460020A Koneteknisen laskennan ja ohjelmoinnin perusteet (5,0 op) 2017 Tuotantotekniikka ja materiaalitekniikka

Transkriptio

1 460020A Koneteknisen laskennan ja ohjelmoinnin perusteet (5,0 op) 2017 Tuotantotekniikka ja materiaalitekniikka Kurssin tarkoituksena on perehtyä tietokoneavusteisessa valmistuksessa käytettäviin ohjelmistoihin (CAD/CAM). Perinteistä tenttiä ei ole. Harjoitustyön hyväksytty palautus riittää. Palautuksen yhteydessä opiskelijan on osoitettava riittävää perehtyneisyyttä asiaan: * annetut tehtävät on tehty * opiskelija osaa vastata työstä esitettyihin kysymyksiin * todistettava henkilöllisyytensä Arvosana kurssista on hyväksytty / hylätty Tavoitteet: * perehtyä CAM ohjelmien toimintaan yleisesti * perehtyä Catian, Inventoryn ja NX:n CAM osioon * tutustua koneistuksen suunnitteluprosessiin Toteutus: * ohjattua opetusta 24 tuntia (luennot ja harjoitukset) * omatoimista työskentelyä * opiskelijat tekevät itse annettujen ohjeiden mukaan Ohjattu opetus maanantaisin klo , sali TF Johdanto Konemäärittelyt, koordinaatistot Catia V5 R Autodesk Inventory HSM 6.2. Siemens NX Jyrsintäoperaatiot; säteen kompensaatio Jyrsintäoperaatiot; porausoperaatiot; piirteiden tunnistus Koneistuskokoonpanon tekeminen Sorvausprosessit Harjoitustyön jako Piirrepohjainen ohjelmointi 3.4. Kertausta, kysymyksiä, ohjattua harjoitustyön tekoa Kertausta, kysymyksiä, ohjattua harjoitustyön tekoa Harjoitustyön palautus 1

2 CAD/CAM- ohjelmistot: Laajat yleisohjelmat - monipuoliset toiminnot, suunnittelu, FEM, layout, ym. - CAM vain pieni osa - yhteensopivuus - raskaita - korkea hinta Erikoisohjelmat (CAM) - koneistuksen suunnitteluun - edullinen hinta - keveys - toiminnot suunniteltu koneistuksen ehdoilla - mahdolliset yhteensopivuusongelmat CAM- ohjelmat: Käytetään NC-ohjelmointiin - 5-akselinen koneistus - paljon laskettavia koordinaatteja - hankalia muotoja Simulointiin - törmäystarkastelut - koneistusaikojen laskentaan - kustannukset - tehokkuus - tarkistetaan saavutettu muoto 2

3 CAD/CAM Suunnittelun ja valmistuksen ohjelmoinnin yhdistäminen. (NX) (Catia) 3

4 CAM: Catia V5 R21: NX 10: v=_qfn_8jmh9y Autodesk Inventory HSM:

5 Catia Catia on suunnittelussa käytettävä 3D-mallinnusohjelmisto. Ohjelmisto on laajalti käytössä erityisesti lentokone-, auto- ja matkapuhelinteollisuudessa. CATIA V5/V6 3D -suunnitteluympäristön tuoteperhe kattaa kaikki tuotekehitysprosessin työkalut konseptisuunnittelusta tuotannon toteutukseen. Windows-määritysten mukainen käyttöliittymä helpottaa oppimista ja järjestelmän uudet toiminnallisuudet parantavat tuottavuutta. Alun CAD-ohjelmasta CATIA on kehittynyt tuotteita kolmiulotteisesti mallintavaksi suunnittelujärjestelmäksi. Laajimmillaan ohjelmisto jäljittelee ympäristön ja tuotteiden toimintaa kattavilla virtuaalisilla simulaatioilla. Tuotteista voidaan rakentaa virtuaalisesti toimivia malleja, esimerkiksi tosiaikaisesti simuloitu lentokoneen ohjaamo toimintoineen. Muita vastaavan tyyppisiä suunnitteluohjelmistoja ovat muun muassa PTC Pro/Engineer, Autodesk Inventor, Dassault Systèmesin SolidWorks, Solid Edge, NX (Siemens), sekä lähinnä Suomessa tunnettu kotimainen Cadmatic ja Vertex. Catian yleisimpiä moduuleita: Moduli (workbench) Part Design Assembly Design Generative Shape Design Drafting Sketcher Sheet Metal Design Imagine & Shape Digital Mock-Up DMU: DMU Kinematics DMU Fittings Manufacturing Toiminnot osan perusmallinnus, ns. solidimallinnus kokoonpanot pinta- ja käyrätyökalut piirustukset piirteitä määrittävät tasopiirrokset ohutlevysuunnittelu plastinen muotoilu reaaliaikaiset 3D-simulaatiot kinematiikka (liikemekanismit) kokoonpanon asennuksen liikeradat työstön ohjelmointi 5

6 NX NX on 3D-suunnitteluohjelmisto tuotekehityksen, suunnittelun ja valmistuksen tarpeisiin. Se on kehitetty yhdistämällä I-DEAS ja Unigraphics-ohjelmistojen toiminnallisuuksia. NX sisältää valikoiman työkalumoduuleita, joita voidaan ottaa käyttöön tarpeen mukaan. Integroituun kokonaisuuteen voidaan liittää osioita tuotekehitys-, suunnittelu- tai valmistusprosessin tarpeisiin. Esimerkkejä moduuleista ovat: Muotoilu Visualisointi Simulointi, testaus (mm. liikeradat, elinikä) Analyysit (mm. lujuus, värähtely, melu, lämpö, toleranssit) 2D-piirtäminen ja työkuvat Valmistettavuuden analyysit Työkalusuunnittelu Valmistuksen ohjelmointi (NC/CAM) ja konesimulointi Erillisenä lisäosana Teamcenter -tiedonhallinta (EDM-PDM-PLM) Uusimmassa NX 10-versiossa on mukana myös Synchronous-teknologia, joka antaa mahdollisuuden yhdistää piirrepohjainen ja "historiaton" mallinnustekniikka ensimmäistä kertaa maailmassa. Autodesk Inventor 2017 HSM 6

7 Autodesk Inventor 2017 HSM HSM-tekniikka on nyt myös saatava Inventoriin. Käyttöliittymä on heti tuttu ja voivat muutamassa minuutissa voi tuottaa tuottaa korkealaatuisia työstöratoja. Uudet käyttäjät hyötyvät Inventorin 2D- ja 3D-ominaisuuksista ja voivat käyttää oppimaansa myös CAM-prosessissa. Tuloksena on parempi suunnittelun laatu ja nopeammin saatava lopputulos. HSM on suunniteltu tuottamaan mahdollisimman jouheat radat ja näin voidaan lyhentää työstöaikaa ja samalla säätää konetta sekä työkaluja. Lisäksi pinnanlaatu on parempi. HSM sisältää monia uudentyyppisiä työstöratatyyppejä, kuten adaptiivinen rouhinta, joka yleensä kykenee vähentämään rouhinta-ajan neljännekseen. Työkalun kestoikä saattaa kasvaa materiaalin kovuudesta riippuen jopa kymmenkertaiseksi. HSM sisältää kaikki tavanomaiset työstömenetelmät, kuten pintojen työstön yhdensuuntaiset, profiili-, tasku-, pinnankarheuden, säteittäiset, spraailimaiset ja piirtoviimeistelyn radat, jotka ovat tuttuja useimmille CAMkäyttäjille. HSMWorks tuo näihinkin menetelmiin uutta tehoa soveltamalla juohevien ratojen periaatetta. Koneistuskokoonpano Catia V5 7

8 Koneistuskokoonpano NX10 Koneistuksen suunnitteluprosessi: * kiinnitysten suunnittelu - kiinnitysten määrä - valitaan kiinnittimet kirjastoista - mallinnetaan erikoiskiinnittimet - hyödynnetään tuotemallia kiinnitinsuunnittelussa - muodostetaan koneistusradat kiinnittimen koneistukseen * koneistuskokoonpanon mallintaminen - valitaan kiinnityksen peruselementti (paletti, pylväs jne.) - liitetään malliin kiinnitinelementit, aihio(t) ja työkappale(et) - määritellään mikä on mitä (simuloinnin luotettavuus) 8

9 Koneistuksen suunnitteluprosessi: * konemäärittelyt - määritellään ja tarkistetaan työstökonetiedot - akselisuus - liikeradat - liikealueet, kierrosnopeudet, syötöt jne. - ohjaustiedot (postprosessori) - työkalun vaihtoasema - referenssikoordinaatisto * vaiheitus - etukäteen - työstöratoja määritettäessä - työkalut, työstöjärjestys, lastuamisarvot Koneistuksen suunnitteluprosessi: * työstöratojen määritys - koneistettavat piirteet ja rajapinnat - koneistusstrategiat - montako lastua, työvarat, laskentatarkkuus jne. - työkalut - mitat ja lastuavat särmät jne. - mallinnetaan tai valitaan kirjastoista - lastuamisarvot - määritellään tai ovat valmiina kirjastotyökaluilla - lähestymis / poistumisradat - kirjastoista valmiit mallit tai määritellään erikseen - kirjastomallit nopeasti valittavissa, ei aina tehokasta - valmiita ratoja voidaan muokata 9

10 Koneistuksen suunnitteluprosessi: * ratojen simulointi - tarkistetaan työstöradat - törmäykset - muotojen oikeellisuus - koneistusaika * ohjelman kääntö NC-koodiksi - CAM-ohjelman formaatti käännetään cl-tiedostoksi - pptable tiedoston oltava oikein (Catia) - postprosessointi; cl-file käännetään NC-koodiksi - konekohtainen postprosessoriohjelma Koneistuksen suunnitteluprosessi (Catia): Määritellyt työstöradat Pptable: Postprosessoritiedot määritellylle koneelle Cl-tiedosto Työkalun keskipisteen koordinaatit ym. Postprosessori-ohjelman ajo NC-ohjelma 10

11 NC-ohjelma (Mitsui Seiki / Fanuc) % O1234( :44) N5 G90 G10 L2 P1 X Y Z (G54 B0) ( PARTNO : PART TO BE MACHINED ) ( TOOL : T5 Face Mill D 80 ) N10 T05 N15 G91 G30 Y0 Z0 M06 N20 B0 N25 T06 N30 G90 G54 G94 G00 X244.7 Y0. S199 M03 N35 G43 Z20. H05 N40 Z0. N45 G01 X184.7 F139.3 N50 X-57.5 N55 G00 Z100. ( TOOL : T6 Spot Drill D 10 ) N60 G91 G30 Y0 Z0 M06 N65 T07 %108 N10 (FILE:nestaus) N15 (MTR:Steel) N20 (THK:3.000) N25 (HPR:3800 BAR) N30 (ABR:GMA Garnet 80) N35 (ORF:0.25) N40 (TUB:0.76) N45 EXF1 = (KERF FOR WATERJET) N50 EXF2 = 250 (High pressure ABG:250 G/MIN) N55 EXF3 = 150 (Low pressure ABG:150 G/MIN) N60 EXF4 = 3800 (High pressure:3800 BAR) N65 EXF5 = 800 (Low pressure:800 BAR) N70 EXF9 = 1 (NUMBER OF ACTIVE TOOLS) N75 G71 N80 G0 X0 Y0 N85 M8 (HIGH PRESSURE) N90 (C:A) N95 G0 X0.000 Y N100 M4 N105 M6 N110 G41 N115 G1 F162 X0.000 Y N120 G1 F162 X0.000 Y N125 G1 F211 X0.000 Y N130 G1 F162 X0.000 Y N135 G1 X0.900 Y N140 G1 F211 X Y N145 G1 F162 X Y N150 G03 X Y I J N155 G03 F211 X Y I J N160 G03 X Y I J N165 G03 F162 X Y I J N170 G03 X Y I J N175 G1 X Y N180 G1 F211 X0.900 Y N185 G1 F162 X0.000 Y N190 G1 X0.000 Y N195 G1 F211 X0.000 Y N200 G1 F162 X0.000 Y NC-ohjelma (vesileikkaus) N270 G1 F211 X Y N275 G1 F162 X Y N280 G1 X Y N285 G1 F211 X Y N290 G1 F177 X Y N295 G03 X Y I J N300 G1 X Y N305 G1 F211 X Y N310 G1 F162 X Y N315 G1 X Y N320 G1 F211 X Y N325 G1 F162 X Y N330 G1 X Y N335 G1 F211 X Y N340 G1 F177 X Y N345 G03 X Y I J N350 G1 X Y N355 G1 F211 X Y N360 G1 F162 X Y N365 G1 X Y N370 G1 F211 X Y N375 G03 X Y2.735 I J N380 G03 F162 X Y2.001 I J N385 G03 X Y2.180 I J N390 G03 F211 X0.918 Y I J N395 G03 F162 X0.020 Y I J N400 G1 X0.000 Y N405 M7 N410 G4 0.5 N415 M5 N420 G4 1.0 N425 G40 G91 G0 X0.1 Y0.1 G90 N430 (C:G) N435 G0 X Y N440 M4 N445 M6 N450 G G1 F162 X Y N460 G1 F162 X Y N465 G1 F211 X Y N470 G03 X Y I J N475 G1 X Y N480 G02 X Y I J N485 G1 X Y N490 G02 X Y I J N495 G1 X5.000 Y N500 G02 X0.000 Y I5.000 J N505 G1 X0.000 Y N510 G1 F162 X0.000 Y N515 G1 X0.900 Y N520 G1 F211 X Y N525 G1 F162 X Y N530 M7 N535 G4 0.5 N540 M5 N545 G4 1.0 N550 G40 G91 G0 X0.1 Y0.1 G90 N555 (C:G) N560 G0 X Y N565 M4 N570 M6 N575 G41 N580 G1 F162 X Y N585 G1 F162 X Y N590 G1 F211 X Y N595 G03 X Y I J N600 G1 X Y N605 G02 X Y I J N610 G1 X Y N615 G02 X Y I J N620 G1 X5.000 Y N625 G02 X0.000 Y I5.000 J N630 G1 X0.000 Y

