Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 1 din 14 Note de curs
1. Dezvoltarea fabricaţiei
1.1. Dezvoltarea maşinilor unelte Înainte de prima revoluție industrială, a fabrica un produs însemna a folosi forța de
muncă umană sau animală, plus o gamă de materii prime pentru a obține un anumit
produs. Acele produse erau, în general, armele, ca tunul, muscheta, arcul, sabia.
Pentru fabricarea armelor erau necesare cunoștințe de prelucrare a oțelului, însă,
niciodată nu s-a pus problema productivității fierarului – care avea regimul aproape ca
al unui artist.
Deși se cerea producție de serie, nu se pusese, încă, problema mecanizării producției,
cu scopul creșterii productivității umane. Odată cu prima revoluție industrială
europeană, a crescut necesitatea, dar și oferta de produse finite. Aici se includ
produsele manufacurate, pentru producerea cărora au început să fie folosite tot felul
de mașini care exploatau fie forța apei, fie a aburului.
Dacă, inițial, cele mai importante produse manufacturate erau cele bazate pe lână și
cele de uz militar – primele din cauza necesității creșterii confortului individual, iar
celelalte pentru a asigura materiile prime necesare dezvoltării economice – începând
cu jumătatea secolului 18 dezvoltarea economică a cunoscut câteva momente cheie
privind dezvoltarea mijloacelor de manufacturare. Astfel, însuși termenul
„manufacturare” a început să fie înlocuit cu cel de „fabricație”, tocmai pentru a sublinia
diferența de resurse și mijloace: trecerea de la producţia manuală la producția bazată
pe mașini.
Fără mașini unelte, nu ar fi existat amplificatori ai forței de muncă – aburul. Deși forța
apei în cădere era folosită deja, apa nu era disponibilă oriunde. Prima revoluție
industrială a Europei și Americii se datorează puterii și disponibilității aburului.
Interschimbabilitatea componentelor unui produs a adus încă o îmbunătățire
fabricației, ca proces: dispozitivele de măsură și control. Producția de masă și
abordarea științifică a procesului de fabricație la începutul secolului 20 au îmbunătățit
eficiența fabricilor. Mașinile și sistemele controlate mecanic au depășit în
productivitate omul. Produse identice, fabricate în masă, erau disponibile și ieftine.
Totuși, variabilitatea era redusă, iar cheltuielile pentru schimbarea produsului erau
enorme.
1.2. Dezvoltarea procesului de fabricaţie Descoperirea unei noi surse de energie (energia electrică) a accelerat considerabil
producția, facilitând apariția producția de masă și a liniilor de producție în numeroase
domenii de activitate industrială. Această etapă în dezvoltarea procesului de fabricație
este cunoscută ca fiind a doua revoluție industrială. Principalele industrii care au
beneficiat de pe urma acestui proces de intensificare a producției au fost: metalurgia,
ind. chimică & petrolieră, ind. auto, textile & pielărie.
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 2 din 14 Note de curs
O etapă importantă în dezvoltarea fabricației s-a înregistrat după cel de-al doilea
război mondial – inventarea calculatorului și a automatului programabil, ce au condus
la a treia revoluție industrială. Azi, componentele sistemului de fabricație – mașinile
cu comandă numerică – sunt controlate de dispozitive digitale care au încorporat un
software. Combinația calculator-program (sau hardware-software) este vizibilă peste
tot, fie că este vorba de controlul unei mașini unelte, fie alte dispozitive controlate
electromecanic.
Producția industrială de viitor se va dezvolta în simbioză cu tehnologia informatică și
de comunicare. Baza tehnică pentru realizarea acestui deziderat o constituie
sistemele digitale interconectate. Aceste sisteme fac posibilă o producție auto-
organizată în care operatorii umani, mașinile, instalațiile, logistica și semifabricatul sau
produsul finit comunică și cooperează unele cu altele nemijlocit împreună.
Interconectarea va face posibil un salt de la supravegherea unui mic segment de
producție în auto-organizarea unui lanț întreg până la nivelul unei întreprinderi.
Rețeaua va trebui sa includă toate etapele de obținere ale unui produs: începând cu
o idee, trecând prin fazele de proiectare și producție, incluzând logistica și calculația,
urmărirea utilizării produsului finit și a service-ului, până la reciclare sau scoaterea
acestuia din uz.
