В настоящее время решение задач автоматизации производства совершенно невозможно представить без средств компьютерного моделирования и инженерной графики. Внедрение современных гибко настраиваемых комплексов САПР/ЧПУ позволяет сократить проектный цикл, снизить производственные затраты и повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции. В данной статье мы рассмотрим преимущества использования интегрального решения SolidWorks/CAMWorks для обеспечения сквозной автоматизированной поддержки изготовления изделий.

SolidWorks - промышленный стандарт 3D-проектирования

Как уже не раз отмечалось в публикациях в нашем журнале, SolidWorks - мощное средство проектирования, ядро интегрированного комплекса автоматизации предприятия, которое позволяет осуществлять поддержку изделия на всех этапах жизненного цикла в полном соответствии с концепцией CALS-технологий. В данной статье мы не будем подробно останавливаться на технических особенностях базового конструкторского модуля SolidWorks, поскольку его высокий функционал ни у кого не вызывает сомнений. В основу SolidWorks положен модульный принцип построения, обеспечивающий масштабируемость системы для реализации сквозной автоматизированной поддержки процессов, связанных с изготовлением изделий, включая проектирование деталей и технологической оснастки, моделирование процессов механообработки и электроэрозии, генерацию управляющих программ для станков с ЧПУ. Базируясь на технологиях гибридного параметрического моделирования, SolidWorks обеспечивает создание точной геометрической модели будущего изделия со всеми атрибутами, необходимыми для его изготовления (допуски на размеры, шероховатости, допуски формы и расположения поверхностей и др.).

CAMWorks - интегрированный CAM-модуль SolidWorks

На основе геометрической модели SolidWorks создаются формообразующие элементы технологической оснастки (штампов и пресс-форм) и выполняется численное моделирование процессов обработки на оборудовании с ЧПУ. Для этого применяется модуль CAMWorks - одна из наиболее совершенных и интеллектуальных систем для создания управляющих программ для станков с ЧПУ, полностью интегрированная в пользовательский интерфейс SolidWorks и обеспечивающая работу на уровне единой геометрической модели (рис. 1). Остановимся подробнее на моделировании процесса обработки в среде интегрированного решения SolidWorks/CAMWorks.

CAMWorks поставляется в следующих конфигурациях: 2,5-осевое фрезерование, 3-осевое фрезерование, многоосевое фрезерование (одновременно по 4/5 осям), 2- и 4-осевое точение, токарно-фрезерная обработка, 2-и 4-осевая эрозионная обработка. В CAMWorks реализована полная ассоциативность со всеми изменениями геометрической модели SolidWorks, что обеспечивает адаптацию операций обработки при изменении геометрической модели (рис. 2).

Рис. 2. При столкновении элементов фрезы и патрона с деталью или оснасткой CAMWorks может прекратить имитацию обработки и выдать соответствующее сообщение

К основным функциональным возможностям CAMWorks (рис. 3-11)относятся:

2,5-осевое фрезерование - автоматическое или интерактивное выделение обрабатываемых элементов, работа с твердотельными моделями и эскизами, элементы высокоскоростной обработки, операции сверления, обработка резьбы, возможность позиционирования по 4-й и 5-й осям и пр.;

Рис. 3. Количественный анализ результатов обработки детали

Рис. 5. При изменении любого параметра CAMWorks его физический смысл иллюстрируется динамично меняющейся картинкой в правом верхнем углу окна параметров операции (на примере управления наклоном оси при 5-осевой обработке)

3-осевое фрезерование - широкий выбор стратегий черновой, получистовой и чистовой обработки, возможность подбора материала, учет геометрии реальной заготовки, поддержка инструмента всех видов, опциональная возможность обработки поднутрений фрезами типа «ласточкин хвост» и грибковыми и т.д.;

