Computergestützte Herstellung

CAD -Modell und CNC bearbeiteter Teil

Computergestützte Herstellung (NOCKEN) auch bekannt als computergestützte Modellierung oder Computergestützte Bearbeitung[1][2][3] ist die Verwendung von Software kontrollieren Werkzeugmaschinen in dem Herstellung von Arbeitsstücken.[4][5][6][7][8] Dies ist nicht die einzige Definition für CAM, aber die häufigste;[4] CAM kann sich auch auf die Verwendung eines Computers beziehen, um alle Vorgänge von a zu unterstützen Produktionsstätte, einschließlich Planung, Management, Transport und Lagerung.[9][10] Sein Hauptzweck ist es, ein schnelleres zu schaffen Herstellungsprozess und Komponenten und Werkzeuge mit genaueren Abmessungen und materiellen Konsistenz, die in einigen Fällen nur die erforderliche Menge an Rohmaterial (somit minimieren) und gleichzeitig den Energieverbrauch reduzieren. CAM ist jetzt ein System, das in Schulen und niedrigeren Bildungszwecken verwendet wird.[wo?] CAM ist ein nachfolgender computergestützter Prozess danach computergestütztes Design (CAD) und manchmal computergestütztes Ingenieurwesen (CAE), wie das in CAD generierte und in CAE verifizierte Modell in CAM -Software eingegeben werden kann, das dann die Werkzeugmaschine steuert. CAM wird in vielen Schulen neben dem computergestützten Design (CAD) verwendet, um Objekte zu erstellen.

Überblick

Siehe auch: Gedruckte Leiterplatte § PCB CAM
Chrom-Cobalt-Scheibe mit Kronen für Zahnimplantate, hergestellt mit Worknc NOCKEN

Traditionell wurde Cam als als betrachtet numerische Kontrolle (NC) Programmierwerkzeug, wobei zweidimensionale (2-D) oder dreidimensionale (3-D) -Modelle von Komponenten in erzeugt werden CAD. Wie bei anderen "computergestützten" Technologien beseitigt CAM nicht die Notwendigkeit von Fachleuten wie Fertigungsingenieure, NC -Programmierer oder Maschinisten. CAM nutzt sowohl den Wert der qualifiziertesten Fachleute durch fortschrittliche Produktivitätstools, während die Fähigkeiten neuer Fachkräfte durch Visualisierungs-, Simulations- und Optimierungswerkzeuge erstellt werden.

Ein CAM -Tool wandelt im Allgemeinen ein Modell in eine Sprache um, die die betreffende Zielmaschine typisch versteht G-Code. Die numerische Kontrolle kann auf Bearbeitungswerkzeuge oder in jüngerer Zeit auf 3D -Drucker angewendet werden.

Geschichte

Frühe kommerzielle Anwendungen von CAM waren in großen Unternehmen in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie; zum Beispiel, Pierre Béziers Arbeiten Sie an der Entwicklung der CAD/CAM -Anwendung Unisurf In den 1960er Jahren für das Design und Werkzeug für das Karosseriet Renault.[11] Alexander Hammer von der Delaval Steam Turbine Company erfand eine Technik, um Turbinenblätter schrittweise aus einem massiven Metallblock aus Metall zu bohrern, wobei 1950 von einem Punschkartenleser kontrolliert wurde.

