Сегодня в нашем блоге гостевой пост. Его автор - Станислав Степанов, директор компании «МК Рез» из Екатеринбурга.
Наша компания занимается разработкой корпусного инструмента и сменных твёрдосплавных пластин. Мы начинали свою деятельность уже в поле ограничений от зарубежных компаний, и было очевидно, что рассчитывать на стабильность работы программного обеспечения, поддержку и сопровождение в долгосрочной перспективе можно только от отечественного разработчика. Наиболее зрелой в области САПР мы считаем компанию АСКОН, поэтому выбор в пользу КОМПАС был очевиден.
За 9 лет работы было реализовано большое количество проектов в различных отраслях промышленности: от тяжелой промышленности до аэрокосмической отрасли, автопрома, нефтегазового сектора, от простых конструкций к более сложным.
Каждый проект специального инструмента – серьезный вызов и большой объем работы по конструкторско-технологической подготовке производства. Многие инструменты требуют внимания к жесткости конструкции. Мы многому учимся: анализируем расположение режущей кромки, погружаемся в вопросы гидравлики при проектировании инструментов с ультравысоким давлением СОЖ до 300 Бар, создаем стружколомающие геометрии, геометрии фрезерных пластин с криволинейной режущей кромкой и сложным профилем передней поверхности.
Начнем с отправной точки – с исходных задач, которые необходимо решать:
Разработка режущей пластины.
Разработка посадочного места.
Разработка корпуса.
В качестве примера рассмотрим размещение пластины в корпусе инструмента.
Одним из наиболее сложных видов инструмента является длиннокромочная фреза, или, как ее чаще называют в производстве, «кукуруза». На таких фрезах часто имеется не менее трех различных форм посадочных гнезд под один и тот же вид пластин. При разработке нам надо решить несколько важных задач:
Доступность гнезда для обработки, фактически это задача обеспечения технологичности изделия;
Расположение пластины в корпусе – обеспечить необходимые углы резания;
Соотношение с возможностями кинематики станка, что является также одной из задач обеспечения технологичности изделия.
Каждый вид гнезда при построении требует создания отдельного тела, которое будет участвовать в дальнейшем в создании булевой операции. На первый взгляд может показаться что это тело – нагромождение геометрий, которые можно выполнить значительно проще. Но такое сочетание предназначено для контроля и обеспечения технологичности изготовления гнезда под пластину
Каждая из поверхностей в посадочном месте формируется на той или иной операции и представляет из себя след от механической обработки. И каждое из тел, которые формируют объём для булевой операции, является имитацией траектории движения инструмента. Если всмотреться, то одно тело является следом от сверла, другое – от фрезы, третье – от зенковки.
При таком подходе мы используем в КОМПАС-3D такую функциональность, как: «Построение нового тела путём перемещения исходного тела по траектории». Кстати, она же позволяет строить достаточно реалистичные стружечные канавки на фрезах и сверлах. Любое другое построение выреза по траектории будет иметь искажения и вырождения, вырез же телом фрезы по заданной траектории гарантирует нам обрабатываемость этого элемента, а значит обеспечивает технологичность конструкции.
Построив на пластине все необходимые тела для булевой операции, мы видим, что:
пластина, а точнее гнездо под неё, полностью обработано;
мы в достаточной степени уверены, что все поверхности обрабатываемы и гнездо технологически возможно изготовить.
Этот принцип построения значительно помог нам сократить неточности разработки. Работая с одним телом и вырезая из него посадочное гнездо, легко допустить ошибку, пропустив одну из поверхностей или допустив ошибку в привязке. Это, с вероятностью 99%, приводит к браку в производстве. Построение же тел для булевых операций практически полностью исключает возможность таких ошибок.
Следующим этапом является расположение пластины в пространстве для обеспечения необходимых углов резания. Мы привязываем реперные точки пластины к образующим поверхностям, которые должен обеспечить инструмент.
После этого нужно проверить геометрическую верность образующей, которую формирует пластина в процессе резания. Мало обеспечить необходимые углы резания, нужно ещё и быть уверенным в том, что пластина в процессе резания геометрически будет получать тот результат, который необходим заказчику: это может быть вертикальная стенка либо определённый профиль и тому подобное.
Ещё один крайне полезный для нас инструмент в КОМПАС-3D -– проверка на коллизии, например, когда мы сопрягаем два твёрдых тела, мы оцениваем с его помощью, нет ли незапланированных пересечений либо столкновений граней и поверхностей.
Булева операция – один из самых удобных инструментов в нашей повседневной работе. Например, он пригодился при разработке большого объёма стандартных корпусов фрезерного и осевого инструмента. Имея в наличии необходимую базу тел для булевых операций, в короткие сроки можно разработать новую конструкцию инструмента без значительных временных затрат.
Ещё одним крайне важным инструментом в нашей работе являются массивы. Наиболее показательным будет пример работы с массивами в разработке длиннокромочных фрез.
Чаще всего мы используем «Массив по точкам». Кроме того, что есть возможность достаточно свободно расставлять точки привязки в массивах, мы можем варьировать исполнение моделей для булевой операции на каждой отдельной точке, что очень удобно. В результате, при наличии базы тел для булевых операций и использования инструмента «Массив по точкам», построение длиннокромочной фрезы превращается в достаточно простую задачу. Конечно, если вы знаете, как с помощью этих инструментов создать рабочее изделие, поэтому не стоит преуменьшать работу конструктора.
Сейчас в КОМПАС-3D активно развиваются инструменты поверхностного моделирования, и мы заинтересованы в том, чтобы реализовать наши идеи, используя эти функциональные возможности, так как процесс проектирования режущих пластин зачастую требует работы со сложными поверхностями.
Глобальная задача связана с вопросами автоматизации процессов, необходимо связать заказчика с процессом разработки без непосредственного участия конструктора. На сегодняшний день очевидны затруднения и барьеры, которые стоят на пути к этой цели:
Коммерческая целесообразность. Создание платформы, связывающей заказчика с процессом разработки, и экономический эффект от ее внедрения не могут сравниться с работой КБ.
Разнообразие проектов специализированного инструмента, мягко говоря, огромное, и уложить этот спектр в рамки закономерностей автоматической разработки сложно.
Со временем, надеемся разрешить данные проблемы.
Сейчас мы решаем вопросы автоматизации с учетом наших возможностей, которые доступны на текущем этапе нашего развития. Например, создание различных баз данных и автоматизация за счет параметризации. КОМПАС-3D позволяет автоматизировать разработку типовых конструкций. Некоторые конструкции уже сегодня возможно разработать при помощи параметрической модели. Например, резец для обработки обратной цековки. Задав необходимый диаметр обратки, вылет инструмента и выбрав параметры хвостовика, мы получим релевантную модель и чертеж для согласования с заказчиком.
КОМПАС-3D открыт для внешнего программирования, и при помощи протоколов API можно работать с инструментами проектирования в среде ПО. Следующим этапом автоматизации разработки будет пользовательский интерфейс, который позволит в удобной и простой среде задавать параметры продукции и получать уже в среде КОМПАС необходимую конструкторскую документацию.
В качестве послесловия. Наш опыт разработки корпусного инструмента заставил нас, во многом, посмотреть в сторону автоматизации и стандартизации процесса проектирования, несмотря на то, что наша продукция в 90% случаев специальная и обладает неповторимыми характеристиками. Вместе с КОМПАС-3D нам удалось сократить время разработки с нескольких дней до часов, снизить вероятность ошибки и увеличить технологичность конструкций.