1993) 3, 151-155.[3] AHMED, S.: Podrška konstruktorima u procesu konstruiranja, Strojarstvo 49(2007) 1, 47-53.[4] BLAŽEVIĆ, Z: Programiranje CNC tokarilice i glodalice, Virovitica 2004.[5] WOODS, S.:  Stepin’ Out, Cutting Tool Engineering 58(2006) 4. [6]  VITULIĆ, N.: Instalacija, priprema i puštanje u pogon automatske tokarilice Gildemeister GAC 65, završni rad, Tehnički fakultet, Rijeka 2010.Slika 9. Verifikacija i simulacija obradeFigure 9. Verification and simulation of machining process

Implementation of CAD/CAM System in Virtual Simulation of Automated Turning Center

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia