CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΔΙΔΑΣΚΩΝ : ΝΤΙΝΤΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ (MSC) Καθηγητής Εφαρμογών ΚΑΡΔΙΤΣΑ 2013

Transcript

1 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΔΙΔΑΣΚΩΝ : ΝΤΙΝΤΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ (MSC) Καθηγητής Εφαρμογών ΚΑΡΔΙΤΣΑ 2013

2 ΤΙ ΕΙΝΑΙ CAD (Computer Aided Design): Η σχεδίαση προϊόντων και κατασκευών με τη χρήση λογισμικών H/Y ΤΙ ΕΙΝΑΙ CAM (Computer Aided Manufacturing): Είναι μια πλατφόρμα προγραμματισμού και ελέγχου ψηφιακά καθοδηγούμενων μηχανών CNC ΤΙ ΕΙΝΑΙ CAD/CAM: Είναι η συνεργασία ανάμεσα σε ένα σύστημα cad και ένα σύστημα cam προκειμένου ηλεκτρονικό σχέδιο να μετατραπεί σε γλώσσα μηχανής και να καθοδηγηθεί μια εργαλειομηχανή CNC 2

3 ΣΤΟΧΟΙ CAD/CAM Δημιουργία ψηφιακού μοντέλου προϊόντος Προσομοίωση παραγωγικής διαδικασίας Διάγνωση σφαλμάτων Δημιουργία κώδικα καθοδήγησης CNC Διαχείριση παραγωγικής διαδικασίας Ψηφιακή καθοδήγηση εργαλειομηχανής 3

4 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ CAD/CAM Η χρήση CAD/CAM Ξεκίνησε τη δεκαετία του 60 από τις εταιρείες Renault, Citroen, Ford, gm και την Boeing 1971 H πρώτη εφαρμογή cad to sketchpad 1971 H εταιρεία MCS (Dr.P.J. Hanratty) δημιούργησε το Adam ΤΟ 1988 δημιουργήθηκε ΤΟ Pro/Engineer (feature based modeling, parametric modeling), το πρώτο σύγχρονο σύστημα Cad/Cam Αρχές της δεκαετίας του 90 κυκλοφόρησαν οι πυρήνες στερεάς μοντελοποίησης Δημιουργία mid-range συστημάτων όπως : SolidWorks, SolidEdge, TopSolid, Inventor κ.α. 4

5 Η ΧΡΗΣΗ CAD/CAM ΣΤΑ ΣΤΑΔΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΠΡΟΙΟΝΤΟΣ ΣΤΑΔΙΟ 1 ο : Βιομηχανικός σχεδιασμός (CAD) ΣΤΑΔΙΟ 2 ο : Λεπτομερής σχεδιασμός (CAD) ΣΤΑΔΙΟ 3 ο : Ανάλυση και οργάνωση διαδικασίας παραγωγής (CAD/CAM) ΣΤΑΔΙΟ 4 ο : Παράγωγη (CAM) Όλα τα στάδια ανάπτυξης είναι αλληλένδετα μεταξύ τους και η συμβολή των συστημάτων CAD/CAM μεγιστοποιείται 5

6 Η ΧΡΗΣΗ CAD/CAM ΣΤΑ ΣΤΑΔΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΠΡΟΙΟΝΤΟΣ ΙΔΕΑ ΝΕΟΥ ΠΡΟΙΟΝΤΟΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΙΔΕΑΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΡΧΙΚΟΥ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΛΕΠΤΟΜΕΡΟΥΣ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ 6

7 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ CAD/CAM ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ: Κατασκευές ξύλου, μετάλλου, κατασκευές κτηρίων κ.α. ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ :Αεροπορική βιομηχανία, αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευή μηχανών κ.α. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ: Σχεδίαση πλακετών, ηλεκτρονικά κυκλώματα, ηλεκτρολογική σχεδίαση κ.α. ΕΙΔΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ: Σχεδίαση και παραγωγή επενδυμάτων, υποδημάτων κ.α. 7

8 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) Τι είναι NC (NUMERICAL CONTROL): Αριθμητικός έλεγχος είναι ο τύπος έλεγχου που χρησιμοποιεί αριθμητικές τιμές για τον ορισμό της κίνησης των αξόνων, το ορισμό των εργαλείων όπως και των υπολοίπων συστημάτων λειτουργίας και ελέγχου Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ NC: Ο αριθμητικός έλεγχος παρέχει τη δυνατότητα στο χειριστή να επικοινωνεί με την εργαλειομηχανή και να την καθοδηγεί μέσω ενός κώδικα που αποτελείται από μια ακολουθία γραμμάτων και αριθμών 8

9 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΤΙ ΕΙΝΑΙ CNC: Η παρεμβολή ανάμεσα στο χειριστή και στη μονάδα έλεγχου της εργαλειομηχανής NC Ηλεκτρονικού Υπολογιστή (Η/Υ) καθιστά την ΝC μηχανή ψηφιακά ελεγχόμενη και καθοδηγούμενη εργαλειομηχανή CNC 9

10 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΚΕΝΤΡΟ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΡΙΩΝ ΑΞΟΝΩΝ: Είναι τα ποιο διαδεδομένα κέντρα κατεργασίας και συνδυάζουν ταυτόχρονη κίνηση στους άξονες Χ, Υ, Ζ ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΚΕΝΤΡΟ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΕΝΤΕ ΑΞΟΝΩΝ: Είναι κέντρα κατεργασίας που συνδυάζουν ταυτόχρονη κίνηση όχι μόνο στους άξονες Χ, Υ, Ζ αλλά και στους άξονες Α,Β 10

11 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΒΑΣΙΚΑ ΤΜΗΜΑΤΑ ΕΝΟΣ CNC: ΜΟΝΑΔΑ ΕΛΕΓΧΟΥ Η μονάδα ελέγχου είναι υπεύθυνη για τη διαχείριση του προγράμματος καθοδήγησης, την διαβίβαση και έλεγχο των εντολών λειτουργίας προς όλα τα συστήματα κίνησης ΗΛΕΚΤΡΟΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΜΕ SERVO Σχεδόν όλες οι κινήσεις μετατόπισης και κοπής εκτελούνται από τους Η/Κ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΑΙ ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΙΝΗΣΗΣ 11

12 ΚΕΝΤΡΟ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΞΥΛΟΥ Γενική άποψη CNC Τυπική άποψη ατράκτου 12

13 ΚΕΝΤΡΑ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΞΥΛΟΥ Διαφορετικοί μέθοδοι στήριξης του προς κατεργασία τεμαχίου ανάλογα με το είδος του 13

14 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ CNC Η προμήθεια ενός CNC αποτελεί ένα σημαντικό βήμα ανάπτυξης μιας εταιρείας ή μήπως όχι; Πριν αποφασιστεί η αγορά ενός CNC θα πρέπει: 1. Το CNC θα πρέπει να καλύπτει τις παραγωγικές ανάγκες της επιχείρησης 2. Να γίνει σωστή διαστασιολόγιση του μηχανήματος 3. Να έχει εξασφαλιστεί η αγορά πώλησης του αυξημένου όγκου παραγωγής 14

15 4. Να εξασφαλιστεί η αυξημένη ανάγκη σε πρώτες ύλες 5. Να υπολογιστεί στην οικονομική ανάλυση το αυξημένο κόστος συντήρησης και λειτουργιάς του μηχανήματος 15

16 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ CNC ΕΝΑΝΤΙ NC 1. Αύξηση παραγωγικότητας 2. Μεγαλύτερη ακρίβεια κατεργασίας 3. Μείωση του χρόνου παραγωγής 4. Μείωση του κόστους σε ανθρώπινους πόρους 5. Αυτοματοποίηση παραγωγής 6. Μείωση του νεκρού χρόνου 7. Βελτίωση στη ποιότητα των προϊόντων 16

17 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ CNC ΕΝΑΝΤΙ NC 8. Ενοποίηση παραγωγικής διαδικασίας 9. Δυνατότητα επικοινωνίας με το σύστημα προγραμματισμού παραγωγής 10. Ελαττώνονται η πιθανότητες ατυχήματος 11. Αυτοματοποιημένη χρήση κοπτικών 12. Ευελιξία στη παραγωγή 13. Ενδεχόμενες αλλαγές στη γεωμετρία του τεμαχίου υιοθετούνται στην παραγωγή ευκολότερα 14. Δυνατότητα γραφικής απεικόνισης της κατεργασίας 17

18 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ CNC ΕΝΑΝΤΙ NC 1. Μεγάλο κόστος επένδυσης 2. Αυξημένο κόστος συντήρησης του μηχανήματος 3. Χειρισμός του μηχανήματος από εξειδικευμένο προσωπικό 4. Μεγάλη πιθανότητα αντικατάστασης/ αναβάθμισης του υπάρχοντος λογισμικού CAD 5. Αυξημένο κόστος αποθεματικών Ά ύλης 18

19 ΡΟΗ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ CNC Προσδιορισμός των προς κατεργασία γεωμετρικών στοιχείων ελέγχοντας και ορίζοντας τα όρια της κατεργασίας Επιλογή και ορισμός των κατάλληλων κοπτικών εργαλείων Προσδιορισμός της επιθυμητής σειράς κατεργασίας Προσομοίωση της κίνησης του εργαλείου στην οθόνη της μονάδας έλεγχου Δημιουργία αρχείου προγραμματισμού και καθοδήγησης (κώδικας G) Μεταφορά του αρχείου στην στη μονάδα ελέγχου του μηχανήματος CNC 19

20 Προγραμματισμός Κατεργασιών Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του προϊόντος ακολουθεί το στάδιο του προγραμματισμού των κατεργασιών Στόχος του σταδίου προγραμματισμού των κατεργασιών είναι βασιζόμενο στις ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του κάθε αντικειμένου να μετατρέψει το ψηφιακό μοντέλο σε προϊόν Κατά τον προγραμματισμό των κατεργασιών θα πρέπει : 1. Να προετοιμάσουμε την Ά ύλη 2. Να προετοιμάσουμε τη μηχανή CNC 3. Να ορίσουμε τις συνθήκες κοπής 4. Να ορίσουμε και να τοποθετήσουμε τα εργαλεία κοπής 20

21 Δημιουργία Πλάνου Παραγωγής σε CNC Αν η κατασκευή πραγματοποιηθεί σε διαφορετικές εργαλειομηχανές θα πρέπει να δημιουργήσουμε πλάνο παραγωγής για κάθε εργαλειομηχανή χωριστά Όταν θέλουμε να κατασκευάσουμε ένα αντικείμενο που ανήκει σε μια οικογένεια αντικειμένων ανατρέχουμε σε παλιότερα σχέδια και πλάνα παραγωγής ώστε να τροποποιηθούν Όταν το αντικείμενο είναι νέο, το πλάνο δημιουργείται από την αρχή Η ορθή δημιουργία ενός πλάνου κατεργασιών προϋποθέτει άριστη γνώση της μονάδας παραγωγής και των παραγωγικών δυνατοτήτων της 21

22 Στάδια Δημιουργίας Πλάνου Παραγωγής σε CNC Κατανόηση αντικειμένου Αναγνώριση των ορίων του αντικειμένου Επιλογή της πρώτης ύλης Αναγνώριση των χαρακτηριστικών του αντικειμένου Πλάνο προετοιμασίας της πρώτης ύλης Επιλογή της βέλτιστης μεθόδου κατεργασίας Εξέταση αλληλεπίδρασης των επιμέρους χαρακτηριστικών Προετοιμασία οδηγιών κατεργασίας του αντικειμένου 22

23 Ορισμός Σημείων & Ψηφιακή Καθοδήγηση ΣΗΜΕΙΟ Μ Όλες οι εργασίες κατεργασίας σε μια CNC ορίζονται με βάση τις διαστάσεις και τη γεωμετρία του τεμαχίου Ο ορισμός των διαστάσεων του τεμαχίου πραγματοποιείται με βάση κάποια συγκεκριμένα γεωμετρικά σημεία Το βασικότερο χαρακτηριστικό σημείο είναι το σημείο μηδέν (σημείο Μ) το οποίο αποτελεί και την αρχή του συστήματος συντεταγμένων Το σημείο Μ είναι ένα και μοναδικό σε κάθε CNC και ορίζεται από τον κατασκευαστή του μηχανήματος Όταν η μηχανή τεθεί σε λειτουργία οι άξονες κατεργασίας, συνήθως, μετακινούνται αυτόματα στο σημείο Μ 23

24 CAD/CAM I (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ) ΜΕΘΟΔΟΙ ΟΡΙΣΜΟΥ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΣΕ CNC Απόλυτες Συντεταγμένες: Οι συντεταγμένες ενός σημείου ορίζονται σε σχέση με την αρχή των αξόνων (απόλυτο μηδέν) Σχετικές Συντεταγμένες: Οι συντεταγμένες ενός σημείου ορίζονται σε σχέση με το προηγούμενο (τελευταία ορισμένο) εισηγμένο σημείο 24

25 CAD/CAM I (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ) ΑΠΟΛΥΤΕΣ ΚΑΙ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ Ο ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΟΣ ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΤΕΜΑΧΙΟΥ ΕΙΤΕ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΟΥΜΕ ΤΟ ΚΑΡΤΕΣΙΑΝΟ ΕΙΤΕ ΤΟ ΠΟΛΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΕΙΣΑΓΕΤΑΙ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΔΥΟ ΜΕΘΟΔΩΝ: 1.ΑΠΟΛΥΤΟ ΟΡΙΣΜΟ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ ΣΗΜΕΙΩΝ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ Η ΣΤΟ ΧΩΡΟ 2.ΣΧΕΤΙΚΟ ΟΡΙΣΜΟ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ ΣΗΜΕΙΩΝ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ Η ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΜΕ ΤΟΝ ΑΠΟΛΥΤΟ ΟΡΙΣΜΟ ΟΙ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΔΙΝΟΝΤΑΙ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΑΡΧΗ ΤΟΝ ΑΞΟΝΩΝ ΠΟΥ ΕΧΟΥΜΕ ΟΡΙΣΕΙ ΜΕ ΤΟΝ ΣΧΕΤΙΚΟ ΟΡΙΣΜΟ ΟΙ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΔΙΝΟΝΤΑΙ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ ΣΗΜΕΙΟ ΠΟΥ ΕΧΟΥΜΕ ΕΙΣΑΓΕΙ 25

26 Ορισμός Σημείων & Ψηφιακή Καθοδήγηση - ΣΗΜΕΙΟ Ww Χαρακτηριστικό σημείο σε ένα CNC αποτελεί και το σημείο αλλαγής του κοπτικού εργαλείου Το σημείο αλλαγής του κοπτικού συμβολίζεται με Ww και ορίζεται από τον κατασκευαστή και βρίσκεται σε θέση κοντά στον χειριστή του CNC Η μεταφορά της ατράκτου στο σημείο αυτό πραγματοποιείται με συγκεκριμένη ταχύτητα που ορίζεται από τον κατασκευαστή Ο ορισμός του σημείο γίνεται επίσης με γνώμονα και την αποφυγή συγκρούσεων με το κατεργαζόμενο τεμάχιο 26

27 Ορισμός Σημείων & Ψηφιακή Καθοδήγηση ΣΗΜΕΙΟ P & W Χαρακτηριστικό σημείο αποτελεί και το μηδενικό σημείο του προγράμματος Συμβολίζεται ως Ρ και ορίζει τη θέση που θα έχει το κοπτικό κατά την εκκίνηση του προγράμματος κατεργασίας Χαρακτηριστικό σημείο αποτελεί και το μηδενικό σημείο του κατεργαζόμενου τεμάχιο Συμβολίζεται ως W και αποτελεί την αρχή του συστήματος συντεταγμένων του τεμαχίου Μαζί με το σημείο Μ αποτελούν τα βασικότερα χαρακτηριστικά σημεία και θα πρέπει τα δυο αυτά σημεία να ορίζονται με άμεση συσχέτιση 27

28 Ορισμός Σημείων & Ψηφιακή Καθοδήγηση Πιθανές θέσεις ορισμού του σημείου W Ο σωστός ορισμός του σημείου Wείναι δυνατό να απλουστεύσει και τη διαδικασία κατεργασίας 28

29 ΟΡΙΣΜΩΝ ΑΞΟΝΩΝ ΣΕ ΕΝΑ CNC Οι άξονες συντεταγμένων και ο τρόπος καθορισμού της θετικής κατεύθυνσης κίνησης για τις μηχανές αριθμητικού ελέγχου αναφέρεται στο ISO-841 του 1974 & στα πρότυπα DIN & BS Εύκολα οι άξονες μπορούν να αναγνωριστούν με τη χρήση του κανόνα του δεξιού χεριού 29

30 ΤΥΠΟΙ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΣΕΩΣ / ΑΞΟΝΩΝ Ο τύπος έλεγχου της θέσεως των αξόνων έχει ιδιαίτερη σημασία για την κατανόηση λειτουργίας του κέντρου κατεργασίας Η τεχνολογία όπου στηρίζονται οι τύποι ελέγχου θέσεως αποτελούν και την ιστορική εξέλιξη των CNC Για την μετατόπιση των αξόνων καθοριστικό ρόλο διαδραματίζει το αρχικό και το τελικό σημείο μετατόπισης Οι τρόποι κίνησης των αξόνων είναι οι εξής: Έλεγχος από σημείο σε σημείο ή σημείο προς σημείο Έλεγχος γραμμικής τροχιάς 30

31 ΤΥΠΟΙ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΣΕΩΣ / ΑΞΟΝΩΝ Παρεμβολής: 1. Γραμμική παρεμβολή 2. Κυκλική παρεμβολή 3. Ελικοειδή παρεμβολή 4. Παρεμβολή Splines 31

32 Έλεγχος από σημείο σε σημείο Αποτελεί τον πρώτο χρονικά αλλά κα τον ποιο απλό τρόπο ελέγχου του εργαλείου. Το κοπτικό εργαλείο ακολουθεί μια πορεία που ορίζεται από το αρχικό και το τελικό σημείο κάθε άξονα ανεξάρτητα Α Α α) β) γ) Α Β Γ Β Γ 45 Β Γ 32

33 Γραμμική παρεμβολή Το κοπτικό κινείται από το ένα σημείο στο άλλο διαγράφοντας ευθύγραμμη τροχιά. Η κίνηση του κοπτικού επιτρέπει το συνδυασμό κινήσεων στους άξονες Χ, Υ όπου συμπεριλαμβάνονται και οι διαγώνιες τροχιές στο επίπεδο ΧΥ. Στη γραμμική παρεμβολή εισάγονται οι συντεταγμένες του σημείου που αφορούν το τέλος της κάθε γραμμής που αφορούν και την αρχή της επόμενης Ο προγραμματισμός καμπυλών είναι δύσκολος καθώς θα πρέπει να ορίσουμε πολλά και μικρά ευθύγραμμα τμήματα για την καλύτερη δυνατή απεικόνιση μιας καμπύλης 33

34 Κυκλική παρεμβολή Το κοπτικό κινείται σε κυκλική τροχιά και το σημείο εκκίνησης του μπορεί να αποτελεί το σημείο τέλους μιας γραμμικής ή κυκλικής τροχιάς Η κυκλική παρεμβολή μπορεί να οριστεί σε ένα από τα επίπεδα ΧΥ, ΧΖ ή ΥΖ Προκειμένου να διαγράψει το κοπτικό κυκλική παρεμβολή θα πρέπει να εισάγουμε ένα από τα παρακάτω ζεύγη δεδομένων: o o o Το κέντρο του τόξου και το σημείο αρχής και τέλους του τόξου Το σημείο αρχής και τέλους του τόξου και τις συντεταγμένες ενός άλλου ενδιάμεσου (3ου) σημείου από το οποίο το τόξο διέρχεται Την ακτίνα του τόξου και το σημείο αρχής και τέλους του 34

35 Ελικοειδής παρεμβολή Πρόκειται για μια κίνηση που αποτελεί συνδυασμό της γραμμικής και της κυκλικής παρεμβολής Απαιτεί ισχυρή υπολογιστική ισχύς και εφαρμόζεται σε όλες τις σύγχρονες CNC μηχανές κυρίως από τρείς άξονες και άνω. Χρησιμοποιείται στις περιπτώσεις όπου πρέπει να εκτελείται κυκλική κίνηση στο επίπεδο και ευθύγραμμη μετατόπιση παράλληλα. 35

36 Παρεμβολή Splines Πρόκειται για μια κίνηση που μια καμπύλη τύπου B- splines (τρίτου βαθμού) συνδέει δύο σημεία Είναι τροχιά ακριβείας Χρησιμοποιείται κυρίως σε ανάγλυφες ή ολόγλυφες επιφάνειες Συνήθως χρησιμοποιείται σε μηχανές με περισσότερους από τρείς άξονες 36

37 Ενότητα 2 η ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΜΕΤΑΞΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ CAD/CAM 37

38 Μεταφορά δεδομένων σε συστήματα CAD/CAM Κατά την εκπόνηση μιας σχεδιομελέτης είναι απαραίτητη η χρήση διαφορετικών συστημάτων Κάθε κατασκευαστής συστήματος CAD/CAM χρησιμοποιεί διαφορετική μορφή αρχείου, η χρήση του αρχείου δεν είναι αναγνωρίσιμη πάντα- από τα υπόλοιπα συστήματα Ακόμα και αν η μορφή του εξαγώγιμου αρχείου είναι αναγνωρίσιμη τίθεται ζήτημα κατά πόσο θα είναι δυνατή η μεταφορά όλων των μορφολογικών χαρακτηριστικών του μοντέλου στο νέο σύστημα CAD CAM Όταν ένα αντικείμενο σχεδιάζεται σε ένα σύστημα CAD θα πρέπει να μεταφέρουμε τη γεωμετρία του στο CAM προκειμένου να σχεδιάσουμε τη διαδικασία παραγωγής του ΚΑΡΔΙΤΣΑ 26/11/

39 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ CAD/CAM Σήμερα αρκετά από τα συστήματα CAD διαθέτουν ενσωματωμένο CAM προκειμένου να εξαλείφουν το πρόβλημα της μεταφορά της γεωμετρίας αλλά και για να προσφέρουν ολοκληρωμένο σύστημα σχεδιομελέτης. Τις περισσότερες φορές όμως ένα αντικείμενο/κατασκευή δεν κατασκευάζεται από την εταιρεία/ιδιώτη που σχεδιάζεται, με αποτέλεσμα να υπάρχει το πρόβλημα μεταφοράς της γεωμετρίας. Οι εταιρείες που αναλαμβάνουν το design ενός προϊόντος δεν είναι δυνατόν να έχουν λογισμικό που να είναι συμβατό με το λογισμικό όλων των πελατών τους. Ακόμα και αν το προϊόν σχεδιάζεται κεντρικά από μια εταιρεία είναι πολύ πιθανό να δοθεί για κατασκευή σε κάποιον υπεργολάβο όποτε το σύστημα cad/cam του κατασκευαστή είναι πολύ πιθανό να είναι διαφορετικό ΚΑΡΔΙΤΣΑ 26/11/

40 ΜΟΡΦΕΣ ΑΡΧΕΙΩΝ ΓΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΕ CAD/CAM Προκειμένου να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της μεταφοράς αρχείων αναπτύχθηκαν ουδέτερες μορφές αρχείων οι οποίες είναι συμβατές από τα διάφορα συστήματα Η φιλοσοφία λειτουργίας των ουδέτερων αρχείων είναι να μετατρέπουν τη γεωμετρία του αντικειμένου σε μια συγκεκριμένη δομημένη κωδικοποίηση η οποία είναι συμβατή και αναγνωρίσιμη από το άλλο λογισμικό Το αρχείο ουδέτερης μορφής που αναπτύχθηκε ήταν το IGES (Initial Graphics Exchange Specifications) το οποίο χρησιμοποιείται ευρέος μέχρι σήμερα και αρχικά έδινε μεγάλη έμφαση στα γραφικά δεδομένα του συστήματος Η πρώτη έκδοση του IGES 1.0 πραγματοποιήθηκε το 1980 και μέχρι σήμερα έχουν ενσωματωθεί πολλές δυνατότητες προκειμένου να μας παρέχει μια αξιόπιστη λύση στο πρόβλημα της μεταφοράς δεδομένων ΚΑΡΔΙΤΣΑ 26/11/

41 ΜΟΡΦΗ ΑΡΧΕΙΟΥ IGES Η φιλοσοφία λειτουργίας του IGES στηρίζεται στη φιλοσοφία της μεταφοράς δεδομένων που στηρίζονται σε: γεωμετρικά στοιχεία όπως επιφάνειες και στερεά. μη γεωμετρικά στοιχεία όπως διαστάσεις, σημειώσεις, όψεις κ.α. Προκειμένου να λειτουργήσει η μεταφορά δεδομένων με τη χρήση ενός ουδέτερου αρχείου κάθε σύστημα cad/cam έχει δύο μεταφραστές. Ο ένας μετατρέπει σε αρχείο IGES και ο δεύτερος που μετατρέπει ένα αρχείο IGES στη μορφή που αναγνωρίζει. Το εξαγώγιμη αρχείου ενός IGES είναι ένα αρχείο κειμένου το οποίο περιέχει ένα τύπο κώδικα που περιγράφει τη γεωμετρία του αντικειμένου. ΚΑΡΔΙΤΣΑ 26/11/