Acest nivel de industrializare este cunoscut deja ca fiind a patra revoluție industrială
sau ceea ce Consiliu de Cercetare al Guvernului Federal German numește
Industrializarea 4.0. Cu expresia „4.0” se face referire la cazul platformelor software,
care, de obicei, la schimbări majore denumesc o nouă versiune astfel, unde prima
cifră din numărul de versiune este incrementat cu unu și, în același timp, cea de-a
două cifră începe de la zero.
Scopul procesului de fabricație este acela de a crea un produs. Produsul poate fi o
piesă singulară (șurub, o roată dințată, etc) sau un ansamblu complex precum un
avion sau autoturism. Indiferent de complexitate, toate produsele trec printr-o activitate
comună, aceea de „dezvoltare de produs”. Această activitate se mai numește și
„pregătire tehnică de fabricație”. Într-o formă sau alta, într-un moment istoric sau altul,
etapele procesului de pregătire pentru fabricație sunt:
analiza cererii de piață;
proiectarea produsului;
pregătirea tehnică (succesiunea de operații, proiectare SDV-uri etc.);
controlul calității;
distribuția/vânzarea produsului.
Procesul de pregătire tehnică a produsului începe cu definirea specificației produsului
(se mai numește caiet de sarcini – produs). Informația din acest document este
obținută – direct sau indirect – de la client, sau prin interpretarea tendințelor pieții.
Procesul de sinteză a proiectului este al doilea pas și reprezintă convertirea
specificației în conceptul de produs.
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 3 din 14 Note de curs
Fig.1.1 Procesul de pregătire tehnică a produsului
De exemplu, specificația unui autoturism poate conține următoarele elemente: clasa
(compactă sau monovolum), gamă de motoare (motorină sau benzină), consum minim
de combustibil, accesorii pentru siguranță (ABS, ESP etc.), computer de bord, preț
minim etc. După selectarea unui concept, proiectul detaliat poate începe.
Evident, se vor aplica elemente de concepție asimilate de-a lungul anilor și înglobate
în sintagme ca „Proiectat pentru X, Y v Z” (unde X, Y v Z pot fi „asamblare”,
„tehnologicitate”, sau „calitate”). Cheia procesului în proiectarea de detaliu este de a
lua în considerație elementele din „avalul” fluxului informațional tehnic. Cu alte cuvinte,
este important a se lua în considerație experiența tehnologică a companiei,
documentată în colecții de Reguli/Norme specifice de proiectare caracteristice
intreprinderii.
Prin dezvoltarea geometriei descriptive și a componentei sale practice – desenul
tehnic – standardizarea modului de reprezentare (bidimensională) a pieselor și
ansamblurilor, a devenit posibilă. Pentru a face disponibile aceste set de reguli tuturor
proiectanților, s-a pus la punct specificații sub forma unor seturi de reguli (ca standarde
ANSI și ISO sau ale unor fabricanți) în care cerințele sunt reprezentate ca schițe
(informație 2D) și tabele.
Ulterior, odată cu apariția modelelor tridimensionale, mare parte din această informație
poate fi inclusă în modelul 3D. Sistemele CAM actuale (mai ales cele integrate CAD
CAM) pot citi aceste modele 3D și, pe baza unor operații specifice, pot genera coduri
mașină ce sunt apoi transferate la mașina unealtă pentru a executa fizic produsul.
Dezvoltarea tehnologică din ultimii 60 de ani a dus la apariția pe piață a numeroase
soluții tehnice ca răspuns la necesitățile de a produce mai rapid și mai eficient.
Deși, conceptual, toate etapele procesului de producție digitală au un echivalent
clasic, procesul digital reflectându-l pe cel clasic, există diferențe între acestea.
Principalele deosebiri țin de latura controlului documentelor, deoarece suportul de
hârtie creează dificultăți privind manipularea documentației. Controlul distribuirii
documentației este văzut ca o corvoadă în plus față de cele obișnuite ale zilei de
muncă. Ignorarea cerințelor privind controlul documentelor poate avea efecte
dezastruoase privind calitatea/corectitudinea/răspunsul în termen.
Fabricaţia are rolul ei bine determinat în cadrul procesului de producţie. O descriere
succintă a activităţilor din cadrul procesului de producţie este următoarea:
Specificaţia clientului
Specificaţia produsului
Proiectarea produsului
Analiză/ Simulare produs
Evaluare proiect
Fabricaţie Pregătire tehnică
Inspecţie
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 4 din 14 Note de curs
Specificația clientului
Motivul realizării de produse noi este unul economic.
