Эти программы позволяют выполнять твердотельное моделирование. Этот тип моделирования необходим для создания трехмерного объекта, который будет отличаться физическими свойствами реальной детали. Вы можете создавать модели с высоким уровнем детализации, используя твердотельное моделирование. Преимуществом таких моделей является отображение мельчайших компонентов.
Этот тип симуляции имеет и другие преимущества:
- создание трехмерной модели с максимальным показателем реалистичности;
- возможность простой корректировки трехмерного проекта;
- чертежи форматируются в автоматическом режиме;
- возможность создавать модели на основе готовых шаблонов;
- экономия затрат по времени, необходимых для проектировки.
Система компьютерного проектирования, известная под аббревиатурой CAD, представляет собой набор инструментов, необходимых для выполнения задачи в автоматическом режиме. САПР предназначен для улучшения работы. Autodesk является производителем таких систем. Компания создает программы для проектирования трехмерных и двухмерных моделей. Полученные модели можно использовать для разных машин.
CAD помогает людям, которые не имеют опыта в этой области. Они упрощают процесс и создают условия для интуитивного использования. С их помощью вы можете проводить измерения с высокой точностью. Программы эффективны даже при проектировании заготовки со сложной формой. В этом случае производство закрытых и интегрированных моделей гарантировано. Полученные модели используются как часть машинного кода.
Практическое применение 3D моделирования
3D моделирование имеет широкий охват сфер деятельности, начиная индивидуальным, и заканчивая общественным использованием.
Среди наиболее популярных областей применения находятся:
- производство элементов мебельного декора;
- изготовление сувенирных и игрушечных изделий;
- производство художественной продукции;
- изготовление элементов объемной рекламы;
- резьба по дереву и металлу.
Несмотря на то, что 3D-моделирование чаще всего используется в сочетании с фрезерным станком, его можно комбинировать с другими устройствами, оснащенными системами числового управления.
Если до изготовления завершающей модели было изготовлено большое количество тестируемых изделий, на основе которых были устранены ошибки, то теперь эту задачу можно выполнить на компьютере перед началом производства деталей. Таким образом, экономятся не только материалы, но и время.
Опытные люди предпочитают не экономить на 3D-моделировании, привлекая специалистов к работе. Экономия повлечет за собой расходы, значительно превышающие затраты на услуги специальных компаний.
Где взять 3D модели
В Интернете вы можете найти трехмерные модели необходимых деталей в открытом доступе. Многие файлы могут быть заражены вирусами, поэтому, пожалуйста, проверьте ваш сайт перед загрузкой. Кроме того, в Интернете есть только самые запущенные программы. Они не всегда сделаны в высоком качестве и могут не подходить для этой цели.
Чтобы создать нужную трехмерную модель, специалистам может потребоваться:
- o чертеж, эскиз или фотография примера заготовки, которую хочет получить заказчик;
- o точные габариты изделия;
- o разрезы детали (если она имеет сложную форму).
Если предоставляются фотографии, вы должны сделать как можно больше фотографий с разных точек зрения. Благодаря этому профессионалы смогут определить, что именно делать.
Для самостоятельной работы вам нужна специальная программа. Рекомендуется изначально работать с двухмерной графикой, если нет опыта в этой области. Ранее упомянутые программы доступны бесплатно в Интернете.
3D моделирование создает файлы, которые могут быть сохранены в различных форматах. Чтобы преобразовать его в программу, используется система CAM. Он превратит файл в программу, с которой может работать станок с ЧПУ. При загрузке программы рекомендуются размеры, которые должна иметь заготовка, и другая дополнительная информация, необходимая для системы.
Что делать, если приобрели станок с ЧПУ?
Вы купили долгожданный фрезерный станок с ЧПУ и хотите начать с ним работать? Не торопитесь, чтобы дорогой станок с ЧПУ не превратился в груду металлолома, прежде чем он смог что-либо сделать.
Сначала вам нужно выбрать и точно настроить необходимое программное обеспечение CAM (автоматизированное производство), специальную программу, которая работает с проектами CAD, подготовленными для вашей машины.
CAD (Computer-Aided Design) - это программное обеспечение для проектирования, которое позволяет создавать трехмерные объекты на основе данных и редактировать их. Проекты, созданные в САПР, используются в САМ напрямую для работы с оборудованием.
Программа CAM преобразует цифровые объекты в удобные для машин инструкции в формате G-кода. G-код - это программа прямого управления для станков с ЧПУ - набор команд для устройств.
CAD / CAM часто поставляется в виде единого программного пакета или готовится заранее для легкой интеграции с программным и аппаратным обеспечением и совместной работы.
Самые популярные и функциональные программы CAD / CAM сложны и требуют серьезного обучения оператора. Не пытайтесь сразу стать «самой популярной САМ», попробуйте сначала сделать некоторые детали в более простом пакете. То, что вы узнаете в процессе, значительно облегчит разработку более функционального и сложного программного обеспечения.
