Раскрой листового материала и ЧПУ-обработка на базе T-FLEX CAD

Примеры подготовки схем раскроя в «T-FLEX/Раскрой»

Прежде чем приступить к описанию некоторых задач и способов их решения с использованием программного модуля «T-FLEX/Раскрой», скажем несколько слов о самой программе.

Программа «T-FLEX/Раскрой» является встроенным в T-FLEX CAD специализированным программным модулем и служит для расчета оптимальных параметров различных схем раскроя плоского листового материала. При помощи модуля «T-FLEX/Раскрой» решаются три задачи:

• раскрой прямоугольных заготовок-деталей из листа-рулона (см. «Три задачи для «T-FLEX/Раскрой». Раскрой листа на карты-полосы», «САПР и графика» № 5’2000);
• раскрой детали произвольно заданной формы в полосе-листе (см. «Три задачи для «T-FLEX/Раскрой». Раскрой детали в полосе», «САПР и графика» № 6’2000);
• раскрой группы разных деталей произвольно заданной формы в листе или плоской заготовке произвольно заданной формы (см. «Три задачи для «T-FLEX/Раскрой». Фигурный раскрой», «САПР и графика» № 9’2000).

Главным критерием оптимизации получаемых схем раскроя служит коэффициент использования материала (КИМ), значение которого рассчитывается путем получения отношения суммарной площади всех размещенных на заготовке деталей к площади заготовки. Следовательно, чем выше значение КИМ, тем более оптимальной считается схема раскроя.

Вся необходимая для выполнения расчетов графическая информация берется из документов T-FLEX CAD. Полученные графические и численные значения схем раскроя также хранятся в формате T-FLEX CAD. Такая форма организации хранения и обмена данными в первую очередь обусловлена тем, что за последние два года на базе графического ядра T-FLEX CAD стало появляться все больше и больше различных специализированных программ третьих фирм — разработчиков программного обеспечения. В данном случае среди всех уже имеющихся разработок наибольший интерес представляют приложения «T-FLEX/ТехноПро» и «T-FLEX ЧПУ», которые дополняет «T-FLEX/Раскрой», являясь одним из «кирпичиков», складываемых в сочетании с T-FLEX CAD в единый программный комплекс конструкторско-технологической подготовки производства.

Именно в качестве такого «кирпичика» и предлагается в дальнейшем рассматривать программу «T-FLEX/Раскрой».

Раскрой листов на карты-полосы

Нет необходимости еще раз повторять то, о чем достаточно развернуто было рассказано в статье «Три задачи для «T-FLEX/Раскрой». Раскрой листа на карты-полосы». Остановимся лишь на одной возможности программы.

На рис. 1 представлены две схемы раскроя. При получении каждой из них использовались одни и те же исходные данные, но с одной оговоркой. В первом случае программе предлагалось найти оптимальную схему раскроя прямоугольных карт и полос как уже готовых деталей. А во втором — учесть дальнейшую обработку тех карт и полос, которые должны выступить в качестве исходных заготовок для получения деталей непрямоугольной формы. В результате были получены две совершенно разные схемы раскроя. На рис. 1 слева представлен оптимальный вариант раскроя для первого случая с КИМ, равным 0,9631, а справа — для второго случая с КИМ, равным 0,7423. Правда, справедливости ради, следует отметить, что в случае пересчета КИМ для первого примера расчета с учетом площади деталей, размещенных на карточках и полосах, вместо площадей непосредственно карт-полос мы получим КИМ, равный 0,7401. В данном случае разница ничтожно мала, однако при раскрое других деталей она может быть существенной.

Рис. 1. Пример раскроя листа на карты-полосы. Справа вариант, учитывающий дальнейший раскрой полос на детали

Таким образом, программа «T-FLEX/Раскрой» позволяет при поиске оптимального решения для раскроя листов на карты-полосы учитывать дальнейшую обработку последних с целью получения готовых деталей.

Регулярный раскрой

Теперь рассмотрим один реальный пример раскроя детали в листе, в котором перемычка между деталями должна меняться в зависимости от расположения детали; условно назовем ее «флажок».

Традиционное решение задачи раскроя «флажка» представлено на рис. 2. Это схема однорядного встречного раскроя. При величине боковой перемычки и перемычки между деталями в 16 мм значение КИМ составляет 0,6276. Однако согласно технологическим условиям специалистами было принято решение каждую из пар деталей объединить по общей прямой линии, другими словами, сделать в этой части схемы раскроя перемычку нулевой.

Рис. 2. Схема однорядного встречного раскроя

Для получения такой схемы раскроя с использованием программы «T-FLEX/Раскрой» задача решается в два этапа. Вначале получается схема однорядного встречного раскроя для одной пары деталей с перемычкой, равной нулю (рис. 3).

Рис. 3. Вариант раскроя двух деталей с нулевой перемычкой между деталями

Затем полученный блок деталей аналогичным образом обрабатывается как одно целое, но при этом заданная перемычка между блоком деталей равняется 16 мм (рис. 4).

Рис. 4. Исходные данные для раскроя блока, состоящего из двух деталей, в полосе

В результате выполнения второго этапа расчетов получается схема раскроя, отвечающая поставленным требованиям (рис. 5).

Рис. 5. Вариант схемы раскроя блока деталей в полосе

Получать таким образом схему регулярного раскроя можно не только для одной детали, но и для целого блока — от двух и более деталей. Разные детали могут быть собраны или построены в блок средствами T-FLEX CAD либо получены расчетным путем с использованием модуля «Фигурный раскрой» программы «T-FLEX/Раскрой».

