CAM


Kratica CAM (angl. Computer Aided Manufacturing) pomeni računalniško podprto proizvodnjo, pod katero razumemo uvajanje računalniškega vodenja v postopke proizvodnje in montaže. Lahko jo definiramo tudi kot uporabo računalniških sistemov pri načrtovanju, upravljanju in kontroli proizvodnega procesa oziroma uporabo širokega spektra računalniških orodij, ki pomagajo inženirjem in CNC-operaterjem strojev pri izdelavi in prototipiranju sestavnih delov izdelka. Tradicionalno se CAM definira kot orodje za NC-programiranje, pri čemer se 3D-modeli, ustvarjeni v CAD-programih, uporabljajo za generiranje NC-kode, ki poganja numerično krmiljene obdelovalne stroje.

Računalniško podprta proizvodnja obsega tudi posredne aplikacije, kjer pa ima računalnik vlogo podpore v proizvodnji. Tako ga lahko uporabljamo za pripravo načrtov, napovedi, navodil in informacij …, pri tem pa računalnik ni direktno povezan s proizvodnim procesom.

Tipična področja, kjer se uporablja CAM-tehnologija, so:

  • NC-programiranje,
  • računalniško podprta priprava proizvodnje (delovni načrti, operacijski listi, določanje izdelovalnih časov, priprava normativov …),
  • računalniško podprta kontrola kakovosti (CAQ),
  • prilagodljivi obdelovalni sistemi,
  • industrijski roboti (uporaba, razmestitev in programiranje),
  • načrtovanje proizvodnje,
  • sprejemanje naročil in načrtovanje proizvodnih resursov,
  • spremljanje proizvodnje …

Tako kot pri ostalih CA-tehnologijah tudi CAM-sistem ne izloči potrebe po izkušenem osebju, kot so proizvodni inženirji in NC-programerji. CAM tako uravnoteži vrednost zelo izkušenega proizvodnega kadra skozi napredna proizvodna orodja ter omogoča nadgrajevanje znanja novih inženirjev skozi vizualizacijo, simulacijo in optimizacijo proizvodnega procesa.

Osnovna struktura CAM-procesa je prikazana v nadaljevanju, končni rezultat pa je vedno krmiljenje obdelovalnega ali merilnega CNC-stroja in robotskega manipulatorja.

  • CAD-proces,
  • prenos podatkov (interni format, IGES, STEP, STL …),
  • obdelava in priprava podatkov (CLDATA, IRDATA, GMDATA),
  • simulacija,
  • postprocesiranje,
  • prenos na stroj.

Podatki o geometriji, materialu, zahtevanih kakovostih obdelanih površin in tolerancah dimenzij se prenesejo avtomatsko iz CAD-sistema v procesorski del CAM-sistema. Prenos podatkov lahko poteka na dva načina, in sicer:

  • direktno v internem formatu,
  • preko standardnih vmesnikov (IGES, STL, STEP, DXF, VDA …).

Interni format je uporaben pri CAD/CAM-sistemih istega programskega okolja. Značilnost tega formata je zanesljivost in neproblematičnost prenosa. Ko pa CAD- in CAM-sistem nista združljiva, uporabimo standardni vmesnik, kjer pa se lahko zgodi, da izgubimo del podatkov, kar lahko predstavlja težave pri nadaljnjem delu. Pred prenosom podatkov je potrebno le-te tudi filtrirati, tako da odstranimo nepotrebne in moteče podatke, kot so kote, teksti, šrafure, dodatni pogledi …

Obdelovalni ali procesorski del CAM-sistema pripravi krmilne informacije za CNC-obdelavo, robotsko manipulacijo in avtomatsko merjenje ter jih shrani v standardno obliko datotek (CLDATA, IRDATA, GMDATA). Pri obdelavi vključujemo bazo tehnoloških podatkov, orodij, obdelovalnih strojev in materialov, izvedemo pa lahko tudi simulacijo v virtualnem okolju.