4/5-осевое фрезерование - модуль непрерывной обработки CAMWorks позволяет создать траектории обработки таких сложных деталей, которые невозможно эффективно изготовить на 3-осевых станках, например формообразующих поверхностей пресс-форм и штампов, винтов, лопаток турбин, режущего инструмента и др. Модуль 4-осевой непрерывной обработки CAMWorks создан для выполнения сложных работ с вращением заготовки, например для изготовления кулачков и распределительных валов, ходовых винтов и лопаток;

Рис. 6. Изменение пространственного положения оси фрезы для сохранения ее постоянного наклона к местной нормали к поверхности лопатки колеса компрессора

Рис. 7. CAMWorks сообщает о возможных конфликтах как при рабочих, так и при ускоренных перемещениях при обработке (на примере 5-осевой обработки)

Рис. 8. Контроль чистоты обработки поверхности пера лопатки

Токарная обработка - автоматическое выделение обрабатываемых элементов, использование сплошных, полых и фасонных заготовок, поддержка станков с двумя суппортами и с противошпинделем, применение стандартных циклов обработки, обработка наружных и внутренних контуров, единая база сверлильного и расточного инструмента для токарной и фрезерной обработки;

Токарно-фрезерная обработка - сочетание всех возможностей фрезерной и токарной обработки, опциональная фрезерная обработка с непрерывным вращением заготовки, поддержка любых комбинаций токарных и фрезерных обрабатывающих осей (оси C, B, Y ), сохранение возможностей отдельного программирования фрезерной и токарной обработки для соответствующих станков;

Фрезерование в режиме сборки - CAMWorks использует возможности сборок SolidWorks для обработки группы деталей и для полного учета реальной обстановки на столе станка;

Рис. 9. Последовательность токарной обработки детали на станке с двумя суппортами: заготовка - чистовая обработка контура - чистовая обработка канавки со второго суппорта - точение резьбы)

Рис. 10. Гравирование надписи на цилиндрической поверхности при использовании токарно-фрезерного центра (с осью C); видны также элементы, обработанные с торца, при наклонном установе и при непрерывном вращении заготовки

Эрозионная обработка - 2- и 4-осевая обработка, автоматическое или интерактивное выделение обрабатываемых контуров, обработка матриц и пуансонов в одном файле, автоматическое создание перемычек и разрушаемых ударом микроперемычек, возможность полного выжигания материала в узких вырезах, множество способов подвода и отвода, библиотеки режимов обработки;

Автоматическое и интерактивное распознавание элементов - CAMWorks автоматически распознает разные призматические элементы, в том числе с уклонами на стенках; элементы, не распознанные автоматически или нуждающиеся в корректировке, можно определить в CAMWorks с помощью специального мастера;

Имитация обработки - управление цветом отображения разных инструментов, возможность остановки имитации при возникновении конфликтов и количественного анализа точности обработки;

Обработка с использованием базы знаний - технологическая база данных поставляется с наполнением, позволяющим в большинстве случаев сразу же ее использовать; для получения максимальной отдачи от CAMWorks можно изменить эти и добавить новые данные, отражающие знания и опыт пользователя и особенности производства. Информация в базе данных разделена на категории: станки и инструмент - описания и параметры станков и инструмента конкретного предприятия, режимы - информация для расчета подач и оборотов на основе материалов детали и инструмента, элементы и операции - последовательности обработки для каждого типа элемента с учетом граничных условий, размеров, материала детали и т.д.

Пользовательский интерфейс CAMWorks, как и SolidWorks, полностью выполнен на русском языке. В комплекте с CAMWorks поставляется русскоязычная документация.

Рис. 11. Пример визуализации эрозионной обработки: два выреза уже выполнены (синие грани; обрезки материала удалены), а третий обрабатывается начисто (отрезанный материал представлен на экране; видны траектории подвода, отвода и обрезки перемычки)

Передача данных на станок с ЧПУ

В процессе разработки управляющих программ с использованием САМ-систем важным этапом является постпроцессирование, которое заключается в преобразовании выходных данных САМ-системы в формат используемой системы ЧПУ. Именно от того, насколько корректно написан постпроцессор, зависит безошибочная работа станков. В связи с этим CAMWorks имеет встроенные библиотеки постпроцессоров для различных управляющих стоек, а также обеспечивает возможность разработки пользовательских постпроцессоров.