Pentru aceasta, este nevoie ca produsul oferit pieței să
fie vandabil. De aceea este importantă specificația
clientului: produsele nu se proiectează ca să nu fie
vandute. Dacă ținta este piața ca exprimare generică și
nu ca o entitate definită (persoană, grup, etc.) atunci
„specificația clientului” devine analiză de piață. În orice
caz, trebuie ştiut cui se vinde, de ce, în ce cantitate, și în
ce grad de urgență. De asemenea, în ce măsură se
poate influența clientul/piața. A răspunde argumentat la
aceste întrebări determină succesul acestei etape a
procesului de fabricație.
Specificația produsului
Efectul analizei de piață trebuie să fie
Specificația/Descrierea Produsului. Altfel spus:
convertirea „limbajului” pieței în cel al întreprinderii. Din
acest document („Caiet de Sarcini” sau „Specificația
Produsului”) trebuie să rezulte:
• ce se cere de la membrii întreprinderii în raport cu acest
nou produs;
• nivelul concurenței (calitativ și ca poziție/
reprezentativitate pe piață)
• nivelul costurilor recurente (pe bucată produs nou) și
cel al costurilor fixe (de exemplu, investiții –
echipamente)
• criterii de acceptare a calității produsului. Specificația
produsului trebuie să prezinte criterii de inspecție
(eventual definite specific pe componente sau la nivelul
produsului etc.) Rezultatul acestei etape este specificația
produsului sau tema de proiectare.
Proiectarea produsului
Odată definită și acceptată specificația produsului,
acesta trebuie proiectat. La activitatea de proiectare se
au în vedere metode specifice dar și standarde de
proiectare. Rezultatul acestei etape este proiectul de
produs.
Analiză/simulare proiect
De asemena, proiectul trebuie analizat și calculat pe un
prototip fizic/virtual și trebuie analizat urmărind:
• „tehnologicitatea” – adică să fie posibilă aplicarea
metodelor de prelucrare standard din punctul de vedere
al capabalităților tehnologice ale întreprinderii;
• utilizarea de componente standardizate – disponibile
„inhouse” sau accesibile la prețuri mai bune;
• rezistența componentelor;
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 5 din 14 Note de curs
• comportarea corectă a materialelor, din punct de
vedere tehnologic – de exemplu, calitatea pieselor
injectate (plastic sau turnare sub presiune) etc.
O gamă largă de soluții software de analiză tip MEF,
analiză cinematică, simularea proceselor de
turnare/injecție sau de ambutisarea pieselor din tablă
(utilizare specifică pieselor componente ale produsului).
Rezultatul acestei etape este proiectul acceptat din punct
de vedere al comportării în funcționare
Evaluarea proiectului
În general, această etapă presupune analiza costurilor și
stabilirea condițiilor de aprovizionare cu materialele
specifice produsului. Deși anumite evaluări s-au făcut în
etapa anterioară, acum se ajunge la detalii mult mai
precise de tipul: „lotul optim” din punctele de vedere ale
întreprinderii, respectiv clientului. Rezultatul acestei
etape este validarea proiectului din punct de vedere al
costurilor.
Pregătirea tehnică a
fabricației
Această etapă presupune realizarea a ceea ce se
numește documentație tehnologică. Pentru fiecare
componentă se crează o „fișă tehnologică”, document
care precizează succesiunea operațiilor tehnologice
clasice sau în comandă numerică ce se aplică piesei.
Pentru fiecare subansamblu component se desfășoară
lista de operații de asamblare. Aceste operații pot fi
executate manual sau pot fi efectuare de mașini
specializate. Alături de operațiile tehnologice
consemnate în documentația de execuție sau de
asamblare, documentația tehnologică include precizarea
SDV-urilor de utilizat: scule pentru prelucrarea
materialului, dispozitive specializate sau normalizate
pentru prinderea componentei și metoda de verificare a
preciziei de execuție. Rezultatul acestei etape este
documentul (sau setul de documente) denumit generic
„documentația de execuție”.
Fabricația
Fabricația este o etapă a procesului de producție în care
se realizează fizic produsul anterior proiectat. Fabricația
în sine este un proces repetitiv, care documentează
fiecare pas al procesului tehnologic. În funcție de
complexitatea sau nivelul de siguranță al produsului,
(aero, auto, elemente sub presiune etc.) poate fi necesar
a se asigura trasabilitatea/urmărirea materialelor folosite
pentru fiecare piesă în parte.
