Gdy rzemiosło spotyka się z programowaniem

Wyzwanie

Osiągnięcie złożonych projektów dla produkcji na zamówienie jest z definicji wyzwaniem. Niektóre z największych przeszkód obejmowały uzyskanie wysoce złożonych funkcji z zaawansowanymi 5-osiowymi i opartymi na siatce ścieżkami narzędzi. Margines błędu był minimalny, ponieważ zespół musiał dotrzymać napiętych terminów, aby dostarczyć części na czas na targi EMO 2025. Wyzwaniem dla zespołu projektowego było zrównoważenie krótkiego czasu realizacji z wysokimi wymaganiami i wąskimi tolerancjami.

Spełnienie tych oczekiwań wymagało oprogramowania do projektowania i programowania, które jest zarówno wydajne, jak i intuicyjne, oferując głęboką kontrolę bez spowalniania procesu.

Rozwiązanie

Mastercam stawił czoła tym wyzwaniom. Oto funkcje, które okazały się najbardziej pomocne:

• Zaawansowane wieloosiowe ścieżki narzędzia dla złożonych, organicznych geometrii

• Konwersja na 5-osiową w celu szybkiego dostosowania ścieżek 3D do pełnej kontroli orientacji narzędzia

• Ujednolicone ścieżki narzędzia dla precyzyjnej kontroli powierzchni i unikania kolizji

• Obróbka oparta na siatce, idealna do importowanych lub skanowanych danych

• Ścieżki narzędzi siatki pozwoliły na pełną manipulację bryłami siatki, idealną do prac artystycznych, takich jak zegar z kukułką.

• Modele zapasów i symulacja progresywnej obróbki zgrubnej i inteligentnego planowania

Cechy te nie tylko podkreśliły niesamowity potencjał precyzyjnej obróbki skrawaniem, ale także posłużyły jako platforma do eksperymentalnego projektowania.

Korzyści

• Szybsze prototypowanie i iteracja dla niestandardowych, złożonych geometrii

• Czystsze wykończenia z niezawodną kontrolą kolizji

• Skalowalne strategie zarówno dla jednorazowej, jak i powtarzalnej produkcji niestandardowej

• Większa satysfakcja klienta dzięki precyzji i elastyczności projektowania

Współpraca z zegarem z kukułką

Doskonałym przykładem ewolucji w precyzyjnej obróbce skrawaniem jest ta nowoczesna reinterpretacja tradycyjnego zegara z kukułką. Poprzez integrację zaawansowanych technik programowania i obróbki skrawaniem, nasz zespół projektowy postanowił połączyć staroświecki kunszt z nowoczesną precyzją technologiczną.

Nawet wyrzeźbienie drewnianego zegara z kukułką nie jest szybkim przedsięwzięciem i może zająć do trzech tygodni. Każdy zegar to warstwowe arcydzieło skomplikowanych wzorów, malowanych figur i precyzyjnych mechanizmów. Wersja naszego zespołu została wykonana z aluminium. Nazwijmy to sztuką użytkową.

Praca z wieloosiowymi ścieżkami narzędzia stanowiła poważne wyzwanie. Wybór wielu aspektów powierzchni utrudniał zdefiniowanie precyzyjnych ograniczeń lub krzywych prowadzących. W rezultacie zespół zdecydował się na użycie ścieżek narzędzi 3D tam, gdzie było to możliwe, co skutecznie działało na geometrii siatki.

“Takie podejście pozwoliło nam zdefiniować granice za pomocą szkieletów i dodatkowych siatek, szczególnie pomocnych w początkowej konfiguracji do obróbki ścian i dekoracyjnych akcentów pod dachem” – powiedział Gaetan Schnepp, kierownik projektu Mastercam. “Rezultatem była czysta, dokładna ścieżka narzędzia wygenerowana przy minimalnym wysiłku”.

Gdy podstawowe funkcje zostały ukończone, zespół przekształcił ścieżkę narzędzia przy użyciu techniki “konwersji na 5-osiową”. Umożliwiło to ponowne wykorzystanie istniejącego wzorca obróbki przy jednoczesnym skupieniu się na trzech podstawowych elementach sterujących: orientacji osi narzędzia, zarządzaniu kolizjami i dopracowanych strategiach łączenia.