Единого стандарта использования функций G-Code сегодня в постпроцессорах не существует. Принятые национальные и международные стандарты регламентируют использование некоторого числа основных команд, а остальные задействуются производителями систем ЧПУ по своему усмотрению. К тому же, помимо формата G-Code, имеются радикально иная система программирования Heidenhain и множество систем ЧПУ прежних поколений, которые предъявляют особые требования не только к используемым функциям и формату их записи, но и к расчету динамики станка. Реализовать такое многообразие форматов управляющих программ (УП) можно с помощью настраиваемого постпроцессора. В настоящее время все производители САМ-систем снабжают свои продукты именно такими постпроцессорами (включая универсальный генератор постпроцессоров системы CAMWorks) или предоставляют инструментальные средства для их разработки сторонними фирмами.

Как правило, настраиваемый постпроцессор состоит из ядра и файла настройки. Ядро - это сердце постпроцессора, выполняющее математические операции и ввод-вывод и содержащее интерпретатор файла настройки. Обычно ядро неизменно и является своего рода черным ящиком для технолога. В зависимости от степени интеграции ядра с САМ-системой различаются встроенные (интегрированные) и внешние постпроцессоры. Встроенные постпроцессоры получают информацию для обработки напрямую, минуя промежуточный файл в формате CLData или APT. Их использование предпочтительнее, так как они оперируют категориями не только низкого уровня (координатами положения инструмента и так называемыми командами постпроцессора), но и высокого (подвод, отвод, врезание и т.п.), позволяя более точно управлять формированием УП.

В отличие от ядра, файл настройки доступен для изменения. Когда речь заходит о написании постпроцессора, то под этим в основном подразумевается разработка именно такого файла. Его структура может варьироваться - от простейшего хранения используемых команд ЧПУ и других статических параметров (табличный файл) до фрагментов или целых процедур, расширяющих функциональность ядра или описывающих правила формирования УП, написанных на специализированном языке программирования (языковой файл). Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, представленные в таблице.

Практически лишена недостатков комбинация обоих вариантов, реализованная в универсальном генераторе постпроцессоров (UPG) системы CAMWorks. Благодаря использованию диалогового режима можно оперативно назначить правила форматирования адресов и формирования кадров УП (рис. 12).

Помимо формирования УП, постпроцессор создает сопроводительный файл, содержащий информацию о дате, используемом инструменте и т.п. (рис. 13).

В случае необходимости задействовать оригинальные возможности системы ЧПУ можно перейти к ручной настройке с использованием языковых средств (рис. 14).

Программирование ведется с использованием бейсикообразного языка, который содержит как средства, присущие универсальным языкам программирования, так и специализированные переменные и функции. Благодаря интуитивно понятному построению файла настройки, легкости языка программирования и системе документации, время на разработку постпроцессора снижается до минимума. По завершении создания постпроцессора он становится доступным для использования в пользовательском интерфейсе модуля CAMWorks. Сегодня по заказам пользователей программного комплекса SolidWorks/CAMWorks специалистами компании SolidWorks-Russia создана библиотека постпроцессоров, включающая большую часть оборудования, используемого на предприятиях постсоветского пространства.

Итак, мы рассмотрели основные технические аспекты применения CAM-модуля SolidWorks для автоматизации производства. В заключение еще раз подчеркнем, что только внедрение современных гибко настраиваемых программных комплексов для моделирования процессов механической и электроэрозионной обработки и подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ позволяет снизить производственные затраты и повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции. Компания SolidWorks-Russia готова помочь всем заинтересованным предприятиям в этом вопросе и предоставить все знания и опыт, накопленные нами за долгие годы проектно-внедренческой деятельности.

Артем Аведьян

Канд. техн. наук, директор по маркетингу SolidWorks-Russia.

Михаил Малов

Зам. технического директора SolidWorks-Russia.