Фигурный раскрой

Рассмотрим пример совместного использования двух расчетных модулей — «Фигурный раскрой» и «Регулярный раскрой» — программы «T-FLEX/Раскрой».

Для получения блока деталей будем использовать модуль «Фигурный раскрой». Выбрав интересующие нас детали из соответствующих документов T-FLEX CAD, выполним предварительный расчет схемы раскроя, как показано на рис. 6. Полученные результаты расчетов сохраним в T-FLEX CAD и используем их уже в качестве исходных данных для модуля «Регулярный раскрой». В результате расчета получим новую схему, представленную на рис. 7.

Рис. 6. Процесс выполнения фигурного раскроя в приложении «T-FLEX/Раскрой»

Рис. 7. Вариант схемы регулярного раскроя блока деталей, полученного в результате фигурного раскроя

Проектирование управляющих программ резки листового материала в «T-FLEX ЧПУ»

Для получения управляющих программ на базе T-FLEX CAD используется программный модуль «T-FLEX ЧПУ» (см. «T-FLEX CAD/CAM — разработка управляющих программ становится реальностью», «САПР и графика» № 9’99 и «T-FLEX ЧПУ — новый продукт фирмы «Топ Системы» для подготовки управляющих программ», «САПР и графика» № 7’2000).

Подготовка управляющих программ резки деталей из листа — одна из возможностей программного модуля «T-FLEX ЧПУ».

Исходными данными для подготовки управляющих программ резки деталей выступает чертеж схемы раскроя, выполненный в графическом редакторе T-FLEX CAD вручную (рис. 8) либо полученный автоматически (рис. 9) с использованием программного модуля «T-FLEX/Раскрой». Первый путь представляется весьма трудоемким и далеко не всегда дает оптимальные результаты. Кроме того, при раскладке вручную довольно сложно выдержать технологические ограничения по минимально допустимым перемычкам между деталями, между деталью и кромкой заготовки (листа). В то же время решение, получаемое с использованием программного модуля «T-FLEX/Раскрой», лишено этих недостатков, при этом позволяет сэкономить массу времени. К примеру, для получения схемы раскроя, приведенной на рис. 9, с использованием программы «T-FLEX/Раскрой» потребовалось около 30 минут. Автоматически сформированный в T-FLEX CAD чертеж схемы раскроя полностью готов для применения в качестве исходных данных в «T-FLEX ЧПУ».

Рис. 8. Схема раскроя листа, выполненная вручную в T-FLEX

Рис. 9. Схема фигурного раскроя, полученная с использованием «T-FLEX/Раскрой»

Этапы обработки данных в «T-FLEX ЧПУ» следующие. Пользователь открывает чертеж со схемой раскроя изготавливаемых деталей, далее в меню «ЧПУ» выбирает «2D-, 2,5D- и 4D-обработку» и затем, как, например, в нашем случае, «Лазерную обработку». Далее указывается вид собственно лазерной обработки. При этом возможны три варианта: одноконтурное резание, угловое резание и двухконтурное резание. В случае раскроя деталей из листа используют, как правило, простое одноконтурное резание.

После выбора обработки в появившихся диалоговых окнах пользователь задает параметры обработки. Для облегчения работы ряд параметров определяется и предлагается пользователю автоматически по умолчанию (рис. 10). Все задаваемые параметры необходимы для корректного составления траектории обработки и генерации непосредственно управляющей программы. В нашем случае для лазерной обработки, а также для электроэрозионной обработки присутствует ряд специфических параметров, например, параметр генератора, параметр перемотки проволоки, диэлектрический параметр и т.д.

Рис. 10. Подготовка исходных данных в «T-FLEX ЧПУ» для формирования управляющей программы 2D-резки

После задания всех необходимых параметров система рассчитывает траекторию обработки, по которой создается управляющая программа с определенным постпроцессором. Важно отметить, что пользователь всегда имеет возможность вернуться к полученным траекториям и изменить параметры обработки. Для этого необходимо выбрать требующуюся траекторию в специальном диалоговом окне (рис. 11) и изменить для нее параметры. В некоторых случаях это просто необходимо.

Рис. 11. Редактирование составной траектории резки в «T-FLEX ЧПУ»

Другой важной особенностью программы «T-FLEX ЧПУ» является реализация параметризации. Например, пользователь изменил на чертеже, полученном после «T-FLEX/Раскрой», геометрию одной из деталей. Далее ему уже не надо производить действия по изменению траектории и рассчитанной управляющей программы — все это система сделает автоматически.

Пользователь программы «T-FLEX ЧПУ» имеет возможность просмотреть обработку по полученной управляющей программе, для чего необходимо войти в «ЧПУ» и далее — «Имитация обработки». В нашем примере на экране появится изображение, показанное на рис. 12. Синяя линия отображает лазерный луч, а красные линии воспроизводят траекторию обработки. Для лазерной обработки точки отвода и подвода не имеют принципиального значения, так как лазерный луч можно погасить. Поэтому в нашем примере перемещение лазерного резака на холостых ходах иногда осуществляется над готовой частью деталей.

Рис. 12. Имитация ЧПУ-обработки по полученной управляющей программе

Аналогичным образом моделируется электроэрозионная обработка. Более того, при минимальной настройке программы пользователь легко может получить управляющую программу для газовой, плазменной и водоструйной резок, то есть для тех видов обработки резанием, которые наиболее часто используются при раскрое листового материала.