Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 1 din 13 Suport seminar nr.2

Aplicații privind prelucrarea prin frezare

1. Cerințele problemei

Să se realizeze prelucrarea reperului din fig.2.1 utilizând două tipuri de caracteristici

prelucrabile: 2.5 Axis Feature și Part Perimeter Feature. Revizuiți cele două

traiectorii generate și comparați rezultatele. Care dintre traiectorii este mai realistă ?

Identificați diferențele majore, avantajele și dezavantajele dintre cele două tipuri de

prelucrări.

Un model destinat prelucrări a fost deja creat (download - https://vladac-

uvab.webnode.ro/products/fabricatie/). După descărcarea și salvarea directorului, se

recomandă „dezarhivarea” acestuia și accesarea aplicației.

Fig.2.1 Reper de prelucrat

2. Realizarea piesei prin operația 2.5 Axis Feature

a) Verificarea unităților de măsură ale sistemului

Acesta se poate selecta sau modifica din meniul Tools > Options. În pagina

Document Properties se selectează Units. Aici, se alege MMGS (millimeter, gram,

second). Pe tot parcursul prelucrării se vor utiliza aceleași unități de măsură. Se poate

da click pe butonul OK și sistemul unităților de măsură este implementat.

b) Accesarea modulului SW CAM

Pe banda superioară de etichete din Feature Tree ar trebui să se vadă două etichete

importante și anume: SW CAM Feature Tree și SW CAM Operation Tree .

Se va crea manual o caracteristică prelucrabilă (machinable feature), după care se

vor utiliza comenzile: Generate Operation Plan , Generate Toolpath , Simulate

Toolpath , pentru a crea și revizui traiectoria sculei așchietoare.

c) Selectarea unei mașini cu comandă numerică

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 2 din 13 Suport seminar nr.2

Click pe SW CAM Feature Tree . Inițial, sistemul atribuie o mașină de frezat Mill-

inch, care este o mașină de frezat în 3 axe cu sistem imperial de unități. Se alege

opțiunea Mill – metric. Aceasta fiind mașina-unealtă care va fi utilizată pentru

prelucrare, click-dreapta pe aceasta, după care se alege Edit Definition.

În caseta de dialog Machine sunt listate câteva mașini-unelte care pot fi atribuite.

Acestea sunt listate în paginia Machine > Available Machinies (fig.2.2). De

asemenea sunt două categorii de mașini: mașini de frezat și strunguri.

Se alege o mașină din lista disponibilă și apoi click pe butonul Select.

Fig.2.2 Selectarea mașinii-unelte pentru prelucrarea reperului

Tot în această fază este necesară alegerea și unei magazii de scule. Acest lucru este

posibil din pagina Tool Crib > Available tool cribs. Magazia 2 de scule este populată

cu cele mai des utilizate tipuri de freze, așadar aceasta va fi aleasă de cele mai multe

ori (fig.2.3).

În cazul în care este necesară adăugarea unei scule noi în magazie, aceasta se poate

adăuga apăsând butonul Add Tool... și configurându-se respectiva sculă conform

cerințelor impuse de program.

Următorul pas este de a alege un post procesor care va traduce traiectoriile sculelor

așchietoare generate într-un limbaj G-code compatibil cu o mașină unealtă existentă

în fabrică sau atelier.

Click pe eticheta paginii Post Processor, după care se alege o variantă de compilator.

Aceste post procesoare sunt generice și sunt utilizate pe mașini de frezate în 3 axe

(fig.2.4). În acest caz se alege MILL\SIEMENS 840D ca post procesor de bază.