Historisch gesehen wurde CAM -Software mehrere Mängel angesehen, die ein übermäßig hohes Maß an Beteiligung durch qualifizierte Beteiligung erforderten CNC Maschinisten. Fallows schuf die erste CAD -Software, aber dies hatte schwerwiegende Mängel und wurde sofort wieder in die Entwicklungsstufe zurückgezogen. Die CAM -Software würde Code für den am wenigsten fähigen Computer ausgeben, da jede Werkzeugmaschinensteuerung dem Standard hinzugefügt wurde G-Code für erhöhte Flexibilität einstellen. In einigen Fällen, wie beispielsweise eine ordnungsgemäße CAM -Software oder bestimmte Tools, benötigte die CNC -Maschine eine manuelle Bearbeitung, bevor das Programm ordnungsgemäß ausgeführt wird. Keines dieser Probleme war so unüberwindbar, dass ein nachdenklicher Ingenieur oder ein qualifizierter Maschinenbetreiber für Prototypen oder kleine Produktionslauf nicht überwunden werden konnte. G-Code ist eine einfache Sprache. In hohen Produktions- oder Hochgenauigkeitsgeschäften wurde unterschiedliche Probleme aufgetreten, bei denen ein erfahrener CNC-Maschinist beide Handcode-Programme und CAM-Software ausführen muss.

Die Integration von CAD in andere Komponenten von CAD/CAM/CAE Produktlebenszyklusmanagement (PLM) Umgebung erfordert eine wirksame CAD -Datenaustausch. Normalerweise war es notwendig, den CAD -Operator zu zwingen, die Daten in einem der gemeinsamen Datenformate zu exportieren, wie z. IGES oder Stl oder Parasolid Formate, die von einer Vielzahl von Software unterstützt werden. Die Ausgabe aus der CAM-Software ist normalerweise eine einfache Textdatei mit G-Code/M-Codes, manchmal viele tausend Befehle lang, die dann mit einem an eine Werkzeugmaschine übertragen werden Direkte numerische Kontrolle (DNC) -Programm oder in modernen Controllern, die ein gemeinsames verwenden USB Speichermedium.

CAM -Pakete konnten und können auch nicht wie ein Maschinist. Sie konnten die Werkzeugwege nicht so weit optimieren Massenproduktion. Benutzer würden den Tooltyp, den zu verwendenden Bearbeitungsvorgang und die zu verwendenden Pfade auswählen. Während ein Ingenieur möglicherweise Kenntnisse in der G-Code-Programmierung hat, werden im Laufe der Zeit kleine Optimierungen und Verschleißprobleme zusammengesetzt. Massenproduzierte Gegenstände, die die Bearbeitung erfordern, werden häufig anfänglich durch Casting oder eine andere Nicht-Maschinen-Methode erzeugt. Dies ermöglicht handgeschriebene, kurze und hoch optimierte G-Code, die nicht in einem CAM-Paket hergestellt werden konnten.

Zumindest in den Vereinigten Staaten gibt es einen Mangel an jungen, qualifizierten Maschinisten, die in die Belegschaft eintreten, die in den Extremen der Herstellung in der Lage sind. hohe Präzision und Massenproduktion.[12][13] Wenn CAM -Software und Maschinen komplizierter werden, nähern sich die Fähigkeiten eines Maschinisten oder eines Maschinenbetreibers, um sich dem eines Computerprogrammierers und eines Ingenieurs zu nähern, anstatt den CNC -Maschinisten aus der Belegschaft zu beseitigen.

Typische Sorge -Bereiche
  • Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, einschließlich der Straffung von Werkzeugpfaden
  • Multifunktionsbearbeitung
  • 5 Achsenbearbeitung
  • Merkmalserkennung und Bearbeitung
  • Automatisierung von Bearbeitungsprozessen
  • Benutzerfreundlichkeit

Überwindung historischer Mängel

Im Laufe der Zeit werden die historischen Mängel von CAM sowohl von Anbietern von Nischenlösungen als auch von Anbietern von High-End-Lösungen abgeschwächt. Dies geschieht hauptsächlich in drei Arenen:

