1. Dezvoltarea fabricaţiei

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.



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.



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



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;



• 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.



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)



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);



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



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.



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



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.



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



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.



• 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

Documents

1. Dezvoltarea fabricaţiei