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 3 din 13 Suport seminar nr.2

Fig.2.3 Pagina Tool Crib din care se poate alege

sau crea o magazie de scule

Fig.2.4. Pagina Post Processor din care se

poate alege un compilator potrivit pentru mașina unealtă din fabrică sau atelier

Fig.2.5 Pagina Setup unde se definește

amplasamentul general al prelucrării

Următorul pas de urmat este definirea amplasamentului general. Astfel, click pe eticheta Setup din aceeași casetă de dialog, după care se apasă butonul Define (fig.2.5). Din lista desfășurabilă Method se alege SW Coordinate System, ceea ce va aduce în lista Available Coordinate Systems, sistemul creat la modelarea reperului de prelucrat (RCS_1). În SW CAM, ceea ce se numește Fixture Coordinate System definește „punctul zero” sau originea mașinii unelte. Pentru unele condiții de prelucrare, definirea acestui punct este opțional. Totuși, ca măsură de siguranță, este recomandată definirea originii mașinii unelte.

Click pe butonul OK pentru a reține toate proprietățile introduse sau modificate în

caseta de dialog Machine.

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 4 din 13 Suport seminar nr.2

d) Crearea semifabricatului

Din SW CAM Feature Tree click-dreapta pe Stock Manager, după care se alege

Edit Definition (fig.2.6). După apariția paginii de editare se stabilește materialul de

realizare a semifabricatului din lista desfășurabilă Material (oțelul12L15), apoi se

introduc mărimile necesare volumului de încadrare totală a piesei finite.

Fig.2.6 Editarea semifabricatului

Dacă este nevoie se suplimentează cu o mărime de adaos de prelucrare. De cele mai multe ori se introduce un material de adaos de prelucrare pentru că semifabricatele sunt după prefabricate standard, care nu se potrivesc întotdeauna cu reperele de prelucrat. Se acceptă semifabricatul creat și se apasă butonul

din colțul stânga sus. Semifabricatul rectangular ar trebui să arate ca cel din fig.2.7

Fig.2.7 Editarea semifabricatului utilizat pentru prelucrare.

Se menționează faptul că semifabricatul a fost generat prin metoda Bounding Box –

volum prismatic cuprinzător;

e) Caracterizarea reperului de prelucrat

Deoarece conturul unei piese nu face parte din caracteristicile prelucrabile

recunoscute automat de SW CAM, aceasta se va genera manual. Primul pas este de

a crea amplasamentul general al piesei de prelucrat după care introducerea unei

caracteristici pentru 2 ½ axe.

Click dreapta pe Stock Manager, după care se alege Mill Part Setup. Caseta de

dialog Mill Setup apare cu Front Plane preselectat în zona Entity. De asemenea, în

zona grafică apare simbolul care indică direcția de orientare a sculei sau direcția

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 5 din 13 Suport seminar nr.2

avansului. În acest caz, se schimbă sensul orientării sculei prin apăsarea butonului

după care se apasă butonul .

Se definește caracteristica prelucrabilă după cum urmează:

• Click-dreapta pe Machine Setup 1 și se selectează 2.5 Axis Feature;

• În zona Type se alege Boss, iar din zona Available Sketches se va alege

Sketch1, după care click pe butonul Next pentru a defini condiția de

finalizare (fig.2.8);

• În zona Strategy se alege Finish, după care se introduce 10 mm în caseta

editabilă din zona End condition – Direction 1 (fig.2.9), apoi se apasă

Fig.2.8 Caseta de dialog 2.5 Axis Feature

Fig.2.9 Condițiile de finisare a operației

O entitate Irregular Boss 1 (colorată în magenta) apare listată acum în SW CAM

Feature Tree , culoarea indicând faptul că această operație nu este definitivată.

f) Generarea planului de operații și a traiectoriei sculei

Click-dreapta pe Irregular Boss 1 și se alege Generate Operation Plan sau click pe

butonul cu același nume din bara de comenzi. Va apărea o nouă entitate Contour

Mill, în SW CAM Operation Tree (fig.2.10).