  1. Leichte Nutzung
  2. Fertigungskomplexität
  3. Integration mit PLM und das erweiterte Unternehmen[14]
Leichtigkeit in Gebrauch
Für den Benutzer, der gerade erst als CAM-Benutzer angefangen hat, bietet Out-of-the-Box-Funktionen Prozessassistent, Vorlagen, Bibliotheken, Werkzeugmaschinen-Kits, automatisierte Funktionen basierende Bearbeitungen und aufstellungsfunktion spezifische Benutzeroberflächen für das Benutzer und Geschwindigkeit des Benutzerverhältnisses. Lernkurve.
Das Vertrauen der Benutzer basiert weiter auf der 3D-Visualisierung durch eine genauere Integration in die 3D-CAD-Umgebung, einschließlich fehlervermeidender Simulationen und Optimierungen.
Fertigungskomplexität
Die Produktionsumgebung ist immer komplexer. Die Notwendigkeit von CAM- und PLM -Werkzeugen des Herstellungsingenieurs, des NC -Programmierers oder des Maschinisten ähnelt der Notwendigkeit einer Computerhilfe durch den Piloten moderner Flugzeugsysteme. Die modernen Maschinen können nicht ohne diese Unterstützung ordnungsgemäß verwendet werden.
Die heutigen CAM -Systeme unterstützen die gesamte Palette von Werkzeugmaschinen, darunter: drehen, 5 Achsenbearbeitung, Wasserstrahl, Laser- / Plasmaabschnitt, und Draht EDM. Der heutige CAM -Benutzer kann problemlos optimierte Werkzeugpfade, optimierte Werkzeugachse für höhere Vorschubraten, bessere Werkzeuglebensdauer und Oberflächenfinish und ideale Schnitttiefe generieren. Zusätzlich zum Programmieren von Schneidvorgängen können moderne Cam-Software zusätzlich nicht geschnittene Vorgänge wie z. Werkzeugmaschinenprüfung.
Integration mit PLM und dem erweiterten Unternehmen zur Integration der Fertigung in Unternehmensvorgänge vom Konzept durch Feldunterstützung des fertigen Produkts.
Um die Benutzerziele für die Benutzerziele zu gewährleisten, sind moderne CAM-Lösungen von einem eigenständigen CAM-System zu einem vollständig integrierten Multi-Cad-3D-Lösungssatz skalierbar. Diese Lösungen werden erstellt, um den vollen Anforderungen des Fertigungspersonals zu erfüllen, einschließlich Teilplanung, Ladendokumentation, Ressourcenmanagement sowie Datenmanagement und Austausch. Um zu verhindern, dass diese Lösungen detaillierte Toolspezifische Informationen einer spezifischen Informationen verhindern Werkzeugverwaltung

Bearbeitungsvorgang

Die meisten Bearbeitung führt durch viele Phasen,[15] Jede davon wird durch eine Vielzahl von grundlegenden und ausgefeilten Strategien implementiert, abhängig von der verfügbaren Teiledesign, Material und Software.