После долгих просмотров форумов и изучения конструкций самодельных станков с ЧПУ, решил попробовать спроектировать свой.

Выбор средства проектирования
Опыта работы в программах САПР у меня не было (кроме, пожалуй, autocad). А т.к. конструкция станка достаточно сложная, то 2D-чертежами обойтись не просто. Есть вероятность допустить ошибку, которая в итоге погубит весь проект (ну может не весь, но испортить дорогую запчасть можно легко). Изначально выбор стоял между такими тяжеловесами мира САПР, как Компас-3D и SolidWorks. Autocad изначально не рассматривал — ну не нравится он мне и все тут. Сравнив возможности Компас-3D и SolidWorks, в итоге остановил свой выбор на google sketchup. И вот почему. На самом деле, первоначально был выбран SolidWorks, т.к. обладает возможностями расчета физических параметров. Однако, поработал я с этой программой не долго. На второй день самообучения работе в solidworks пришло осознание, что это болото, из которого выкарабкаюсь не скоро. В итоге решил отказаться от функционала в пользу простоты.
Про sketchup узнал случайно, когда просматривал на youtube видеоуроки по solidworks. И был удивлен, на сколько проста и удобна в использовании эта программа. Через пару часов изучения, я уже имел необходимые знания, чтобы попробовать спроектировать свой первый станок.
Итак, версия 1.0

Модель на видео

Целевое назначение станка
Это фрезеровка и гравировка дерева, модельного пластика и цветных металлов (редко).

Выбор комплектующих
1.1 Конструкционный материал . Т.к. станок первый и опыта проектирования и изготовления не имелось, решено было использовать обычный чермет в качестве основного материала для изготовления несущих элементов.
1.2 Шпиндель Изначально были идеи приобрести самый простой коллекторный фрезер. Плюсы такого решения — низкая стоимость и простота подключения (воткнул в розетку и все работает). Минусы — низкая надежность и ресурс. Периодически придется менять стертые щетки.Так же обычные фрезеры не расчитаны на постоянную долгую работу (подряд по 8 часов и более). Есть конечно более надежные машинки типа kKress 1050 FME. Но цена таких фрезеров приближается к цене бесколлекторного шпиндиля вместе с инвертором (частотным преобразователем). Решено было купить китайский бесколлекторный шпиндель на 2.2кВт с водяным охлаждением. Почему именно с водяным? Ну во-первых, тише в работе, т.к. отсутствует вентилятор, вращающийся на скорости шпинделя (т.е. до 24000 об/мин). Во-вторых, охлаждение водой много эффективнее охлаждения воздухом. Кроме того, изменением потока охлаждающей жидкости, легче обеспечить нужный тепловой режим. С воздушным охлаждением температуру шпинделя придется принять такой, какая она будет. Минус водяного охлаждения в необходимости водяной помпы и буферного резервуара для жидкости. Это делает шпиндель с водяным охлаждением дороже при приобритении и в эксплуатации.
Осталось определится с мощностью.
Тип передачи
1.3 Двигатели
Прочее

История программы стартовала в 1993 году, когда американский инженер Jon Hirschtick собрал команду профессиональных программистов. Ее задача состояла в разработке трехмерного программного обеспечения CAD (Computer Aided Design).

В этом же году Hirschtick основал компанию SolidWorks Corp., которая стала первым производителем трехмерной технологии CAD на платформе Windows. Для пользователей это стало настоящей находкой - для ее реализации не требовалось наличия аппаратных средств большой мощности.

В настоящее время клиентская база программного обеспечения оценивается примерно в 1 миллион активных пользователей, и это число ежедневно возрастает. Среди них - студенты технических специальностей и сотрудники предприятий в более чем 100 странах мира.