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 6 din 14 Note de curs
Inspecția
Produsul finit trebuie verificat, adică măsurat și validat
din punct de vedere vizual. În funcție de tipul de produs
fabricat, este posibil să fie necesară o radiografie (raze
X sau Gamma) care să certifice, de exemplu lipsa
fisurilor din materialul piesei. După evaluarea
piesei/subansamblului este posibil a se găsi defecte:
dimensionale, de calitate a materialului. În funcție de
valoarea componentelor aflate în fabricație se poate
pune problema „remanierii defectelor” (reparația și/sau
utilizarea pieselor cu defecte de fabricație) sau rebutul
acestora.
Vânzare
Procesul de vânzare presupune protejarea și ambalarea
produsului pentru a rezista transportului. De obicei, la
finalul fabricației produsul finit se marchează cu diferite
tipuri de etichete care conțin detalii privind informația de
trasabilitate „înapoi” până la lotul de materie primă și
schimbul când a fost executat.
Suport tehnic
Seriozitatea unei companii se vede și din atenția pe care
o dă clientului – în acest caz prin suportul tehnic
postvânzare. Produsele defecte se returnează
compartimentului de control pentru stabilirea cauzelor
defectelor și pentru a lua deciziile privind îmbunătățirea
fabricației.
1.3. Dezvoltarea aplicaţiilor software Anii '80 au adus „stațiile grafice” (IBM PC-uri și stațiile RISC). Calculatoarele tip
mainframe au continuat să fie utilizate pentru calcule de costuri, dar o bună parte din
activitățile de proiectare au fost preluate de aplicații dedicate stațiilor grafice. Acum
apar primele medii de proiectare CAD: PTC Creo (denumit inițial Pro Engineer), Catia,
Euclid, United Computing (Unigraphics), AutoCAD (fig.1.2). Unele erau orientate pe
desenare (2D) altele treceau deja la modelarea solidului (3D).
a)
b)
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 7 din 14 Note de curs
c)
d)
Fig.1.2. Diverse medii de proiectare: a) AutoCAD, b) PTC Creo, c) Catia, d) Siemens NX
Anii '90 au adus un nou tip de produs, nu doar mecanic ci electromecanic,
modularizând spectaculos construcția de mașini. Dispozitivele electromecanice sunt
compuse dintr-o parte mecanică și una electrică – de obicei programabilă. De
asemenea, apar noi platforme software mult mai interactive cu operatorul: SolidWorks,
SolidEDGE, etc.
Începutul anilor 2000 marchează extiderea ofertei de management al datelor despre
produs. Înseamnă, de asemenea, definirea conceptului PLM (Product Lifecycle
Management – „Managementul Ciclului de viață al Produsului”). Conform conceptului
PLM, se extinde managementul datelor privind produsul de la nivelul proiectării
produsului la nivelul fabricației, vânzării și suportului tehnic post vânzare. Oferta de
software PLM s-a extins, cele mai cunoscute aplicații sunt furnizate de Dassault
Sistèmes și de Siemens PLM Software. Practic, oferta celor două companii are un
conținut similar:
software pentru proiectare (CAD/CAM/CAE): Catia, respectiv Siemens NX;
software pentru pregătirea fabricației: Delmia, respectiv Tecnomatix;
proiectarea liniei de fabricație – inclusiv gestiunea programelor de comandă
numerică;
proiectarea liniei de asamblare – cu crearea de specificații de asamblare
manuală sau robotizată, construcția de dispozitive de transport, sudură,
vopsire;
programarea roboților pentru transfer sau asamblare.
1.4. Fabricaţia digitală a produselor Astăzi, semnificația fabricației digitale se păstrează așa cum a fost prezentată anterior.