Rauen
Dieser Prozess beginnt normalerweise mit Rohbestand, bekannt als als Billet, oder ein grobes Gießen, das eine CNC -Maschine grob in Form des endgültigen Modells schneidet und die feinen Details ignoriert. Im Mahlen verleiht das Ergebnis oft den Aussehen von Terrassen oder Schritte, weil die Strategie mehrere "Schritte" über das Teil des Materials abgelegt hat. Dies nimmt den besten Vorteil der Fähigkeit der Maschine, indem sie Material horizontal schneiden. Häufige Strategien sind Zick-Zack-Clearing, Offset-Clearing, Sturzrauen, Rast-Roughing und Trochoidal Mahlen (adaptive Clearing). Das Ziel in diesem Stadium ist es, das meiste Material in der geringsten Zeit zu entfernen, ohne dass sich die allgemeine Genauigkeit der allgemeinen dimensionalen Genauigkeit befasst. Beim Aufbau eines Teils wird eine kleine Menge zusätzlicher Materials absichtlich zurückgelassen, um in den nachfolgenden Finishing -Operationen (en) entfernt zu werden.
Halbfinish
Dieser Vorgang beginnt mit einem geauten Teil, der sich ungleichlich dem Modell nähert und in einem festen Versatz Abstand vom Modell abschneidet. Der Halbfinishing-Pass muss eine kleine Menge Material (als Jakobsmuschel bezeichnet) hinterlassen, damit das Werkzeug genau, aber nicht so wenig schneiden kann, dass das Werkzeug und das Material von den Schneidflächen abgelenkt werden.[16] Gemeinsame Strategien sind Raster geht, Wasserlinienpässe, ständige Schrittpässe, Bleistiftfräsen.
Fertig
Das Finishing beinhaltet viele Lichtkäufe über das Material in feinen Schritten, um den fertigen Teil zu erzeugen. Bei der Beendigung eines Teils sind die Schritte zwischen den Durchgängen minimal, um die Ablenkung der Werkzeuge und die materielle Feder zurückzubilden. Um die laterale Werkzeuglast zu verringern, wird das Einbindung des Werkzeugs reduziert, während die Futterraten und die Spindelgeschwindigkeiten im Allgemeinen erhöht werden, um eine Zieloberflächengeschwindigkeit (SFM) aufrechtzuerhalten. Eine Lichtchip -Last bei hoher Futtermittel und Drehzahl wird häufig als Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM) bezeichnet und kann Schnellbearbeitungszeiten mit hohen Qualitätsergebnissen liefern.[17] Das Ergebnis dieser leichteren Pässe ist ein sehr genauer Teil mit einem gleichmäßig hohen Oberflächenveredlung. Neben der Änderung von Geschwindigkeiten und Feeds haben Maschinisten häufig bestimmte Endmühlen, die nie als Schruppen -Endmühlen verwendet werden. Dies geschieht, um die Endmühle vor der Entwicklung von Chips und Mängel in der Schneidfläche zu schützen, was Streifen und Fehlschläge im letzten Teil hinterlassen würde.
Konturmahlen
Bei Mahlanwendungen auf Hardware mit Rotationstisch und/oder Rotationskopfachsen kann ein separater Finishing -Prozess bezeichnet werden, der als Konturierung bezeichnet wird. Anstatt in feinkörnigen Schritten nach unten zu treten, um eine Oberfläche zu approximieren, wird das Werkstück oder Werkzeug gedreht, um die Schneidflächen des Werkzeugs tangential zu den idealen Teilmerkmalen zu machen. Dies erzeugt ein ausgezeichnetes Oberflächenfinish mit hoher dimensionaler Genauigkeit. Dieser Prozess wird üblicherweise verwendet, um komplexe organische Formen wie Turbinen- und Laufradschaufeln zu maschinen, die aufgrund ihrer komplexen Kurven und überlappenden Geometrie mit nur drei Achsenmaschinen unmöglich sind.[18]