О программе

SolidWorks - система, позволяющая осуществлять автоматизированное проектирование, подготовку производства различных изделий и детальный инженерный анализ. В переводе с английского (solid - тело, work - работа) название программного обеспечения буквально подразумевает «работу с телом», то есть с материальными объектами. Прикладные модули работают на уровне единой информационной модели, что позволяет решать ряд специфических задач:

• произведение точных инженерных расчетов модели;
• анализ технологичности изделия (совокупности свойств конструкции, определяющей ее приспособленность к достижению оптимизации затрат на ее производство, эксплуатацию и ремонт);
• автоматизация документооборота с возможностью согласования различных форматов документов (до 200 типов).

Если возникла необходимость поэкспериментировать с небольшими проектами, вы можете в интернете программу SolidWorks скачать торрент и начинать пользоваться.

Сфера использования SolidWorks

Данным программным продуктом могут успешно воспользоваться:

• инженеры-технологи;
• механики;
• инженеры отделов продаж;
• проектировщики;
• дизайнеры.

Моделирование твердых тел в формате 3D позволяет создавать как отдельные детали конструкции, так и полноценные сборки в различных промышленных и других отраслях. Проверить функциональность любого проекта можно непосредственно на модели, создавать физический прототип при этом не требуется. Это экономит средства и время, позволяя исключить всевозможные ошибки в расчетах на этапе проектирования, а также исключить «ненадежный» человеческий фактор (усталость или невнимательность разработчика).

Основные области применения программы:

• машиностроение;
• радиоэлектроника;
• промышленный дизайн;
• мебельная отрасль;
• электротехника.

Возможности «Солид Воркс»

С помощью скачанного и установленного приложения можно проектировать детали (есть библиотека текстур, штриховок и физических свойств материала), сборки и изделия с учетом специфики их последующего изготовления. Экспресс-анализ каждого элемента конструкции позволит исключить все ошибки на этапе планирования. Программа поможет быстро оформить чертежи, избавляя от необходимости привлечения с этой целью другого ПО или приложения. Если на Вашем компьютере стоит 64-битная операционная систеам, то для ускорения работы стоит Солид Воркс скачать бесплатно русскую версию.

Преимущества и недостатки

Каждое программное обеспечение решает ряд поставленных перед ним задач. Если сравнивать SolidWorks и другие программы для моделирования (Inventor , ADEM CAD, КОМПАС-3D), можно выделить несколько бесспорных преимуществ:

• идеальный вариант для трехмерного моделирования (в то время как Inventor имеет более богатый функционал для создания чертежей);
• в программе можно решать прикладные задачи;
• идеально подходит для современных компьютерных проработок;
• испытать спроектированную с помощью программы деталь можно в максимально приближенных к реальным условиях, вплоть до температуры детали (такие перспективы открывает далеко не каждая программа);
• стандартный пользовательский интерфейс, который легко осваивать даже новичкам;
• может работать с различными приложениями Windows (Excel, Word).

Недостатков у программы немного:

• не такая богатая библиотека стандартных элементов, как у других программ;
• функционирует на платформе Microsoft Windows.

Линейка программных продуктов

Производитель представил множество версий, таких как 2012 и 2013. Они незначительно отличаются по функционалу и имеют ряд специфических характеристик. Получить редактор на свой ПК можно быстро, чтобы сразу приступить к установке.

Версия 2014 содержит новые программные модули (Inspection и Plastics Advanced). Мультиязычный интерфейс (включая русский язык) позволяет быстрее освоить программу. ПО поддерживает ЕСКД и ГОСТ, можно производить замену модели в виде чертежей. Среди новых рабочих инструментов - кривые Безье и элементы усиления сгиба листовой детали.

Версия 2015 дает пользователям значительно больше преимуществ по сравнению с предыдущей версией. Построение скруглений можно реализовать новым способом: путем асимметричного сглаживания. Редактировать модели можно напрямую, перемещая их грани. Усовершенствована работа с массивами, встроена поддержка трехмерной печати объекта, обновлены модули инженерного анализа. Эту версию Солид Воркс скачать торрент-ом можно на нашем сайте.

Новая версия, объединившая в себе последние технические разработки. Измененный интерфейс легко осваивается на мониторах сверхвысокого разрешения, есть возможность моделирования трехмерной резьбы и проведения экспресс-оценки себестоимости конструкции. SolidWorks 2016 скачать торрент на нашем сайте - значит ощутить на личном опыте скорость моделирования твердого тела, независимо от степени сложности.