“Być może najbardziej skomplikowanym wyzwaniem była obróbka stylizowanych drzew, które zostały umieszczone pod dachem i częściowo zasłonięte przez ogrodzenia” – dodaje Schnepp. “Zachowaliśmy ich strukturę siatki, aby utrzymać organiczną estetykę, ale wprowadziło to dodatkową złożoność. Aby uzyskać bardziej zdefiniowaną formę, zastosowaliśmy techniki uszlachetniania, które poprawiły jakość powierzchni”.

Wykorzystując koncepcję pionowego dwusiecznego stożka, zespół był w stanie odizolować i uzyskać dostęp do każdej strony drzewa, obrabiając zarówno przód, jak i tył z wydajnością. Ścieżka narzędzia mogła zostać uproszczona, a mechanizmy kontroli kolizji umożliwiły płynne wycofywanie narzędzia wzdłuż powierzchni drzewa. Pozwoliło to uniknąć konieczności ręcznego manipulowania orientacją narzędzia w ciasnych dolinach i wystających elementach.

Kluczowe cechy, które pomogły w realizacji tego projektu

• Obróbka siatki: Elementy organiczne, takie jak drzewa pod dachem zegara, zostały zachowane jako obiekty siatkowe. Korzystając z wyrafinowanych ścieżek narzędzi 3D, programista uzyskał dokładne, czyste wyniki przy jednoczesnym zachowaniu złożoności kształtu.

• Convert to 5-Axis: Ta funkcja umożliwia pełną orientację narzędzia i kontrolę kolizji w trudnych obszarach, takich jak obróbka pod dachem i za ogrodzeniami.

• Strategia czystego rdzenia: Aby uzyskać dostęp do ukrytych elementów wewnętrznych, takich jak podstawy drzew, pionowy stożek został przecięty i wykorzystany do prowadzenia obróbki zarówno od przodu, jak i od tyłu.

• Ujednolicona ścieżka narzędzia z trybem prowadzenia: W przypadku paneli i ciasnych powierzchni strategie ograniczania oparte na prowadnicach umożliwiają optymalne przejścia, nawet jeśli standardowe ścieżki równoległe zawodzą.

• Gratowanie w 5 osiach: Pomimo skomplikowanego charakteru części, ta ścieżka narzędzia zapewniła szybkie i bezpieczne wykończenie krawędzi dzięki dokładnej świadomości kinematycznej maszyny i ograniczeniom kąta nachylenia.

• Planowanie modeli magazynowych: Ścieżki narzędzia zostały zaplanowane i podzielone na etapy progresywne, przy użyciu wyeksportowanych modeli zapasów opartych na siatce w celu wizualizacji pozostałego materiału i podzielenia zadania na logiczne jednostki.

Wyniki podkreślają techniczny wyczyn. “Na początku wielu uważało, że zawiłości tego projektu są niemożliwe. Ukończenie go udowodniło, że oprogramowanie, narzędzia tnące i zestaw maszyn są w stanie to zrobić” – powiedział ekspert ds. zastosowań technicznych z Seco.

Precyzyjna obróbka skrawaniem od dawna jest znana ze swojej zdolności do przekształcania surowców w wysoce precyzyjne, funkcjonalne komponenty. Projekt zegara z kukułką jest oszałamiającym przykładem tego, jak ta technologia może być wykorzystywana do tworzenia niekonwencjonalnych i misternie zaprojektowanych obiektów, które łączą artyzm z inżynierią.

Szybkie fakty

• Całkowity czas obróbki: 47 godzin

• Materiał: Aluminium

• Rozmiar części: 300x300x160 mm

• Platforma maszynowa: 5-osiowa Hermle C42series

• Platforma CAM: Mastercam

• Weryfikacja: Vericut

• Oprzyrządowanie: SECO Tools

• Uchwyty robocze: SMW Autoblock

Wideo: Tworzenie zegara

Bliższe spojrzenie na zawiłości zegara