42 ΜΟΡΦΗ ΑΡΧΕΙΟΥ STEP Μια ποιο εξελιγμένη και αξιόπιστη μορφή ουδέτερου αρχείου είναι ο τύπος STEP (Standard for the Exchange of Product Data). Με τη χρήση του αρχείου STEP όχι μόνο ελέγχουμε τα γραφικά του μοντέλου αλλά και όλα στοιχεία που αφορούν την πορεία ανάπτυξης του. Παράλληλα αποσκοπεί να άρει κάποια από τα μειονεκτήματα του IGES χρησιμοποιώντας μια τυπική γλώσσα για την ανταλλαγή των δεδομένων Επίσης το step διακρίνεται σε μια δομή λειτουργίας τριών επιπέδων, το πρώτο αφορά τα δεδομένα που εξάγουμε, το δεύτερο επίπεδο όπου ο υπολογιστής αναγνωρίζει τα δεδομένα που θα μεταφερθούν ώστε στο τρίτο επίπεδο όπου υπάρχουν τα πρωτόκολλα εφαρμογής. Κάθε πρωτόκολλο αντιστοιχεί και σε μια κατηγορία εφαρμογής ώστε να αποκτηθούν τα δεδομένα στη σωστή τους έννοια. ΚΑΡΔΙΤΣΑ 26/11/

43 ΚΟΙΝΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΑΡΧΕΙΩΝ STEP Εκτός από τα ουδέτερα αρχεία έχουν αναπτυχθεί από τους διάφορους κατασκευαστές συστημάτων cad/cam αρχεία μεταφοράς δεδομένων Η Autodesk έχει αναπτύξει το ποιο κοινό αρχείο αυτής της ομάδας το DXF Ο τύπος αρχείου.dxf τυγχάνει μεγάλης αναγνωρισιμότητας με αποτέλεσμα να χρησιμοποιεί σήμερα και από πολλούς άλλους κατασκευαστές. ΚΑΡΔΙΤΣΑ 26/11/

44 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 1. Pre Processor 2. Post - Processor Ο πρώτος είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά των δεδομένων στη μορφή του ουδέτερου αρχείου ενώ ό δεύτερος είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά των δεδομένων από το ουδέτερο αρχείο Προκειμένου να μεταφερθούν τα δεδομένα σωστά θα πρέπει όλα τα δεδομένα που περιέχονται στο σύστημα CAD να είναι πλήρως αναγνωρίσιμα από το ουδέτερο αρχείο. Επίσης θα πρέπει τα δεδομένα από το ουδέτερο αρχείο να αναγνωρίζονται πλήρως από τον αποδέκτη. ΚΑΡΔΙΤΣΑ 26/11/

45 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΧΕΔΙΩΝ ΑΠΟ ΤΟ AUTOCAD ΣΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ WOODWOP ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ ΣΤΟ AUTOCAD 45

46 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ LAYERS ΣΤΟ AUTOCAD Τα ονόματα των layer εμπεριέχουν λέξεις κλειδιά, αριθμούς- κώδικες, αριθμούς Όταν οι αριθμοί ακολουθούν λέξεις κλειδιά χωρίς τη χρήση _ ορίζουν μια λειτουργία της μηχανής Όταν οι αριθμοί ακολουθούν γράμμα / κώδικα χωρίς τη χρήση (_) ορίζουν τιμή Όταν θέλουμε να ορίσουμε δεκαδικό αριθμό θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το σύμβολο _ αντί για κόμμα(π.χ. 5.5 ) 5_5 Παράδειγμα : V_Saw0_19_2W44_5 46

47 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ LAYERS ΣΤΟ AUTOCAD Workpiece : Είναι η πρώτη ύλη που θα χρησιμοποιήσουμε στο κέντρο κατεργασίας προκειμένου να κατασκευαστεί το τελικό τεμάχιο Κωδική ονομασία layer : ProcPart_πάχος υλικού Θα πρέπει να το τεμάχιο να έχει σχεδιαστεί με Line ή Polyline Παράδειγμα: ProcPart_ 20 47

48 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ LAYERS ΣΤΟ AUTOCAD Geometry : Αποτελεί μια ισοϋψής γραμμή που ορίζει τη γεωμετρία που θέλουμε να δώσουμε στο τεμάχιο μας Κωδική ονομασία layer : Geometry_θέση στον Ζ Θα πρέπει να το τεμάχιο να έχει σχεδιαστεί με Line ή Polyline, Arc, circle, elipse, spline Παράδειγμα: Geometry_ 10 48