Click-dreapta pe Irregular Mill 1 și se selectează Generate Toolpath. SW CAM va

genera o traiectorie pentru frezarea pe contur (fig.2.11). De reținut faptul că scula

utilizată prelucrează de-a lungul profilului piesei prin două treceri, lucru stabilit automat

de SW CAM.

g) Definirea originii amplasamentului piesei

Traiectoria generată anterior conține o origine a piesei, presupusă în mod automat de

sistem în colțul din stânga față a piesei. Această origine coincide cu sistemul de

coordonate al mașinii.

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 6 din 13 Suport seminar nr.2

Pentru a face să dispară acest sistem de coordonate, click-dreapta pe entitatea

RCS_1 (denumire dată pentru acestă aplicație) din Feature Manager Design Tree

, după care se alege Hide .

Fig.2.10 Operația de prelucrare adăugată în

lista de operații

Fig.2.11 Traiectoria sculei așchietoare generate

de SW CAM

Fig.2.12 Pagina Origin din caseta de dialog Part

Setup Parameters

După cum s-a menționat anterior, originea amplasamentului piesei definește punctul de la care codul G începe a fi generat, după ce traiectoria sculelor a fost finalizată. O origine definită într-un colț al piesei, nu este tot timpul cea mai bună variantă. Fizic, este de dorit ca această origine să fie într-un colț al semifabricatului, care să fie ușor de selectat și accesibil pentru scule. Click-dreapta pe Mill Part Setup din SW

CAM Operation Tree , după care se alege Edit Definition.

În caseta de dialog Part Setup Parameters (fig.2.12), se apasă pe eticheta Origin,

după care se marchează butonul Stock Vertex și se alege punctul din colțul stânga

față de pe suprafața frontală conform figurii. Click pe butonul OK pentru confirmarea

și reținerea schimbărilor realizate.

Se confirmă mesajul de atenționare, iar traiectoria sculei va fi regenerată în

conformitate cu noua origine stabilită.

h) Verificarea traiectoriei sculei așchietoare

În continuare se va schimba freza utilizată cu una mai mare. De asemenea să va

modifica și adâncimea de prelucrare.

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 7 din 13 Suport seminar nr.2

• Click-dreapta pe Contour Mill, din SW CAM Operation Tree , după care se

alege Edit Definition. În caseta de dialog Operation Parameters se alege

apasă pe eticheta Tool (fig.2.13).

• Click pe eticheta Tool Crib și se selectează a patra freză din listă (fig.2.14),

după care se apasă butonul OK.

Fig.2.13 Pagina Mill Tool din caseta de

dialog Operation Parameters

Fig.2.14 Selectarea unei scule din lista disponibilă în

magazia de scule (Tool Crib)

Se confirmă caseta de atenționare, apăsând pe butonul Yes.

Click pe eticheta Contour din caseta de dialog Operation Parameters. Din grupul de

parametri Depth click pe butonul pentru a de selecta valorile implicite atât pentru

First cut amt. cât și pentru Max cut amt. (fig.2.15).

Fig.2.15 Definirea adâncimii de prelucrare în

pagina Contour

Fig.2.16 Avansul pe XY prezentat în pagina F/S

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 8 din 13 Suport seminar nr.2

Click pe eticheta F/S pentru a revizui parametri de prelucrare (fig.2.16). De exemplu,

XY feedrate – avansul pe XY – este ales automat din baza de date TechDBTM ca fiind

139.7 mm/min. Click pe butonul OK pentru a reține modificările făcute.

Click-dreapta pe Contour Mill, după care se alege Generate Toolpath. Traiectoria

frezei, pe conturul piesei va fi generată și va avea două treceri.

i) Simularea traiectoriei sculei așchietoare

Click-dreapta pe Contour Mill, după care se alege Simulate Toolpath . Caseta de

instrumente Toolpath Simulation va fi simulară celei prezentate în fig. 2.17.

Click pe butonul Run pentru a simula grafic traiectoria sculei prin îndepărtarea de

material. Simularea prelucrării va fi prezentată în zona grafică.