Deosebirile majore constau în cantitatea de date memorate pentru un reper sau pentru
starea liniei, care permite realizarea prototipului virtual pentru diferite aplicații:
controlul accesului este o funcție necesară atât în varianta tradițională a
fabricației cât și în cea digitală;
orice sistem PLM are o funcție de stocare organizată;
datele stocate pot fi specifice sistemului CAD sau, dimpotrivă, sunt
independente de sistemul CAD (3D Live – la Dassault Sistèmes, respectiv JT
– la Siemens PLM Software);
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 8 din 14 Note de curs
mașinile dintr-o linie de fabricație sunt programate folosind aplicații
specializate. Transferul programelor poate fi online – fără a opri linia de
fabricație. Linia poate executa diferite produse, această facilitate fiind specifică
fabricației de masă;
programarea liniei se poate face utilizând software pentru roboți, respectiv
medii de programare CAD/CAM pentru crearea programelor de comandă
numerică.
a)
b)
c)
d)
Fig.1.3 Modulul CAM în a) CATIA, b) PTC Creo, c) NX, d) SolidWorks CAM
Pe piață exista o multitudine de aplicații CAD, ele deferenţiindu-se în funcție de
domeniul în care sunt specializate sau prin faptul că pot lucra în mai multe ramuri ale
industriei (fig.1.3). Din prima categorie fac parte programe precum Solid Works, Solid
Edge, Inventor, ele fiind considerate programe din categoria de mijloc, cu o integrare
medie a modulelor și specializate mai mult în direcția concepției, verificării și fabricării
modelului 3D. Softurile din cea de a doua categorie integrează în aceeași interfață mai
multe domenii din ciclul de viață al produsului (concepție, fabricație, simulare,
managementul documentației, managementul resurselor, etc.); de asemenea au
funcțiuni avansate de modelare a suprafețelor și o bună integrare în aplicații PLM.
Practic, se pot folosi în orice domeniu al industriei, indiferent de gradul de complexitate
al produselor concepute.
2. SOLIDWORKS CAM – prezentare generală SOLIDWORKS (denumit în continuare SW) este un soft complet integrat CAD/CAE,
de ultimă generație, produs de compania Dassault Sistèmes. Funcțiile CAD se
adresează proiectării 3D a reperelor, iar funcțiile CAE furnizează instrumente pentru
simularea comportării produsului virtual în diverse condiții de mediu și de funcționare
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 9 din 14 Note de curs
prin utilizarea analizei cu elemente finite. SW CAM este, la rândul său, un software de
tip modul add-in pentru platforma SolidWorks și reprezintă un program de fabricare
virtuală ce se bazează pe caracteristici 3D parametrice. SW CAM este creat de
CAMWorks pentru înlesnirea programării mașinilor unelte cu comandă numerică
(CNC) pe baza modelului 3D generat în modulul CAD.
O caracteristică unică a lui SW CAM este utilizarea tehnologiei AFR (automatic
feature recognition) care permite recunoașterea automată a caracteristicilor modelelor
3D realizate anterior în SW. Prin această tehnologie se pot recunoaște caracteristicile
prelucrabile ale modelelor solide salvate într-un format nativ sau neutru, cum ar fi:
găuri, canale, buzunare sau protuberanțe pentru operații de frezare sau profiluri
radiale exterioare sau interioare, suprafețe frontale, degajări sau debitări pentru
operații de strunjire.
Toate aceste module sunt integrate în aceeași interfață și nu este nevoie de alte
aplicații sau module externe pentru definitivarea ciclului de viață al produsului. Un alt
mare avantaj este păstrarea unității datelor, orice modificare a acestora se va reflecta
imediat la toate nivelurile proiectului.
De exemplu dacă se realizează o modificare în modelul 3D aceasta se va regăsi
imediat și în modulul CAM, rezultând noi traiectorii pentru mașina de prelucrat sau în
modulul de simulare, unde vom avea o analiză corespunzătoare noului produs, fără a
fi nevoie intervenția utilizatorului. Este încurajată și ingineria concurentă, astfel,
imediat după etapa de modelare, specialiștii CAM sau CAE pot începe simultan
propriile activități, orice modificare a modelului de bază ducând imediat la actualizarea
acestora.
SW CAM 2019-2020 beneficiază de o interfață ușor de utilizat, proiectată în cooperare
cu o companie de design. Deși simplu de folosit, această interfață permite folosirea
unor funcții avansate, atunci când este nevoie, prin modularizare și personalizare. Pe
lângă personalizarea obișnuită a barelor de instrumente, SW CAM 2019-2020 poate
fi adaptat cerințelor utilizatorilor și prin utilizarea diferitelor roluri.
De asemenea, SW CAM 2019-2020 poate coopera cu alte programe de proiectare,
acesta putând deschide și salva fișiere create în alte sisteme CAD, precum și fișiere
de transfer neutre (iges, step, parasolid, dxf/dwg etc.). De asemenea legăturile cu
aceste fișiere pot rămâne asociative, dacă fișierele importate se vor fi modificat în
softurile native, SW CAM 2019-2020 va observa acest lucru și își va actualiza propriile
fișiere importate.