12 TYÖKIERROT Ohjauksissa on vakiotyökiertoja tietyille koneistuksille. - poraukset, kierteitykset, avarrukset jne. Kyseessä on makroaliohjelmat, jotka on sidottu määrättyihin käskyihin. Kutsun yhteydessä siirretään tarvittava tieto aliohjelmaan. Ohjauksissa on eroja siinä, miten nämä toimenpiteet toteutetaan. Esim. Fanuc: G0 X50. Y.20. (paikoitus koordinaatteihin) G81 G99 R2. Z-15. (porauskierron määritys ja sen toteutus) Y60. (paikoitus ja poraus) X150. (paikoitus ja poraus) G80 (porauskierron peruminen) TYÖKIERROT Esimerkki Heidenhain: N125 G83 P01 0 P P P04 0 P P01 = taso, josta aloitetaan kierto poran asemaan nähden (0 tai -) P02 = kokonaissyvyys (-) P03 = iskun pituus P04 = viive P05 = syöttö Poraus N126 G79 M03 12

13 TYÖKIERROT Yleisimmät työkierrot: G73 G74 G76 G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88 G89 poraus lastunkatkaisulla (drilling break chips) vasenkätinen kierteitys (reverse threading) avarrus karan pysäytyksellä ja väistöliikkeellä kierron peruutus poraus (drilling, spot drilling) poraus viiveellä (drilling dwell deley) pitkän reiän poraus (drilling deep hole) kierteitys (tapping) avarrus paluu syötöllä (boring, boring spindle stop, reaming, counter boring, counter sinking) avarrus paluu kara pysäytettynä takatasaus, sisään ja ulos kara pysäytettynä ja väistöllä (back boring) avarrus viiveellä, paluu käsisyötöllä avarrus viiveellä ja paluu syötöllä TYÖKIERROT: G99 TAI G98 z = 20 Esimerkki pitkän reiän porauksesta: G0 Z20. X10. Y10. G83 G98 R2. Z-50. Q20. z = 2 (R-taso) X80.Y53. G80 z = -18 z = -38 z =