49 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ LAYERS ΣΤΟ AUTOCAD Vertical Sawing : Δημιουργεί μια ευθύγραμμη διαδρομή κοπής Κωδική ονομασία layer : V_saw<λειτουργία μηχανής>_βάθος Θα πρέπει να το τεμάχιο να έχει σχεδιαστεί με Line ή Polyline Λειτουργία μηχανής :0 Κοπή στο απαιτούμενο βάθος σε όλη τη διαδρομή Λειτουργία μηχανής :1 Κοπή στην απαιτούμενο μήκος Λειτουργία μηχανής :2 Κοπή στην απαιτούμενο μήκος και επιπρόσθετο μήκος κοπής (ασφαλείας) Παράδειγμα: V_saw0_ 10 49

50 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) Vertical Sawing with information on the groove width: Δημιουργεί μια διαδρομή κοπής του δίσκου η οποία δημιουργείται από ένα ζεύγος ευθύγραμμων τμημάτων. Το πάχος της κοπής ορίζεται από την απόσταση μεταξύ των δύο ευθύγραμμων τμημάτων. Κωδική ονομασία layer : V_saw<λειτουργία μηχανής>d_βάθος Θα πρέπει να το σχέδιο να έχει δημιουργηθεί με Line Λειτουργία μηχανής :0 Κοπή στο απαιτούμενο βάθος σε όλη τη διαδρομή Λειτουργία μηχανής :1 Κοπή στην απαιτούμενο μήκος Λειτουργία μηχανής :2 Κοπή στην απαιτούμενο μήκος και επιπρόσθετο μήκος κοπής (ασφαλείας) Παράδειγμα: V_saw0D_ 20 50

51 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) Universal Sawing : Δημιουργεί μια διαδρομή κοπής ευθύγραμμη Κωδική ονομασία layer : Uni_saw<λειτουργία μηχανής>_<βάθος>a<γωνία στροφέα> Θα πρέπει να το τεμάχιο να έχει σχεδιαστεί με Line ή polyline Λειτουργία μηχανής :0 Κοπή στο απαιτούμενο βάθος σε όλη τη διαδρομή Λειτουργία μηχανής :1 Κοπή στην απαιτούμενο μήκος Λειτουργία μηχανής :2 Κοπή στην απαιτούμενο μήκος και επιπρόσθετο μήκος κοπής (ασφαλείας) Παράδειγμα: Uni_saw0_ 30A30 51

52 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) Vertical routing: Δημιουργεί μια διαδρομή κοπής όπου ορίζεται η τιμή κατά Ζ και τον αριθμό του εργαλείου Κωδική ονομασία layer : V_Trim_<τιμή κατά Ζ>Τ<αριθμός εργαλείου> Θα πρέπει να το τεμάχιο να έχει σχεδιαστεί με Line ή Polyline, Arc, circle, elipse, spline Παράδειγμα: V_Trim_10T100 52

53 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) Vertical drilling: Δημιουργεί μια κάθετη διάτρηση στη θέση του κέντρου κάθε κύκλου Κωδική ονομασία layer : V_Drill<λειτουργία μηχανής> ή V_Drill<λειτουργία μηχανής>_βάθος διάτρησης Θα πρέπει να το τεμάχιο να έχει σχεδιαστεί με circle, SF: blind hole, Langsam (slow) - Schnell (fast), with depth information FF: blind hole, Schnell (fast) - Schnell (fast), with depth information SFS: through hole, Langsam (slow) - Schnell (fast) - Langsam (slow) FFF: Through hole, Schnell (fast) - Schnell (fast) Schnell (fast) Παράδειγμα: V_DrillSFS 53

54 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) Horizontal drilling: Δημιουργεί μια οριζόντια διάτρηση στο επίπεδο X/Y ορίζοντας και τη θέση κατά Ζ Κωδική ονομασία layer : H_Drill_<θέση στο Ζ> Θα πρέπει να το τεμάχιο να έχει σχεδιαστεί σε ένα block. Παράδειγμα: H_DrillL_10 54

55 CAD/CAM I (ΘΕΩΡΙΑ) Vertical pocketing: Δημιουργεί κοιλότητες με τη χρήση μιας κλειστής περιοχής. Η βάση της οποίας θα πρέπει να έχει τη μορφή ορθογώνιου παραλληλογράμμου Κωδική ονομασία layer : V_Pocket_<βάθος> Παράδειγμα: V_Pocket_20 55

56 Ενότητα 3 η ΣΥΜΒΑΤΙΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ CNC 56

57 ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΕΝΤΡΟΥ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ Ο προγραμματισμός ενός κέντρου κατεργασίας μπορεί να επιτευχθεί με δύο τρόπους: 1. Συμβατικός προγραμματισμός. Σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούμε τη μονάδα ελέγχου που βρίσκετε πάνω στην εργαλειομηχανή ή κάποιον κειμενογράφο Μειονεκτήματα αυτού του τρόπου είναι ότι απαιτείται η γνώση του κώδικα G & Μ προκειμένου να εισάγουμε τις εντολές καθοδήγησης της εργαλειομηχανής 2. Παράλληλος Προγραμματισμός. Το πρόγραμμα δομείται σε ένα σύστημα CAD/CAM χωρίς να απαιτείται, απαραίτητα, η γνώση κάποιου κώδικα προγραμματισμού 57