V fazi postprocesiranja prilagodimo splošno veljavne krmilne podatke v krmilne podatke za izbrani CNC-stroj, robotski manipulator in koordinatni merilni stroj. Postopek postprocesiranja poteka popolnoma avtomatsko. Večina modernih CAM-sistemov omogoča izdelavo postprocesorja za poljubno NC-krmilje.

S pomočjo simulacije v virtualnem okolju izvedemo analizo morebitnih napak in slabosti postopka obdelave. Tako lahko morebitne napake enostavno odpravimo ter se izognemo testni izdelavi.

 

Povezava CAD- in CAM-sistemov

Osnovni cilj in namen povezave CAD- in CAM-sistemov je racionalizacija pretoka informacij od projektiranja izdelka do njegove izdelave oziroma hitrejša, boljša in cenejša proizvodnja. CAD/CAM-povezava lahko znatno skrajša čas od zasnove izdelka do njegove izdelave, kar vključuje NC-programiranje, pripravo in izdelavo orodja ter izdelavo prototipa. Še posebej je pomembno NC-programiranje, saj se poleg skrajšanja časa generiranja NC-kode zmanjša tudi možnost nastanka napak, dosegata se večja natančnost in zanesljivost, poveča se prilagodljivost kode različnim CNC-krmiljem in obdelovalnim strojem. Celotna povezava običajno poteka v treh stopnjah:

  • oblikovanje izdelka s pomočjo ustreznega programskega paketa in priprava oblikovnih podatkov,
  • generiranje izdelovalnih podatkov na osnovi oblikovnih podatkov s pomočjo programa za NC-programiranje,
  • vnos izdelovalnih podatkov v numerično krmilje določenega stroja ali prilagodljivega obdelovalnega sistema.

Osnovni elementi integriranega CAD/CAM-sistema so:

  • CAD-sistem s funkcionalnimi programskimi aplikacijami,
  • ustrezne CAM-naprave,
  • nadzorni računalnik za shranjevanje obdelovalnih podatkov in za njihovo vnašanje v CAM-proces.

Po končani fazi razvoja in konstruiranja se izdela konstrukcijska risba s kosovnico oziroma se določi geometrija, ki se lahko v kasnejši fazi procesa tudi popravlja. Kosovnica predstavlja tudi osnovo za nadaljnje planiranje in krmiljenje proizvodnje, ker določa količine in časovno razporeditev. CAD-sistem mora imeti podatkovni izhod, preko katerega predaja geometrijske podatke v naslednjo obdelavo. Vsi podatki iz CAD-sistema niso uporabni za NC-programiranje, zato jih pred nadaljnjo obdelavo filtriramo (npr. šrafure). Sistem za izdelavo delovnih načrtov potrebuje geometrijske in konstrukcijske zahteve (geometrija, natančnost), ki so osnova za delo krmilnih sistemov. CAM-sistem obdela geometrijske informacije, jih dopolni s tehnologijo in izdela npr. CLDATA-datoteko (Cutter Location Data File), ki predstavlja rezultat delovanja celotne CAD/CAM-povezave. Ta splošni zapis nato prilagodimo zahtevam posamezne krmilne enote CNC-stroja, za kar uporabljamo postprocesorje. Sledi prenos postprocesiranih podatkov v proizvodni del sistema.

Delitev dela med konstrukcijo in pripravo dela oziroma proizvodnjo je čedalje težja, zato mora konstrukter že pri konstruiranju upoštevati tudi tehnološke zakonitosti, torej posegati v CAM-sistem, zato je povezava v CAD/CAM-sistemih dvosmerna.

Takšne povezave CAD in CAM v skupen sistem so že dobro uveljavljene in preizkušene, tako da večina sodobnih sistemov za oblikovanje izdelkov (CAD) vsebuje tudi modul za generiranje izdelovalnih podatkov za različne CNC-proizvodne procese. Vendar pa se v praksi še vedno srečujemo s problemi, predvsem s prenosom podatkov med različnimi CAD-sistemi, med CAD-sistemi in CNC-krmiljem oziroma proizvodnimi NC-napravami. Čeprav obstajajo standardni formati za prenos geometrije, še vedno lahko prihaja do izgube dela oblikovnih podatkov in posledično se generirajo napačni izdelovalni podatki.