EdgeCAM - автоматизированное проектирование с большой буквы.

Антон Филиппов
Русская Промышленная Компания

Введение

Любое программное обеспечение - это прежде всего инструмент в руках пользователя, что особенно справедливо, когда речь идет о системах автоматизированного проектирования (САПР). Таких систем на современном рынке программного обеспечения (ПО) представлено достаточно много, среди них есть и те, что используются для создания управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ. И каждая из этих систем, несомненно, имеет свои особенности. Именно поэтому хотелось бы рассказать о программе EdgeCAM, известной в России с конца 80-х.

За 20 лет работы над программой EdgeCAM специалисты компании Pathtrace Ltd. не только накопили богатый опыт инженерной работы, но и смогли учесть недостатки уже эксплуатирующихся программ других производителей ПО. В результате такой тщательной проработки получился простой в освоении и удобный в работе программный инструмент.

Что же дают разработчики EdgeCAM 7.75 в руки технолога - программиста?

Прежде всего, это интуитивно понятный Windows-интерфейс. Это единая графическая среда для проектирования деталей и моделирования технологии обработки, которая предоставляет пользователю широкий набор возможностей и существенно облегчает работу с программой, избавляя от необходимости открывать дополнительные окна и переключаться между ними (рис. 1). Вызов команд возможен как из выпадающего меню, так и из панели инструментов. Кроме того, возможно редактирование и создание пользовательских панелей инструментов. В многофункциональном браузере отображаются технологические переходы, конструктивные элементы и структура слоёв (до 64 знаков).

Программа имеет широкие графические возможности, основанные на использовании технологии OpenGL. Динамическое масштабирование, перемещение и вращение без необходимости вызова дополнительных команд, поддержка тонированного и каркасного отображения, использование технологии Drag&Drop существенно облегчают труд технолога-программиста. Возможна настройка видовых экранов с различной конфигурацией отображения для каждого отдельного вида.

Моделирование

EdgeCAM дает пользователю все необходимые инструменты для проектирования исходной модели, a также предоставляет широкие возможности по получению геометрии из других CAD-систем в следующих форматах:

• ACIS 8.0.1.0
• DXF
• DWG
• IGES
• Parasolid 14.01.216
• STL
• VDA-FS 2
• CATIA 4
• Autodesk Inventor 7
• Solid Edge 12 и 14
• Pro/ENGINEER 12 и Wildfire
• Pro/DESKTOP 2001 и Express 2001 Build 964
• SolidWorks 2003 SP2.1

Для создания поверхностной и каркасной геометрии можно использовать встроенные возможности в среде проектирования. При этом вам доступны все необходимые инструменты создания двумерного чертежа, по алгоритму работы очень похожие на AutoCAD. При создании поверхностной модели доступно использование таких функций, как создание стандартных поверхностей, поверхностей свободной формы, переходных поверхностей и их редактирование (скругление, обрезка и т.д.).

В среде проектирования возможно не только создание новых элементов, но и редактирование моделей из других CAD-систем. Так, к примеру, вы можете открыть файл в формате DWG из AutoCAD в EdgeCAM и отредактировать его, используя встроенные средства. При этом в EdgeCAM передается не только геометрия, но и структура слоев, что значительно упрощает работу, так как у пользователя сохраняется возможность выбора необходимого слоя, управления его отображением и т.д.

Результаты работы можно сохранить как в собственном формате PPF, так и передать данные в одном из форматов DXF, IGES или STL.

Применяя различные методы, вы можете определять заготовку в форме цилиндра, коробки или указанного профиля с заданной величиной припуска (min&max) по осям X, Y, Z, а также использовать в качестве заготовки грани и поверхности обрабатываемых деталей, например, при обработке отливок произвольной формы. Также может создаваться крепеж с возможностью обновления в процессе моделирования обработки.

Для создания твердотельных моделей компания Pathtrace поставляет EdgeCAM PartModeler 2.11. Это дополнительный модуль твердотельного параметрического моделирования на базе ядра Parasolid версии 14 (рис. 2). Помимо создания моделей он позволяет редактировать файлы, созданные в SolidEdge и SolidWorks.