O altă caracteristică specifică este baza de date tehnologică, denumită TechDBTM,
care asigură abilitatea de a păstra strategii de prelucrare operație cu operație, după
care poate reutiliza aceste strategii pentru a facilita generarea de traiectorii ale
sculelor. Mai mult, TechDBTM este o bază de date auto generatoare, care conține
informații despre sculele și parametri de prelucrare utilizate de operator. De
asemenea, conține informații despre sculele deținute în magazie și poate fi
particularizată pentru a asigura îndeplinirea cerințelor utilizatorului.
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 10 din 14 Note de curs
2.1. Prelucrarea virtuală Acest tip de prelucrare reprezintă o tehnologie bazată pe simulare care prezintă
inginerilor posibilitatea de a defini, simula și vizualiza operații de prelucrare într-un
mediu virtual utilizând instrumente din fabricația asistată de calculator cum ar fi SW
CAM. Activitatea într-un mediu virtual prezintă avantaje prin facilitatea modificărilor,
detectarea erorilor, corectarea eventualelor greșeli, dar și înțelegerea operațiilor de
prelucrare prin vizualizare simulărilor acestora. Odată finalizate, traiectoriile sculelor
pot fi convertite în coduri G și încărcate sau transmise mașinilor cu comandă numerică
din fabrică sau ateliere pentru a se obține reperele fizice.
Procesul general de utilizare al SW CAM pentru realizarea simulărilor de prelucrare
este prezentat în fig.1.4 și este compus din câteva etape. Trebuie remarcat că înaintea
extragerii operațiilor prelucrabile, utilizatorul trebuie să selecteze mașina CNC, o
magazie de scule, post procesorul potrivit și să genereze un semifabricat.
Modelarea piesei finite • crearea unui model solid, reper sau ansamblu în SW
Alegerea mașinii unelte
• alegerea unei mașini unelte (strung sau mașină de frezat) potrivite tipului de prelucrare intenționat, unei magazii de scule, unui post procesor potrivit, unei sistem de coordonate de referință;
• crearea semifabricatului, incluzând forma inițială, mărimea și tipul de material
Extragerea sau realizarea operațiilor
prelucrabile
• utilizarea AFR pentru extragerea operațiilor prelucrabile detectate în modelul solid (găuri, buzunare, protuberanță, degajări, etc.) sau crearea manuală a acestora
Generarea planului de operații
• generarea planului de operații, incluzând strategii specifice de prelucrare, scule așchietoare și parametri de prelucrare, cum ar fi: viteza de avans, viteza axului principal, adâncimea de așchiere, suprapunerea trecerilor
Generarea traiectoriilor sculelor
• SW CAM generează traiectoriile sculelor așchietoare
Simularea prelucrării • simularea operațiilor de prelucrare sau trecerea prin fiecare
operație în parte;
• înregistrarea timpilor de prelucrare
Post procesarea operațiilor
• convertirea traiectoriilor sculelor în cod G
• verificarea codului G
Fig.1.4 Crearea simulării procesului de prelucrare utilizând SW CAM
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 11 din 14 Note de curs
SW CAM 2019-2020 prezintă capabilități de frezare pe 2½ axe (sau 2,5 axe). De
asemenea se poate realiza și programare pe 2½ + 2 axe, unde axa a 4-a și a 5-a sunt
utilizate doar pentru poziționare. Acestea nu se mișcă odată ce au fost poziționate și
toate operațiile ulterioare sunt doar pe 2½ axe. Pentru programarea pe 3 sau mai
multe axe, utilizatorul trebuie să opereze un modul CAM extern de tipul CAMWorks,
HSMWorks sau Mastercam.
Așadar, modulele de prelucrare incluse în SW CAM 2019-2020 suportă frezare pe 2½
axe și strunjire pe 2 axe, după cum urmează:
• frezarea pe 2½ axe (degroșare & finisare pt. filetare, frezare frontală, găurire,
alezare, tarodare), a caracteristicilor prismatice ale corpurilor solide;
• strunjirea pe 2 axe (degroșare & finisare pt. degajare, filetare, debitare,
găurire, alezare, tarodare), a pieselor de revoluție.
Toate aceste capabilități ale SW CAM 2019-2020 sunt discutate și prezentate în acest
curs de Fabricare Asistată de Calculator utilizându-se exemple simple, dar practice.