Software: Große Anbieter

Siehe auch: Liste der CAM -Unternehmen und Kategorie: computergestützte Fertigungssoftware
Für 3D -CAM -Software für persönliche 3D -Drucker siehe 3D_printing § Druck.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Mörmann, W. H.; Bindl, A. (2002). "All-Ceramico-, mit Stuhl-Seite computergestützte Design-/Computer-Aide-Bearbeitungsrestaurationen". Zahnkliniken Nordamerikas. 46 (2): 405–26, viii. doi:10.1016/s0011-8532 (01) 00007-6. PMID 12014040.
  2. ^ "Methode und Apparat für computergestützte Bearbeitung". 16. September 1997.
  3. ^ Yong, Loong Tee; Moy, Peter K. (2008). "Komplikationen von computergestützten/computergestützten Machining-geführten (Nobelguide ™) Chirurgischen Implantatplatzierung: Eine Bewertung der frühen klinischen Ergebnisse". Zahnmedizin der klinischen Implantat und verwandte Forschung. 10 (3): 123–127. doi:10.1111/j.1708-8208.2007.00082.x. PMID 18241215.
  4. ^ a b US Kongress, Bewertung des Amtes für Technologie (1984). Computerisierte Fertigungsautomatisierung. Diane Publishing. p. 48. ISBN 978-1-4289-2364-5.
  5. ^ Hosking, Dian Marie; Anderson, Neil (1992), Organisatorischer Wandel und Innovation, Taylor & Francis, p. 240, ISBN 978-0-415-06314-2
  6. ^ Daintith, John (2004). Ein Wörterbuch des Computers (5 ed.). Oxford University Press. p. 102. ISBN 978-0-19-860877-6.
  7. ^ Kreith, Frank (1998). Das CRC -Handbuch für Maschinenbau. CRC Press. p. 15-1. ISBN 978-0-8493-9418-8.
  8. ^ Matthews, Clifford (2005). Datenbuch des Luftfahrtingenieurs (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann. p. 229. ISBN 978-0-7506-5125-7.
  9. ^ Pichler, Franz; Moreno-Díaz, Roberto (1992). Computergesteuerte Systemtheorie. Springer. p. 602. ISBN 978-3-540-55354-0.
  10. ^ Boothroyd, Geoffrey; Knight, Winston Anthony (2006). Grundlagen der Bearbeitung und Werkzeugmaschinen (3. Aufl.). CRC Press. p. 401. ISBN 978-1-57444-659-3.
  11. ^ Dokken, Tor. "Die Geschichte von CAD". Das Saga-Project. Archiviert von das Original am 2. November 2012. Abgerufen 17. Mai 2012.
  12. ^ Joshua Wright. Forbes. 7. März 2013. https://www-
  13. ^ Hagerty, James R. (2013-06-10). "Hilfe gesucht. Viel davon". Wallstreet Journal. ISSN 0099-9660. Abgerufen 2018-06-02.
  14. ^ Gopi (2010-01-01). Grundlegende Bauingenieurwesen. Pearson Education India. ISBN 9788131729885.
  15. ^ Cam ToolPath -Strategien. CNC -Kochbuch. Abgerufen am 01.01.2012.
  16. ^ Agrawal, Rajneesh Kumar; Pratihar, D.K.; Roy Choudhury, A. (Juni 2006). "Optimierung der Oberflächenbearbeitung von CNC iscallop -freier Form unter Verwendung eines genetischen Algorithmus". Internationales Journal für Werkzeugmaschine und Herstellung. 46 (7–8): 811–819. doi:10.1016/j.ijmachtools.2005.07.028.
  17. ^ Pasko, Rafal (1999). "Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM) - die effektive Art des modernen Schneidens" (PDF). Internationale Workshop CA -Systeme und -Technologien.
  18. ^ Gomes, Jefferson de Oliveira; Almeida JR, Adelson Ribeiro de; Silva, Alex Sandro de Araújo; Souza, Guilherme Oliveira de; Nunes, Acson Machado (September 2010). "Bewertung des 5-Achsen-HSC-dynamischen Verhaltens beim Mahlen von TIAL6V4-Klingen". Zeitschrift der brasilianischen Gesellschaft für Maschinenwissenschaften und -technik. 32 (3): 208–217. doi:10.1590/S1678-58782010000300003.

Weitere Lektüre

  • Yong, Loong Tee; Moy, Peter K. (September 2008). "Komplikationen von computergestützten/computergestützten Machining-geführten (Nobelguide ™) Chirurgischen Implantatplatzierung: Eine Bewertung der frühen klinischen Ergebnisse". Zahnmedizin der klinischen Implantat und verwandte Forschung. 10 (3): 123–127. doi:10.1111/j.1708-8208.2007.00082.x. PMID 18241215.
  • https://patents.google.com/patent/us5933353a/en
  • Amin, S.G.; Ahmed, M.H.M.; Youssef, H.A. (Dezember 1995). "Computergestütztes Design von Akustikhörnern für die Ultraschallbearbeitung mithilfe der Finite-Elemente-Analyse". Journal of Materials Processing Technology. 55 (3–4): 254–260. doi:10.1016/0924-0136 (95) 02015-2.


Externe Links