Solid Machinist

Особое внимание разработчики уделили интеграции EdgeCAM с системами твердотельного параметрического моделирования, такими как Autodesk Inventor, SolidWorks, Solid Edge, Pro/ENGINEER и Wildfire. Здесь стоит отметить, что EdgeCAM прошел сертификацию на совместимость с Autodesk Inventor 7 и получил статус "Autodesk Inventor Certified Application". Для работы с моделями из этих систем используется технология Solid Machinist, разработанная компанией Pathtrace. Суть этой технологии заключается в возможности напрямую, без использования трансляторов, открывать нужные модели. Таким образом, вы получаете не только 100% гарантию достоверности модели в EdgeCAM, но и сохраняете ассоциативную связь с моделью в исходной CAD-системе.

На практике это выглядит так. Пользователь открывает файл, созданный, к примеру, в Inventor, используя команду "Открыть файл", либо просто выбирает в Inventor команду "EdgeCAM link" и начинает работу с моделью уже в EdgeCAM (рис. 3 и 4). При этом есть возможность изменения ориентации модели, редактирования существующих и создание новых систем координат, получения дополнительных элементов (ребра, границы, вершины). Для выполнения этих операций в EdgeCAM предусмотрена специальная панель инструментов "Solid Machinist", которая также включает команды для автоматического и полуавтоматического распознавания конструктивных элементов для дальнейшей обработки.

В автоматическом режиме распознаются контуры, карманы, выступы и отверстия с возможностью группировки и распознавания резьбы. В полуавтоматическом режиме кроме вышеперечисленных элементов возможно распознавание поверхностей. В дальнейшем при изменении модели в Inventor программа автоматически выдаст уведомление об этом с предложением о перезагрузке модели (рис. 5). Если пользователь дает положительный ответ на запрос, автоматически перезагружается измененная модель, анализируются изменения и регенерируется созданная траектория движения инструмента. Количество измененных, новых и удаленных элементов фиксируется в протоколе; и кроме того, измененные и новые элементы выделяются в браузере (рис. 6).

Надо отметить, что работа с моделями из других систем полностью аналогична приведенному выше алгоритму работы с моделями из Autodesk Inventor. Кроме того, помимо собственно обрабатываемой модели, вы можете загрузить из CAD-системы модель заготовки, сохранив при этом ассоциативность. Это позволит вам максимально приблизить процесс обработки к реальному процессу изготовления на станке за счет того, что при создании траектории будет учитываться не только изменение детали, но и заготовки.

Таким образом, использование этой технологии позволяет существенно снизить трудоемкость и сократить сроки создания УП, особенно в мелкосерийном и опытном производстве, где, как показывает практика, изготовление изделия не обходится без целого ряда изменений и доработок.

Возможности обработки

EdgeCAM позволяет создавать УП для фрезерной, токарной и электроэрозионной обработки.

Возможности фрезерного модуля включают обработку с использованием от 2,5 до 5-координатного фрезерования (рис. 7). на вертикально- и горизонтально-фрезерных, агрегатных и многопозиционных станках с ЧПУ. Создавать технологический процесс можно с использованием как циклов, так и операций. При этом в одном файле может содержаться несколько технологических процессов на разные типы станков. В режиме токарной обработки (рис. 8) возможно создание УП для 2-осевого, многорезцового точения и токарно-фрезерной (C&Y-осной) обработки. Режим электроэрозионной обработки предназначен для подготовки управляющих программ контурной (2-координатной) и профильной (4-координатной) предварительной и чистовой обработки.

Каждый из видов обработки включает все необходимые циклы для создания обработки с использованием различных стратегий черновой, получистовой и чистовой призматической и поверхностной обработки, перечисление которых займет достаточно много времени. Многие циклы и операции включают целый ряд дополнительных параметров и настроек (например, угол раздела стратегий при обработке поверхностей), которые позволяют получить необходимую обработку (рис. 8).

Циклы фрезерной обработки поверхностей оптимизированы для высокоскоростной обработки (HSM) за счет введения гладких связей между уровнями и областями обработки, сглаженных изменений в направлении движения инструмента и использования сплайновой интерполяции. Это позволяет станку поддерживать постоянную подачу, обеспечивая тем самым высокое качество обработанной поверхности и минимизируя нагрузку на станок.

Выбор инструмента при моделировании обработки может быть осуществлен как простым указанием его параметров, так и из базы данных инструмента (Tool Store). Кроме этого, возможна прямая интеграция с электронным каталогом инструментов Sandvik Coroguide, содержащим около 25.000 технологических компонентов. Это дает возможность пользователям EdgeCAM непосредственно импортировать параметры инструмента, тем самым уменьшая затраты времени на программирование и задание параметров обработки.