Suplimentar, SW CAM 2019-2020 poate realiza prelucrări ale pieselor multiple pe
aceeași prindere. Piesele sunt asamblate în SW, incluzând aici piese, semifabricate,
cleme, sisteme de fixare și masă rotativă, într-un mediu virtual care reprezintă cu
precizie o prindere pe o mașină unealtă din fabrică sau atelier. Desigur, o astfel de
situație vă fi prezentată ulterior în curs.
2.2. Interfața utilizatorului Designul general al interfeței SW CAM (fig.1.5) prezintă zona grafică, ferestre,
butoane, meniuri, casete de dialog, în mod identic cu SW CAD (mediul de modelare
al SW). Utilizatorii de SW ar trebui să găsească nu întâmpine niciun fel de problemă
în utilizarea SW CAM.
După cum este prezentă în fig. 1.5, fereastra principală a SW CAM conține meniuri
desfășurabile, butoane de comandă, zona grafică și fereastra Feature Manager. Un
exercițiu util pentru novici în utilizarea SW CAM ar fi aducerea unui model solid în
fereastra principală și explorarea numeroaselor capabilități, dar și obișnuirea cu
butoanele, modul de selectare, comenzile și opțiunile programului.
În zona grafică sunt prezentate fie modelul solid, fie simularea operațiilor pe modelul
solid pe care se lucrează. Meniurile desfășurabile dețin funcțiile de bază pentru
modelarea corpurilor solide în SW și funcții de prelucrare în SW CAM. Butoanele de
comandă din filele SW CAM deasupra zonei grafice oferă toate funcțiile necesare
pentru crearea sau modificarea operațiilor de prelucrare virtuale într-o ordine generală.
Butoanele importante includ Extract Machinable Features (extragerea
caracteristicilor prelucrabile), Generate Operation Plan (generarea planului de
operații), Generate Toolpath (generarea traiectoriilor sculelor așchietoare), Simulate
Toolpath (simularea traiectoriilor sculelor așchietoare).
Când se deplasează cursorul pe aceste butoane, va apărea un scurt mesaj care
descrie succint funcția respectivului buton. Unele dintre cele mai frecvent utilizate
butoane din SW CAM și funcțiile acestora sunt rezumate în tabelul 1.1.
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 12 din 14 Note de curs
Fig. 1.5 Interfața utilizatorului în SW CAM
Tabel 1.1 Cele mai des utilizate butoane de comandă din SW CAM
Simbol Denumire Funcție
Definirea mașinii unelte
Permite utilizatorului să definească mașina unealtă pe care piesa urmează să fie prelucrată (mașină de frezat în 3 axe, strung longitudinal, etc.).
Definirea sistemului de coordonate
Permite utilizatorului să definească un sistem de coordonate și să-l atribuie mașinii unelte active ca fiind sistemul de coordonate fix.
Administrarea
semifabricatului
Permite utilizatorului să definească un semifabricat pornind de la un volum paralelipipedic delimitat, o schiță extrudată sau un fișier STL.
Configurarea poziției
de prelucrare
Permite utilizatorului să creeze configurarea poziției de prelucrare prin (1) orientarea sculelor așchietoare v orientarea avansului, (2) inițierea codului G, (3) stabilirea mișcării sculelor așchietoare pe direcția X.
Extragerea caracteristicilor
prelucrabile
Inițiază recunoașterea automată a caracteristicilor piesei (AFR), pentru a extrage caracteristicile solide care corespund cu cele prelucrabile definite în baza de date (TechDBTM). Tipurile de caracteristici prelucrabile definite pentru operația de frezare sunt diferite față de cele ale operației de strunjire. SW CAM determină tipul de caracteristici prelucrabile în funcție de mașina unealtă selectată. Caracteristicile prelucrabile extrase sunt listate în fereastra Feature Manager, în pagina
Feature Tree
Generarea planului de operații
Generează automat planul de operații pentru caracteristica prelucrabilă selectată. Aceste planuri de operații și parametri asociați acestora sunt generate pe baza regulilor definite în baza de date. O operație conține informații despre modalitatea în care caracteristicile solide trebuie prelucrate. Operațiile generate sunt listate în
fereastra FM, în pagina Operation Tree
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 13 din 14 Note de curs
Generarea traiectoriei sculelor
așchietoare
Creează traiectorii ale sculelor așchietoare pentru planurile de operații selectate și le afișează pe piesa prelucrată. O traiectorie a sculei așchietoare este de fapt un cumul de entități (linii, cercuri, arce de cerc, etc.) create de o operație de prelucrare care definește traseul pe care scula așchietoare îl va urmări.