Fig.2.17 Simularea prelucrării prin comanda Simulate Toolpath

j) Post procesarea și G-code-ul

După finalizarea generării operației de prelucrare, aceasta trebuie convertită într-un

cod G, după care trebuie creat un fișier de date CL (cutter location).

Click-dreapta pe Contour Mill și se alege Post Process sau se apasă comanda

din bara de instrumente. În caseta de dialog Post Output File, se alege un director

corespunzător, se introduce o denumire, se păstrează tipul de fișier implicit, după care

se apasă butonul Save. După apăsarea acestui buton, va apărea caseta de dialog

Post Process (fig.2.18), în care se apasă butonul Play pentru a crea un fișier G-code

(*.txt).

Fig.2.18 Caseta de dialog Post Process

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 9 din 13 Suport seminar nr.2

După finalizarea postprocesării, click pe butonul Save CL File din bara de

instrumente, după care apare caseta de dialog Save As.

Pentru revizuirea timpului total de prelucrare se urmăresc câțiva pași:

Fig.2.19 Pagina Optimize din caseta de dialog

Operation Parameters

• Click-dreapta pe Contour Mill din

SW CAM Operation Tree , după care se alege Edit Definition.

• În caseta de dialog Operation Parameters (fig.2.19), se apasă pe eticheta Optimize și se urmărește zona Estimated machining time. Lungimea totală a avansului în piesă este 1000,2 mm, iar timpul necesar este de 7,547 min.

3. Realizarea piesei prin operația Part Perimeter Feature

a) Verificarea unităților de măsură ale sistemului

Acesta se poate selecta sau modifica din meniul Tools > Options. În pagina

Document Properties se selectează Units. Aici, se alege MMGS (millimeter, gram,

second). Pe tot parcursul prelucrării se vor utiliza aceleași unități de măsură. Se poate

da click pe butonul OK și sistemul unităților de măsură este implementat.

b) Selectarea unei mașini cu comandă numerică

Click pe SW CAM Feature Tree , apoi click-dreapta pe Machine [Mill-inch], după

care se alege Edit Definition.

În caseta de dialog Machine sunt listate câteva mașini-unelte care pot fi atribuite.

Acestea sunt listate în paginia Machine > Available Machinies. De asemenea sunt

două categorii de mașini: mașini de frezat și strunguri.

Se alege o mașină din lista disponibilă și apoi click pe butonul Select.

Tot în această fază este necesară alegerea și unei magazii de scule, din pagina Tool

Crib > Available tool cribs. Magazia 2 de scule este populată cu cele mai des

utilizate tipuri de freze, așadar aceasta va fi aleasă de cele mai multe ori.

Următorul pas este de a alege un post procesor care va traduce traiectoriile sculelor

așchietoare generate într-un limbaj G-code compatibil cu o mașină unealtă existentă

în fabrică sau atelier.

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 10 din 13 Suport seminar nr.2

Click pe eticheta paginii Post Processor, după care se alege o variantă de compilator.

Aceste post procesoare sunt generice și sunt utilizate pe mașini de frezate în 3 axe.

În acest caz se alege MILL\SIEMENS 840D ca post procesor de bază.

Următorul pas de urmat este definirea amplasamentului general. Astfel, click pe

eticheta Setup din aceeași casetă de dialog, după care se apasă butonul Define.

Din lista desfășurabilă Method se alege SW Coordinate System, ceea ce va aduce

în lista Available Coordinate Systems, sistemul creat la modelarea reperului de

prelucrat (Coordinate System_1).

Click pe butonul OK pentru a reține toate proprietățile introduse sau modificate în

caseta de dialog Machine.

c) Crearea semifabricatului

Din SW CAM Feature Tree click-dreapta pe Stock Manager, după care se alege

Edit Definition. După apariția paginii de editare se stabilește materialul de realizare

a semifabricatului din lista desfășurabilă Material (oțelul12L15), apoi se introduc

mărimile necesare volumului de încadrare totală a piesei finite.

