CAD/CAM/CAE

Для современного производства характерно использование компьютерной техники на всех уровнях. Это осуществляется на базе так называемых CAD/CAM/CAE систем.

CAD (Computer Aided Design) - компьютерная помощь проектированию. Самая основная функция CAD - определение геометрии конструкции, поскольку геометрия определяет все последующие этапы жизненного цикла продукта и является основой для последующего использования в системах CAM и CAE.

CAM (Computer Aided Manufacturing) - компьютерная помощь изготовлению. Системы CAM используется для планирования, управления и контроля операций производства. Наиболее важным качеством этих системы является способность автоматизировать расчеты траекторий перемещения инструмента для обработки на станках с ЧПУ.

CAE (Computer Aided Engineering) - компьютерная помощь инженерии. CAE - это технология для анализа геометрии CAD, моделирования и изучения поведения продукта, решения различных инженерных задач (расчет конструктивной прочности, нагрузки, напряжения, деформации, анализ тепловых процессов, расчет гидравлических систем и механизмов и др.).

CAD/CAM/CAE системы условно делятся на три категории:

1. Системы нижнего уровня (легкие системы) предназначены в основном для выполнения чертежей, автоматизации выпуска конструкторской и технологической документации, двухмерного моделирования и трёхмерных построений. Системы просты в использовании, содержат множество библиотек стандартных элементов, поддерживают различные стандарты оформления графической документации. Использование зтих систем позволяет сократить время разработки проекта, но не гарантируют проектировщиков от ошибок даже при полном соответствии документации ЕСКД и ЕСТД. Одной из наиболее распространненой таких систем является AutoCAD от компании Autodesk.

2. Системы среднего уровня предназначены для создания объемной модели изделия, проектирования сборочных единиц среднего уровня сложности, подготовки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, выпуска конструкторско-технологической документации, определения инерционно-массовых, прочностных и прочих характеристик. Системы позволяют сократить время на разработку проектов, на доводку опытных образцов изделий в результате исключения ошибок при проектировании. С их помощью можно решать большинство типичных машиностроительных задач, не привлекая мощные и дорогие системы тяжёлого класса. Наиболее известной системой среднего уровня является SolidWorks, принадлежит компании Dassault Systemes.

3. Системы высшего уровня (тяжелый класс), кроме перечисленных выше систем низшего и среднего уровней, дают возможность: моделировать работу механизмов и все виды ЧПУ-обработки, конструировать детали с учетом особенностей материала, проводить динамический анализ сборки, проектировать оснастку с моделированием процессов изготовления (штамповки, литья, гибки). Системы высшего уровня позволяют значительно сократить время разработки и изготовления изделия. Примерами CAD/CAM/CAE систем высшего уровня являются: Creo Elements/Pro (ранее Pro/Engineer) от компании PTC (Parametric Technology Corporation), Siemens NX (ранее Unigraphics) и CATIA от компании Dassault Systemes.

Отдельно можно выделить PDM системы. PDM (Product Data Management) - системы управления проектными данными и информацией об изделии. Системы класса PDM, совместно с CAD/CAM/CAE системами позволяют организовать параллельное проектирование изделия, когда одновременно большое количество специалистов работает над различными частями и стадиями проекта.

Симуляция обработки

Развитие компьютерной технологии привело к возможности полной визуализации обработки на станках с ЧПУ еще на стадии технологической подготовки производства. Применение систем симуляции позволяет программисту-технологу наблюдать трехмерную модель перемещающихся частей технологической системы, что снижает вероятность ошибок в программе, сокращает время на ее отладку на станке и исключает возможность столкновения и поломки инструмента.

С помощью систем симуляции можно редактировать и оптимизировать управляющие программы, определить количество материала, удаленного в каждом сегменте пути инструмента, а также назначить оптимальную скорость подачи. Некоторые программы поддерживают математические функции, позволяют использовать операции вращения, переноса и зеркального преобразования траектории инструмента, компенсации инструмента и др.

Простейший вид симуляции называется "верификация траектории инструмента". Такая верификация может выполняться и без создания модели самого станка. Модель режущего инструмента перемещается относительно 3D-модели заготовки с целью проверки траектории обработки. Для стандартных токарных и фрезерных операций данный уровень контроля чаще всего более, чем достаточен.

Современные системы симуляции обладают богатым набором функциональных возможностей, призванных не только ускорить процесс изготовления детали на станках с ЧПУ, но также делают более эффективным весь производственный процесс.

Наиболее популярными системами симуляции является программный комплекс VERICUT компании CGTech и редактор управляющих программ CIMCO Edit компании CIMCO Integration.

Подготовительные функции (G коды)
Параметры интерполяции I, J, K, которые определяют координаты центра дуги окружности в выбранной плоскости, программируются в приращениях от начальной точки к центру окружности, в направлениях, параллельных осям X, Y, Z соответственно