Simularea prelucrărilor
Oferă posibilitatea de verificare prin vizualizarea procesului de prelucrare a piesei simulându-se mișcările sculei așchietoare și înlăturarea de material.
Trecerea prin fiecare operație
Permite utilizatorului să vizualizeze traiectoria sculei așchietoare fie pentru câte o operație, un număr de operații sau pentru toate operațiile.
Reținerea fișierului
CL
Permite utilizatorului să salveze operația curentă cu tot cu parametri asociați în baza de date sub forma localizării sculei (CL – cutter location), pentru utilizarea ulterioară a acesteia.
Post procesare
Traduce informațiile cu privire la traiectoria sculei așchietoare și orientarea acesteia în limbaj G-code pentru un anumit controller a mașinilor unelte cu comandă numerică.
Deasupra ferestrei Feature Manager (FM), există patru file (pagini) de caracterizare
care sunt extrem de relevante pentru deprinderea SW CAM:
• FM Design Tree (fila din extrema stângă) – afișează istoricul operațiilor de
modelare a reperului ce urmează a fi prelucrat, celelalte piese (dacă este cazul)
– fig.1.6;
• SolidWorks CAM Feature Tree (a treia filă din dreapta) – afișează
caracteristicile prelucrabile extrase sau create interactiv pe modelul solid –
fig.1.7. Lista arborescentă prezintă inițial doar Configurations, Machine, Stock
Manager, Coordinate System, Recycle Bin. Secțiunea Machine indică mașina
unealtă activă în momentul prelucrării. Va fi necesară o alegere corectă a
mașinii unelte înaintea prelucrării piesei. Dacă se dă click pe oricare
caracteristică prelucrabilă a piesei, programul evidențiază în zona grafică
respectiva caracteristică (ex.: dacă se dă un click pe Irregular Pocket 1 [Rough
Finish], în zona grafică se va evidenția schița buzunarului de pe piesa
prelucrată. De asemenea, simbolul apare în zona grafică indicând direcția
avansului sau poziția axei sculei.
• SolidWorks CAM Operation Tree (a doua filă din dreapta) – afișează
operațiile de prelucrare pentru caracteristicile prelucrabile corespunzătoare –
fig.1.8. După selectarea comenzii Generate Operation Plan, lista arborescentă
prezintă operațiile de prelucrare corespunzătoare caracteristicilor prelucrabile
din piesa de prelucrat. Similar cu SW, printr-un click dreapta pe o operație de
prelucrare din lista arborescentă va afișa o lisă de opțiuni, din care se pot alege
diverse variante pentru a modifica sau ajusta operațiile (viteza de avans, viteza
axului principal, etc.). Prin selectarea oricărei operații după apăsarea butonului
Generate Toolpath vor fi afișate traiectoriile corespunzătoare în zona grafică pe
piesa de prelucrat.
Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – MASTER
Pagina 14 din 14 Note de curs
• SolidWorks CAM Tools Tree (fila din extrema dreaptă) – afișează sculele
disponibile din magazie, alese pentru diferitele prelucrări – fig.1.9.
Fig.1.6 Caracteristicile solide ale reperului (istoricul operațiilor de
modelare) din fila FM Design Tree
Fig.1.7 Extragerea caracteristicilor prelucrabile listate în fila SW CAM Feature Tree
Fig.1.8 Operațiile de prelucrare listate în fila
SW CAM Operation Tree Fig.1.9 Sculele utilizate pentru operațiile de prelucrare listate în fila SW CAM Tools Tree
BIBLIOGRAFIE
1. K.H. Chang, Machining Simulation using SolidWorks CAM, SDC Publication,
2019, ISBN-13: 978-1-63057-293-8
2. Dassault Systemes SolidWorks Corporation, SolidWorks CAM Professional
Technical Support Manual, DSSC Publication, 2018, PMT1966-ENG
3. SolidWorks CAM Online Help – Mill
4. M.Isop, E.Oprea, D.Boriceanu, Realizarea fabricației digitale a produselor
folosind prototipul virtual, Ed. Qual Media, 2010, ISBN: 978-606-8154-07-7