De cele mai multe ori se introduce un material de adaos de prelucrare pentru că

semifabricatele sunt după prefabricate standard, care nu se potrivesc întotdeauna cu

reperele de prelucrat.

Se acceptă semifabricatul creat și se apasă butonul din colțul stânga sus.

Se menționează faptul că semifabricatul a fost generat prin metoda Bounding Box –

volum prismatic cuprinzător;

d) Caracterizarea reperului de prelucrat

Deoarece conturul unei piese nu face parte din caracteristicile prelucrabile

recunoscute automat de SW CAM, aceasta se va genera manual. Primul pas este de

a crea amplasamentul general al piesei de prelucrat după care introducerea unei

caracteristici pentru 2 ½ axe.

Click dreapta pe Stock Manager, după care se alege Mill Part Setup. Caseta de

dialog Mill Setup apare cu Front Plane preselectat în zona Entity. De asemenea, în

zona grafică apare simbolul care indică direcția de orientare a sculei sau direcția

avansului. În acest caz, se schimbă sensul orientării sculei prin apăsarea butonului

după care se apasă butonul .

Se definește caracteristica prelucrabilă după cum urmează:

• Click-dreapta pe Machine Setup 1 și se selectează Part Perimeter Feature;

• În zona Feature Type se alege Boss, iar din zona Feature Strategy se va

alege Finish, după care din zona End Condition se va defini condiția de

finalizare (fig.2.20). Caracteristicile operației de prelucrare din baza de date

TechDBTM sunt prezentate în fig. 2.21.

• Din lista desfășurabilă se selectează Bottom of the part, după care se

introduce mărimea 0 în caseta editabilă, apoi se apasă

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 11 din 13 Suport seminar nr.2

Fig.2.20 Caseta de dialog New perimeter

feature

Fig.2.21 Condițiile de prelucrare a operației

conform TechDBTM

O entitate Perimeter Boss 1 [Finish] (colorată în magenta) apare listată acum în SW

CAM Feature Tree , culoarea indicând faptul că această operație nu este

definitivată.

e) Generarea planului de operații și a traiectoriei sculei

Click-dreapta pe Perimeter Boss 1 [Finish] și se alege Generate Operation Plan

(fig.2.22) sau click pe butonul cu același nume din bara de comenzi. Va apărea o nouă

entitate Contour Mill1, în SW CAM Operation Tree .

Click-dreapta pe Contour Mill1 și se selectează Generate Toolpath. SW CAM va

genera o traiectorie pentru frezarea pe contur (fig.2.23). De reținut faptul că scula

utilizată prelucrează de-a lungul profilului piesei prin trei treceri, lucru stabilit automat

de SW CAM.

Fig.2.22 Operația de prelucrare adăugată în

lista de operații

Fig.2.23 Traiectoria sculei așchietoare generate

de SW CAM

f) Definirea originii amplasamentului piesei

Traiectoria generată anterior conține o origine a piesei, presupusă în mod automat de

sistem în colțul din stânga față a piesei. Această origine coincide cu sistemul de

coordonate al mașinii.

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 12 din 13 Suport seminar nr.2

Pentru a face să dispară acest sistem de coordonate, click-dreapta pe entitatea

Coordinate System1 (denumire dată pentru această aplicație) din Feature Manager

Design Tree , după care se alege Hide .

Fig.2.24 Pagina Origin din caseta de dialog Part

Setup Parameters

Click-dreapta pe Mill Part Setup din SW

CAM Operation Tree , după care se alege Edit Definition. În caseta de dialog Part Setup Parameters (fig.2.24), se apasă pe eticheta Origin, după care se marchează butonul Stock Vertex și se alege punctul din colțul stânga față de pe suprafața frontală conform figurii. Click pe butonul OK pentru confirmarea și reținerea schimbărilor realizate.