Чтобы программа CAM была совместима с машиной и правильно обрабатывать полученный код, иногда необходимо использовать программы преобразования «Post» или «Post Processor». Если вы не используете правильный постпроцессор, вы можете получить g-код, который выглядит хорошо, но дает странные результаты при запуске на вашем компьютере.
Прежде чем выбрать конкретный модуль CAM, посмотрите обучающие видео по работе с ним, чтобы освоить основные понятия. Чтобы работать на станке с ЧПУ, вы должны научиться «думать как САМ». Это поможет вам лучше понять, какие операции выполняет машина, когда она выполняет деталь, какие команды и в каком порядке она должна получать.
Стоит также отметить, что в дополнение к CAM-программам существуют также прямые программы (контроллер станка) для станка с ЧПУ, отправляющие, например, движения мыши или пера непосредственно на контроллер станка.
Самые популярные из них:
- LinuxCNC
- Grbl
- Jedicut
- PyCNC
- Inkcut
- Universal Gcode Sender (UGS)
Создание управляющей программы для станка с ЧПУ
На схеме 1: двухмерный рисунок или 3D-модель из SolidWorks, Autodesk и т.д. обрабатывается в CAM или в слайсере для получения g-code, код из CAM предназначен для станков, из слайсера — для 3D-принтеров.
Независимо от того, используете ли вы фрезерный или токарный станок с ЧПУ, типичный процесс создания детали состоит из следующих этапов:
- CAD используется для проектирования деталей;
- дополнительные программы могут оптимизировать результат CAD для изготовления на станке;
- CAM анализирует чертеж CAD, получает данные от оператора станка (например, о типе материала или инструменте) и выводит управляющие команды G-Code для контроллера станка;
- контроллер станка, на основе полученных из G-code-команд, активирует соответствующие электрические цепи в нужной последовательности и с заданной длительностью, что заставляет станок выполнять предусмотренные программой операции.
G-Сode — это наиболее распространенный язык, который понимают станку с ЧПУ. Помимо G-Code используются такие языки, как OpenSBP, HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language), Cutter Location (CL) Data, APT.
Профессиональные пакеты CAM
Оценивая рынок профессиональных программ для станков с ЧПУ (CAM-программ), можно с уверенностью отметить один тренд: покупатели стали гораздо разборчивее в своём выборе, и 30-дневный срок бесплатного тестирования, ставший стандартом при распространении ПО, этому немало способствует.
По опросу, проводившемуся сайтом CNCCookbook, в 2017 году клиенты пробовали в среднем 3 программных продукта, прежде чем выбрать один для покупки.
На графике ниже можно видеть распределение рынка CAM-программ за 2018.
Программный комплекс создания управляющих программ для станков с ЧПУ, с поддержкой до пяти осей, или 3D-принтеров. Позволяет непосредственно в самой программе создавать чертежи изделия, а также импортировать или экспортировать файлы AutoCAD. По сути, Fusion 360 — полноценный CAD, CAM и CAE комплекс. Функция генеративного дизайна, когда ПО самостоятельно создаёт множество моделей, сравнивает их и выбирает наиболее соответствующие заданию, позволяет тестировать свои проекты на самых ранних стадиях разработки. Огромная библиотека конструкторских решений позволяет существенно ускорить процесс разработки проекта.
График 1. Распределение рынка
Vectric / Aspire
Aspire предоставляет эффективное, но интуитивно понятное программное обеспечение для создания и резки деталей на фрезерных станках с ЧПУ. Существуют инструменты для 2D-проектирования и 2D-расчета траектории, такие как профилирование, фрезерование и сверление полостей, а также траектории 2.5D, в том числе; V-образная резьба, призматическая скульптура, траектории формовочных инструментов, флейтинг и даже стратегия декоративного текстурирования.
Встроенные инструменты 3D-дизайна позволяют вам создавать собственные 3D-модели фасадов и обрабатывать их, используя различные стратегии 3D-обработки. В сочетании с полным набором инструментов для 2D-дизайна и редактирования они упрощают создание собственных 2D- и 3D-деталей с нуля, а также импортируют и редактируют внешние 2D- и 3D-данные.
HSMWorks
HSMWorks не только выпускает новую версию программного обеспечения каждый год, но также добавляет новые функции в пакеты обновлений по мере их появления. С тех пор как Autodesk приобрела HSMWorks в 2012 году, пользователи HSMWorks получают новые возможности в течение всего года.
Характерные особенности HSMWorks: высококачественное визуальное машинное моделирование, экономия и правильное планирование компьютерных ресурсов, способность работать на многопроцессорных системах и адаптивная грубая обработка моделей.
Mecsoft (RhinoCAM, Visual Mill, AlibreCAM)
MecSoft Corporation является одним из крупнейших поставщиков программного обеспечения CAM для малых и средних сегментов рынка. Его продукты включают в себя: VisualCAD / CAM®, RhinoCAM ™, VisualCAM для SOLIDWORKS® и AlibreCAM®. Это мощные, простые в использовании и недорогие решения для производства на заказ, быстрого прототипирования, производства инструментов и оборудования, включая пресс-формы. Программы компании также используются в авиационной, автомобильной, деревообрабатывающей и образовательной отраслях.