58 Συμβατικός προγραμματισμός Απαιτείται η γραφή σε κώδικη μορφή συγκεκριμένου προγράμματος κατεργασίας, που να ανταποκρίνεται στη μορφολογία του τεμαχίου Το πρόγραμμα εργασιών που συντάσσεται από τον προγραμματιστή του CNC για τη μορφοποίηση ενός αντικειμένου σε ονομάζεται πρόγραμμα ψηφιακής καθοδήγησης Όλες οι απαιτούμενες κινήσεις που θα πρέπει να εκτελέσει η μηχανή θα πρέπει να περιέχονται στο πρόγραμμα ψηφιακής καθοδήγησης Η κώδικη μορφή του προγράμματος ψηφιακής καθοδήγησης συνοδεύεται από διεθνή τυποποίηση (ISO-646) και αναγνωρίζεται από κάθε τύπο μηχανήματος CNC, είναι γνωστή με τον όρο γλώσσα μηχανής. 58

59 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΚΑΘΟΔΗΓΗΣΗΣ Ένα πρόγραμμα ψηφιακής καθοδήγησης σε γλώσσα μηχανής συντίθεται σε προτάσεις που συνιστούν ομάδες εντολών προς την εργαλειομηχανή. Κάθε πρόταση περιλαμβάνει έναν αριθμό λέξεων/ εντολών που αποτελεί μια οδηγία προς την εργαλειομηχανή. Κάθε λέξη σχηματίζεται με αλφαβητικούς, αριθμητικούς (0-9) και άλλους ιδιαίτερους χαρακτήρες 59

60 ΔΟΜΗ ΠΡΟΤΑΣΕΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Κάθε επιμέρους πρόταση σε ένα πρόγραμμα ψηφιακής καθοδήγησης εισάγεται με το σύμβολο Ν και έναν αριθμό που υποδηλώνει τη σειρά της συγκεκριμένης πρότασης στο πρόγραμμα ψηφιακής καθοδήγησης έπειτα ακολουθούν τα υπόλοιπα στοιχεία / λέξεις με την εξής γενική σειρά: 1. εντολή κίνησης ή προετοιμασίας (G) 2. λέξεις που υποδηλώνουν διάσταση, κατά σειρά χρησιμοποιούνται ως εξής: X,Y,Z,A,B,C 3. παράμετροι κυκλικής διαδρομής I,J,K 4. ορισμός ταχύτητας (αν απαιτείται) 5. εντολές λειτουργίας (Μ) 60

61 ΕΝΤΟΛΕΣ ΚΙΝΗΣΗ ή ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ( ΚΩΔΙΚΑΣ G) Αποτελούνται από τον χαρακτήρα G και ένα διψήφιο αριθμό Οι εντολές έχουν τυποποιηθεί διεθνώς κατά ISO-6983/2 & DIN Παραδείγματα κίνησης G90 G00 X10,Z0 G90 G01 X10 G03 X100, Z100, Ι100, Κ0 G04 F4 G28 X250, Z200 G92 X100, Ζ200 61

62 ΕΝΤΟΛΕΣ ΚΙΝΗΣΗ ή ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ( ΚΩΔΙΚΑΣ G) G02 G03 62

63 ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ (Λειτουργίες Μ) Ως λειτουργίες Μ ορίζονται οι διάφορες λειτουργίες της μηχανής CNC και ελέγχονται με τη χρήση τυποποιημένων εντολών Όλοι οι χειρισμού που εκτελούνται μέσω των χειριστηρίων σε μια μηχανή CNC είναι δυνατό να οριστούν με μια λειτουργία Μ, όπως : Αλλαγή κοπτικού εργαλείου (Μ06) Με τη χρήση του χαρακτήρα Τ (Tool) και ενός μοναδικού ακέραιου αριθμού ο οποίος αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο εργαλείο, πραγματοποιείται η αλλαγή κοπτικού εργαλείου Παράδειγμα: Μ06 Τ120 63

64 % :1001 N01 G90 G21 G17 N02 M06 T1 N03 S1200 N04 G00 X30,Y30 Z20 N05 G00 Z2.0 N06 G01 Z-1.0 N07 X170 N08 Y120 N09 X30, Z-0.5 N10 Y30 N11 G00 Z1.0 N12 G00 X0,Y0 N13 M05 N14 M30 Παράδειγμα κώδικα G 64

65 % :1002 N01 G90 G21 G17 N02 M06 T100 N03 S1000 N04 G00 X20,Y20 Z20 N05 G00 Z2.0 N06 G01 Z-1.5 N07 G01 X160 Z-1.0 N08 G03 X180,Y40,I0,J20 N09 G01 Y110 N10 G03 X160,Y130,I-20,J0 N11 G01 X120 N12 G03 X20,Y30,I0,J-100 N12 G01 X20,Y20 Z-0.5 N13 M05 N14 M30 Παράδειγμα κώδικα G 65

66 % :1003 N01 G90 G21 G17 N02 M06 T06 N03 S1500 N04 G00 X20,Y20 Z20 N05 G00 Z1.0 N06 G81 Z-1.0 R5 N07 X40 N08 X60 N09 Y40 N10 X40 N11 X20 N12 G80 G00 Z10 N13 G00 X0 Y0 N14 M05 N15 M30 Παράδειγμα κώδικα G 66