Aplicaţii Autodesk CAM 2015 (II)

Prin achiziţia companiei HSMWorks, Autodesk a avut în vedere intrarea pe piaţa CAM cu o tehnologie modernă şi proaspătă, dezvoltată să profite de cele mai importante schimbări suferite în domeniul hardware în ultimul deceniu: apariţia procesoarelor ce rulează cod pe 64 bit, execuţie a codului multi-procesor (pe fiecare core - unitate centrală - al procesorului), multi-thread (procesare pe fire de execuţie multiple), scopul final fiind scăderea dramatică a timpilor de generare şi de post-procesare a traseelor sculelor în cazul reperelor cu configuraţii geometrice complexe.

În paralel cu această extraordinară optimizare a timpilor de calcul, Autodesk a decis să îşi facă debutul prin lansarea pe piaţă a unui software special dezvoltat, astfel încât utilizatorul să se concentreze exclusiv asupra scopului şi nu asupra modului în care acesta se utilizează, fluxul de lucru fiind structurat şi simplificat la minimum, în stilul binecunoscutului design nordic funcţional. Trebuie reţinut, din acest punct de vedere, că, în ciuda diverselor presiuni, echipa de dezvoltare de la Autodesk CAM adaugă foarte rar butoane în plus, numărul şi dispunerea acestora, în interfaţa de lucru cu utilizatorul, fiind minuţios evaluată.

Un alt aspect important care s-a avut în vedere la momentul achiziţiei a fost portabilitatatea acestei tehnologii pe alte platforme CAD. HSMWorks este prima Tehnologie CAM reală multiplatformă, ce rulează ca tehnologie integrată atât sub cele mai importante aplicaţii desktop SolidWorks şi Inventor, cât şi pentru cele în cloud, mă refer aici la Fusion 360. Crearea acestei unice tehnologii software multiplaformă CAM este meritul companiei Autodesk, care a avut viziunea inovatoare de a ordona acest segment extreme de divers printr-o interfaţă, printr-un flux de lucru şi prin funcţii de simulare/post-procesare identice, în toate mediile de proiectare asistată (CAD) în care a fost implementată.

Noutăţi HSMWorks 2015

Lansat la nici 2 săptămâni de la apariţia oficială a noii versiuni SolidWorks 2015, HSMWorks 2015 confirmă, încă odată, intenţia Autodesk de a continua dezvoltarea modulului CAM sub SolidWorks, dealtfel cel mai avansat raportat la implementările curente sub Inventor şi Fusion 360. În acest articol, precum şi în următoarele, vom încerca să trecem în revistă principalele noutăţi introduse, cu explicaţii detaliate, acolo unde se impune.

Principalele noi caracteristici includ:

• Suport pentru SolidWorks 2015;
• Suport pentru noile staţii de lucru dotate cu procesoare Intel Xeon E5 v3;
• Un nou motor geometric pentru calculul strategiei de degroşare adaptivă;
• Îmbunătăţiri aduse modulului de strunjire 2D;
• Îmbunătăţirea funcţiilor de simulare solidă / wireframe;
• Îmbunătăţirea dialogului de găurire asistată (Drill Wizard).

Degroşarea adaptivă (Adaptive Clearing) V2.0

Scurt istoric

Degroşarea adaptivă – adaptive clearing – în termenii originali, este o strategie de degroşare ce permite îndepărtarea unei cantităţi semnificative de material într-un mod foarte eficient, adică într-un timp scurt şi cu o uzură minimă a sculelor. Strategia, în sine, este unică, deoarece aceasta garantează o încărcare constantă a sculei pe toată durata ciclului de degroşare, freza putând îndepărta material la adâncimi şi cu viteze crescute de aşchiere.

Strict cronologic vorbind, dezvoltarea acestei strategii speciale îşi are originea în anul 2001, atunci când o echipă a companiei Cimco a decis crearea motorului geometric (kernel-ului) actualei tehnlogii HSMWorks.

De-a lungul timpului, prin utilizarea acestei strategii, s-a constatat o reducere, în medie cu 40%, a timpului dedicate degroşării reperelor, coroborată cu scăderea la jumătate a uzurii sculelor, anulându-se, practic, posibilitatea ruperii acestora!

Figura 1

Mod de generare

Una din problemele constante ale atelierelor care au în dotare maşini-unelte CNC şi care execută repere prin operaţii de frezare comandate numeric constă în utilizarea acestora la parametri situaţi sub valorile optime permise, mă refer aici, în principal, la cele care definesc viteza de avans şi adâncimea de aşchiere.