Se confirmă mesajul de atenționare, iar traiectoria sculei va fi regenerată în

conformitate cu noua origine stabilită.

g) Verificarea traiectoriei sculei așchietoare

În continuare se va schimba freza utilizată cu una mai mare. De asemenea să va

modifica și adâncimea de prelucrare.

• Click-dreapta pe Contour Mill1, din SW CAM Operation Tree , după care

se alege Edit Definition. În caseta de dialog Operation Parameters se alege

apasă pe eticheta Tool;

• Click pe eticheta Tool Crib și se selectează a patra freză din listă, după care

se apasă butonul OK.

Se confirmă caseta de atenționare, apăsând pe butonul Yes.

Click pe eticheta Contour din caseta de dialog Operation Parameters. Din grupul de

parametri Depth click pe butonul pentru a de selecta valorile implicite atât pentru

First cut amt. cât și pentru Max cut amt..

Click pe eticheta F/S pentru a revizui parametri de prelucrare. De exemplu, XY

feedrate – avansul pe XY – este ales automat din baza de date TechDBTM ca fiind

139.7 mm/min. Click pe butonul OK pentru a reține modificările făcute.

Click-dreapta pe Contour Mill1, după care se alege Generate Toolpath. Traiectoria

frezei, pe conturul piesei va fi generată și va avea, din nou, două treceri.

h) Simularea traiectoriei sculei așchietoare

Click-dreapta pe Contour Mill, după care se alege Simulate Toolpath .

Universitatea „Vasile ALECSANDRI” din Bacău – Facultatea de Inginerie Fabricația Asistată de Calculator – sem. II – MASTER

Pagina 13 din 13 Suport seminar nr.2

Click pe butonul Run pentru a simula grafic traiectoria sculei prin îndepărtarea de

material. Simularea prelucrării va fi prezentată în zona grafică.

i) Post procesarea și G-code-ul

După finalizarea generării operației de prelucrare, aceasta trebuie convertită într-un

cod G, după care trebuie creat un fișier de date CL (cutter location).

Click-dreapta pe Contour Mill și se alege Post Process sau se apasă comanda

din bara de instrumente. În caseta de dialog Post Output File, se alege un director

corespunzător, se introduce o denumire, se păstrează tipul de fișier implicit, după care

se apasă butonul Save. După apăsarea acestui buton, va apărea caseta de dialog

Post Process, în care se apasă butonul Play pentru a crea un fișier G-code (*.txt).

După finalizarea postprocesării, click pe butonul Save CL File din bara de

instrumente, după care apare caseta de dialog Save As.

Pentru revizuirea timpului total de prelucrare se urmăresc câțiva pași:

Fig.2.25 Pagina Optimize din caseta de dialog

Operation Parameters

• Click-dreapta pe Contour Mill1

din SW CAM Operation Tree , după care se alege Edit Definition.

• În caseta de dialog Operation Parameters (fig.2.25), se apasă pe eticheta Optimize și se urmărește zona Estimated machining time. Lungimea totală a avansului în piesă este 1002,9 mm, iar timpul necesar este de 7,627 min.

Așadar, prin comparație, se pare că cea de-a două variantă de prelucrare, obține un timp cu foarte puțin mai mare decât operația precedentă. De asemenea, și distanța de parcurs pare a fi ceva mai mare.

Având în vedere că cele două operații dau rezultate similare, iar Part Parameter

Feature este ceva mai rapid de definit, în condițiile unei productivități de serie mijlocie

sau mare, se preferă, totuși, prima operație de tip 2.5 Axis Feature.

De exemplu, pentru un lot de 1000 de piese, utilizându-se operația 2.5 Axis Feature

se obține un timp total de prelucrare de 7547 min, iar prin utilizarea operației Part

Parameter Feature se obține un timp total de prelucrare de 7624 min., adică o

diferență echivalentă cu realizarea altor 10 piese.