Simulator

Нет необходимости доказывать, что одна из важнейших задач, которые должна решать CAM-система, - это возможность проверки создаваемой обработки непосредственно на рабочем месте технолога-программиста. Ведь ошибка в программе может привести как минимум к испорченной заготовке, сломанному инструменту и потерянному времени, а в более тяжелом случае - к выходу из строя дорогостоящего оборудования.

В EdgeCAM для решения этой проблемы предусмотрены встроенные средства верификации. К ним можно отнести отображение траектории движения инструмента и возможность симуляции процесса обработки непосредственно в рабочем окне программы. Более мощным средством проверки является EdgeCAM Simulator - дополнительный модуль, входящий в стандартную поставку (рис. 9). Он дает возможность полноценной визуализации обработки с отображением процесса снятия материала. При этом пользователь может выбрать различные виды отображения заготовки, детали и инструмента: тонированный, полупрозрачный и каркасный, а также режим фотореалистичного отображения (Metallic Render) (рис. 10).

В процессе симуляции доступно динамическое масштабирование, перемещение и вращение. Во встроенном браузере отображаются текущие действия, предупреждения о зарезах, столкновениях инструмента и оправки с деталью или крепежными приспособлениями, если они возникают. Полученный результат обработки можно сохранить в формате STL и использовать для сравнения с исходной деталью, либо как заготовку для последующей обработки.

Менеджер стратегий (Strategy Manager)

Одним из важнейших направлений работы разработчиков компании Pathtrace является дальнейшая автоматизация процесса разработки УП. Цель этой работы - максимально сократить затраты времени на выполнение однообразных операций и, соответственно, сроки разработки УП. Для этой задачи в EdgeCAM существует несколько возможностей. Это использование "операций", которые объединяют в своем составе полный набор циклов для полноценной обработки нужного элемента и возможность обработки одним циклом или операцией группы элементов.

Дальнейшим развитием этого направления является разработанный компанией Pathtrace на основе Solid Machinist интеллектуальной метод объектно-ориентированного программирования, который обеспечивает пользователей системой полностью автоматического создания обработки.

Менеджер Стратегий - это диалоговая графическая среда (рис. 10). Она позволяет определить путь, по которому должны быть обработаны конструктивные элементы детали. Затем, применяя созданные стратегии к элементам детали, автоматически могут быть получены необходимые технологические переходы, пока для обработки отверстий. Таким образом, использование Менеджера Стратегий позволяет использовать оптимальную технологию, стандартизировать стиль разработки УП, сократить время на подготовку УП и увеличить надежность разработки.

Постпроцессоры

В поставку EdgeCAM входит Универсальный мастер постпроцессоров. Он содержит более 60 готовых шаблонов для создания постпроцессоров для наиболее распространенных типов оборудования. Используя эти шаблоны, даже не владеющий навыками программирования пользователь может в диалоговом режиме создать постпроцессор для нужного типа станков (рис. 11). И, как показывает практика, обычно требуется лишь небольшая доработка имеющихся настроек. Кроме того, Мастер постпроцессоров имеет большой набор возможностей, упрощающих процесс отладки, таких как вставка комментария к каждой строке программы, отображение процесса генерации УП, запуск вывода УП непосредственно из Мастера и т.п. Также можно создать собственный постпроцессор, используя различные языки программирования (например С++), либо выбрать готовый из базы, которая насчитывает более 2 тысяч постпроцессоров.

Заключение

В завершение хотелось бы сказать несколько слов о перспективах развития EdgeCAM. Уже сегодня, по оценкам крупнейшей консалтинговой фирмы CIMdata, компания Pathtrace является шестым крупнейшим в мире вендором систем разработки управляющих программ для станков с ЧПУ и, как показывает практика, выпускает до трех версий ПО в год, каждая из которых значительно отличается от предыдущих. Сейчас ожидается восьмая версия программы, выход которой уже анонсирован в прессе. По предварительным прогнозам, в ней должен быть существенно усовершенствован токарный модуль для поддержки токарной обработки с использованием противошпинделя и B-осевого фрезерования. Расширятся возможности HSM за счет поддержки трохоидальной траектории. Дальнейшее развитие также получит Менеджер Стратегий: появится возможность автоматической обработки карманов и еще целый рад улучшений. Это говорит о наличии широкого спектра перспектив развития программы, основная цель которого - это создание максимально эффективного инструмента для технологов, позволяющего получить необходимый результат с наименьшими затратами времени и сил.

Статья опубликована в журнале "САПР и Графика", №8, 2003.