Также разработчик представил портативную версию редактора: Portable. Она не требует инсталляции, состоит из одного файла, действует по принципу - «запустил и работай». Практически все интерфейсы имеют русский язык. Адаптированная под отечественного пользователя программа способна решить множество проблем в проектировании твердых тел, главное, выбрать свою версию для реализации специфических задач.

SolidWorks 2017

Данная САПР отличается множеством усовершенствований и улучшений, большинство которых реализовано в соответствии с пожеланиями пользователей. Эта версия предоставляет больше возможностей для более быстрого и эффективного выполнения проектов. Что касаеться нововведений и усовершенствований, то здесь полный набор:

• Развитие инноваций за счет расширенных возможностей моделирования;
• Ускоренная работа благодаря дополнительным возможностям управления и меньшими затратами;
• Надежное и удобное решение сложных проблем и проверка проектов;
• Повышение производительности и улучшенная аналитика проекта;
• Ускоренное внедрение новых инновационных продуктов за счет эффективного обмена материалами в рамках всей цепочки поставок;
• Более эффективное использование существующих материалов и взаимодействие со всеми участниками команды;
• Реализация полностью интегрированной стратегии производства на основе модели;
• Использование моделей 3D CAD, включая размеры, допуски, примечания, таблицы и информацию об электрических свойствах для создания всех производственных результатов;
• Выполнение многопрофильного процесса управления данными продукта;
• Сбор и управление всеми проектными данными в масштабах предприятия.

Все это можно опробовать уже сейчас, только нужно SolidWorks 2017 скачать торрент-ом с нашего сайта.

SolidWorks 2018

Компания DS SW Corporation предаставила новую версию редактора. Стоит отметить, что в новой версии редактора представлено внушительное количество нововведений и усовершенствований существующего функционала. SolidWorks 2018 скачать торрент-ом можно уже сейчас прямо на нашем сайте. Основные усовершенствования включают инновационные функциональные возможности:

• Интерфейс пользователя. Усовершенствования жестов мышью и взаимодействия на основе касаний;
• Interconnect. Поддержка дополнительных форматов файлов и данных из сторонних исходных файлов САПР;
• Детали и элементы и отображение модели. Отрисовка с выгрузкой, создание граничной рамки и извлечение геометрии из поврежденного твердого тела;
• Листовой металл. Создание перпендикулярных вырезов, выступов и прорезей. Снятие напряжения трех углов сгиба;
• Рисование. Создание зеркально отраженных объектов в эскизе с помощью пера, касания и жестов мыши;
• PDM. Отмена изменений редактора карт данных и создание ветвей и объединения для проекта. Интеграция таблицы изменений и автоматизация создания чертежа PDF;
• Simulation. Управление перемещением для нелинейных контактов и улучшенный контактный соединитель. Исследование топологии и датчик для массовых характеристик Simulation;
• Сварные детали. Настройка описания для свойств граничной рамки.

SolidWorks 2019

Автоматизировать работу предприятий промышленных масштабов на этапах подготовки к конструированию можно, если заранее программный комплекс SolidWorks 2019 скачать торрент. С 1993 года это ПО заняло нишу САПР и ежегодно обновляется. В новой версии внедрён комплекс решений, позволяющий быстро решить задачи:

• проектирования производства – быстрый переход от концепции к созданию деталей;
• совместного использования – партнёры и поставщик в режиме реального времени могут внедрять изменения;
• моделирования чертежей – создания точного дизайна и детализация работы;
• поддержки сенсорных устройств – повышенная производительность при работе с пером;
• оптимизации ресурсов – быстрая сборка и отрисовка даже при совместном использовании ресурсов.

Новые инструменты:

• 3D Experience Social Collaboration Services;
• 3DExperience PLM Services;
• Product Designer;
• X Design;
• 3DExperience Marketplace Make.