Aproape invariabil, motivul pentru care se utilizează viteze de avans scăzute şi/sau adâncimi de aşchiere minimale îl constituie, fără îndoială, ruperea sculelor. Fenomenul de rupere a sculelor apare, de cele mai multe ori, în următoarele situaţii: la angajarea sculei în material sau în momentul în care scula ajunge să prelucreze în zonele care necesită schimbări bruşte de direcţie ale suportului portsculă al maşinii-unelte CNC (colţuri sau insule). O situaţie tipică o constituie cazul ilustrat în figura 1,  unde aplicaţiile CAM obişnuite generează un traseu de sculă în planul de lucru curent, cu pas de angajare lateral (over­step) constant. Deşi problemele, cum spuneam, pot apare doar în momente fixe, la angajările în material şi la colţuri, software-ul aplică aceleaşi valori pentru viteza de avans şi pentru adâncimea de aşchiere raportate la întreaga geometrie a reperelui, pe tot parcursul operaţiei. Cu alte cuvinte, soft­ware-ul este direct responsabil de eventualele ruperi ale sculelor!

Figura 2

Trebuie reţinut aici un alt aspect deosebit de impor­tant în timpul prelucrării: volumul de material ce trebuie îndepărtat variază în funcţie de încărcarea sculei de la un minim la diametrul maxim al frezei, la prelucrarea colţurilor. Dacă, de exemplu, în zona centrală, procentul de încărcare al frezei, în funcţie de pasul lateral, este de cel mult 50%, în colţuri acesta ajunge la 100% din diametrul frezei! (figura 2) Tocmai această variaţie bruscă de volum raportată la procentul încărcării frezei, în funcţie de diametru, constituie unul dintre cele mai frecvente cauze care provoacă ruperea sculelor. Rezolvarea acestei probleme în cazul aplicaţiilor CAM neoptimizate constă tocmai în reducerea vitezei de avans şi a adâncimii de aşchiere, care, din păcate, are efect pe toată durata operaţiei de degroşare în cauză şi, deci, conduce la creşterea nepermisă a duratei acesteia.

Figura 3

Strategia de degroşare adaptivă HSMWorks oferă o abordare complet diferită pentru calculul traseelor de sculă: în loc de a specifica o valoare constantă a pasului lateral de anga­jare, strategia permite utilizatorului să indice o valoare optimă a încărcării pe sculă optimal load (figura 3), în funcţie de care motorul geometric (kernel-ul) generează traseul în aşa fel încât această valoare să fie menţinută constantă pe parcursul întregii operaţii, ori de câte ori este posibil! (figura 4). Urmare a faptului că software-ul garantează o încărcare constantă a sculei în oricare moment al prelucrării, programatorul CAM poate creşte, prin testare, adâncimea de aşchiere până la o valoare care se poate apropia chiar de lungimea utilă maximă a frezei!

Figura 4

Drept consecinţă, folosind eficient un procent mai mare din lungimea activă a unei frezei, timpul de prelucrare per operaţie scade dramatic, fapt ce are consecinţe directe în durata de utilizare a sculei, deci a uzurii acesteia. Dacă, în cazul unor prelucrări neoptimizate, zona de uzură a frezei care intră în contact cu materialul de prelucrat nu depăşeşte 25% din valoarea lungimii active totale a acesteia, în cazul degroşării adaptive, unde procentul de utilizare a părţii active a sculei poate ajunge până la 100% , s-a constatat o reducere a uzurii cu peste 50 de procente!

Degroşarea adaptivă este extrem de eficientă în cazul prelucrărilor prin frezare a reperelor de tip poanson deoarece, la generarea traseelor de sculă, se ia în calcul forma semifabricatului inţial raportat la forma finală a reperului, deci când sensul de prelucrare se face dinspre exterior spre interiorul conturului final al acestuia.

Traseele de sculă generate cu ajutorul tehnologiei HSMWorks sunt excepţional de line, oricare angajare sau dezangajare în şi din material se produce, acolo unde este permis, pe baza unor mişcări circulare (arce de cerc) sau elicoidale (elice).

În consecinţă, sunetul produs de prelucrările generate în HMWorks sunt complet diferite de cele produse cu aplicaţii CAM neoptimizate. Dacă, în cazul traseelor generate de către HSMWorks, sunetul este constant ca amplitudine şi tonalitate pe tot parcusul unei operaţii, fapt ce confirmă, întocmai, o încărcare constantă a frezei, în celălalt caz suntele variază ca intensitate şi tonalitate. Programatorii şi operatorii maşinilor-unelte CNC, cu experienţă în domeniu, vor sesiza, cu siguranţă, acest sunet cu adevărat unic în vastul domeniu al aplicaţiilor CAM şi vor aprecia semnificaţia acestuia în termeni de uzură a sculelor şi de calitate, la final, a suprafeţelor prelucrate.

Ioan Bordei este inginer, Administrator Tangent Design