SolidWorks
SolidWorks - это программный комплекс Dassult Systems для автоматизации работ на этапах проектирования и технологической подготовки производственных объектов.
Это программное обеспечение уже давно стало отраслевым стандартом, и многие другие продукты издателя созданы для совместной работы.
В SOLIDWORKS CAM есть два способа создания объектов: автоматический и интерактивный. В автоматическом режиме программа создает объекты по заданным данным, что экономит время в процессе подготовки.
В интерактивном режиме вы можете гибко определять любые элементы, используя ребра, стены или эскизы в качестве основы. Эта гибкость позволяет быстро и легко создавать параметрические элементы, которые обновляются при внесении изменений в модель.
Бесплатные CAM пакеты
Может ли свободное программное обеспечение быть хорошим выбором? Это может показаться странным вопросом, но к нему следует относиться серьезно. Иногда бесплатное программное обеспечение просто удивительно, и нет никаких дополнительных условий. В других случаях вам нужно тратить больше времени на настройку, и нет необходимости работать так, как нам хотелось бы. Иногда вам нужно использовать несколько бесплатных программ для достижения желаемого эффекта.
У свободного программного обеспечения есть один неоспоримый плюс: вы не потеряете ни копейки, если по какой-то причине вам это не нравится или просто не нравится.
Большинство платных производителей программного обеспечения предоставляют полностью функциональную версию своих продуктов для бесплатного тестирования в течение ограниченного времени или функционально ограниченную тестовую версию в течение неопределенного периода времени. Об этом следует помнить при выборе лучшего бесплатного программного обеспечения для станков с ЧПУ.
Estlcam
Estlcam - полезный инструмент для создания G-кода пользователей начального уровня.
Estlcam имеет много интересных функций, в том числе возможность работы с метрическими и английскими единицами измерения, импорт и экспорт множества различных форматов файлов, а также перенос данных CAD 2.5 и 3D в g-код.
В дополнение к основным функциям CAM, Estlcam также включает в себя контроллер ЧПУ, который позволяет запускать станок с ЧПУ непосредственно из Estlcam, используя файл .nc, созданный Estlcam, или с импортированным файлом .nc. Программа обеспечивает ручное управление станком с ЧПУ с помощью мыши, клавиатуры или контроллера Playstation. Estlcam может перепрограммировать Arduino для использования интерфейса с шаговым двигателем. Программное обеспечение не требовательно к вашему компьютеру и хорошо работает даже на старом Pentium 4 с Windows XP.
Mastercam
Универсальный комплекс продуктов для подготовки 2D- и 3D-моделей для изготовления на станках с ЧПУ.
- Фирменный алгоритм Dynamic Motion оптимизирует производительность и увеличивает скорость программирования.
- Accelerated Finishing позволяет получить более быструю обработку и гладкую поверхность на некоторых объектах.
- Equal Scallop обеспечивает чистоту обработки на наклонных, изогнутых и плоских поверхностях.
- Оптимизатор траекторий Surface Finish Blend ускоряет обработку деталей.
- Многоосевая обработка Deburr может использовать шаровые фрезы или другие инструменты, чтобы сглаживать кромки по 3–5 осям и удалять заусенцы.
- Port Expert — это быстрое и простое в использовании дополнительное программное обеспечение для создания многоосевых траекторий в блоках цилиндров, отверстиях сложной формы или углублениях.
DeskProto
Бесплатная версия DeskProto предлагает базовую функциональность CAM. Доступны функции:
Векторная обработка DXF, EPS или AI;
- Обработка геометрии STL;
- Обработка растрового изображения BMP, JPG, GIF, PNG, TIF;
- Профилирование траекторий на основе векторных данных с глубиной обработки и высотой свободного перемещения;
- Установка расстояния между траекториями и значения шага вдоль траектории;
- Создание трехмерного рельефа на основе растровых данных;
- Масштабирование, зеркалирование и вращение модели CAD;
- Определение и выбор резцов;
- Регулирование скорости подачи и скорости шпинделя;
- Постпроцессор.
В бесплатной версии DeskProto можно создавать проекты с одной деталью и одной операцией, используя ограниченное количество параметров. Нет ограничений по размеру или сложности файла. Это позволяет создавать различные типы деталей и для многих пользователей этого вполне достаточно.
Вывод
Итак, подведем итоги. Из личного опыта могу сказать, что 3d моделирование очень интересное занятие. С его помощью можно изготовить очень сложную деталь на станках с ЧПУ.
Также 3d моделирование облегчает работу и предотвращает поломки станка, т.к. есть возможность предварительно посмотреть процесс обработки, где программа покажет врезается ли инструмент, хорошо ли закреплена деталь.
