Реализация CAD/CAM-моделирования на базе фрезерной машины Roland MDX-20

48 Pages·012.97 MB·Russian

by  Зотов, А. В.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Тольяттинский государственный университет
Институт машиностроения
Кафедра «Оборудование и технологии машиностроительного производства»
А.В. Зотов
Электронное
учебно-методическое
пособие
© ФГБОУ ВО «Тольяттинский
государственный университет», 2016 ISBN 978-5-8259-0926-4
УДК 621.914:004.352:004.42
ББК 30.2.-5-05
Рецензенты:
канд. техн. наук, начальник отдела внедрения и сопровождения
систем автоматизированного проектирования Волжского
машиностроительного завода Д.Е. Рыбальченко;
канд. техн. наук, доцент кафедры «Оборудование и технологии
машиностроительного производства» Тольяттинского
государственного университета Д.Г. Левашкин.
Зотов, А.В. Реализация CAD/CAM-моделирования на базе фрезер-
ной машины Roland MDX-20 : электронное учеб.-метод. пособие /
А.В. Зотов. – Тольятти : Изд-во ТГУ, 2016. – 1 оптический диск.
В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы
CAD/CAM-моделирования на примере пакетов семейства Power
Solution фирмы Delcam plc применительно к технологическому обо-
рудованию Roland MDX-20. Подробно описана программа скани-
рования 3D-поверхностей. Приведены примеры обработки.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
подготовки бакалавра 151900.62 (15.03.05) «Конструкторско-тех-
нологическое обеспечение машиностроительных производств»
(при изучении дисциплины «Системы автоматизированного проек-
тирования технологических процессов»).
Текстовое электронное издание
Рекомендовано к изданию научно-методическим советом
Тольяттинского государственного университета.
Минимальные системные требования:
IBM PC-совместимый компьютер:
Windows XP/Vista/7/8; PIII 500 МГц или эквивалент;
128 Мб ОЗУ; SVGA; Adobe Acrobat Reader.

© ФГБОУ ВО «Тольяттинский
государственный университет», 2016
Редактор Т.Д. Савенкова
Технический редактор Н.П. Крюкова
Компьютерная верстка: Л.В. Сызганцева
Художественное оформление,
компьютерное проектирование: И.И. Шишкина
Дата подписания к использованию 16.12.2015.
Объем издания 13,3 Мб.
Комплектация издания:
компакт-диск, первичная упаковка.
Заказ № 1-22-15.
Издательство Тольяттинского государственного университета
445020, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14,
тел. [phone], www.tltsu.ru
Cодержание
ВВЕДЕНИЕ ..........................................................................................5
1. ФРЕЗЕРНАЯ МАШИНА ROLAND MDX-20.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ...............................................................6
1.1. Характеристики оборудования ..............................................6
1.2. Техника безопасности при работе с оборудованием ............10
2. МЕТОДИКА РАБОТЫ СО СКАНИРУЮЩИМ МОДУЛЕМ ..............12
2.1. Обзор программного обеспечения Roland – Dr.PICZA ......12
2.2. Процесс сканирования на примере режущей пластины ....13
2.3. Возможности редактирования оцифрованной модели ......19
3. МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ CAD-МОДЕЛИ ..............................24
4. МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ........28
4.1. Система координат ..............................................................28
4.2. Создание NC-файла, заготовки и определение
безопасных высот ................................................................29
4.3. Создание траектории черновой обработки .........................31
4.4. Создание траектории чистовой обработки .........................36
4.5. Доработка углов ...................................................................37
4.6. Вычисление управляющей программы ...............................39
Практические работы .......................................................................42
Контрольные вопросы ......................................................................44
Библиографический список .............................................................46
Приложение ......................................................................................47
4
ВВЕДЕНИЕ
Представить современное производство без использования
систем автоматизированного проектирования практически невоз-
можно. Для любого специалиста в области машиностроения уже
давно не являются чем-то новым такие аббревиатуры, как CAD/
CAM/CAE. Сейчас ни для кого не секрет, что ускорение процессов
подготовки производства, повышение производительности инже-
нерно-технологических подразделений является серьезным конку-
рентным преимуществом, так как существенно сокращает произ-
водственный цикл изготовления продукции.
Целью данного учебно-методического пособия является обуче-
ние студентов специфике работы на оборудовании с использовани-
ем пакетов и средств автоматизированного проектирования на при-
мере фрезерной машины Roland Modela MDX-20.
Пройдя практический курс, студент научится решать задачи
профессиональной деятельности с использованием программного
обеспечения средств систем машиностроительных производств.
В пособии представлен процесс оцифровки реального изделия,
а затем создания на основе полученных данных полноценной
CAD-модели. Подробно разобран пример создания управляющей
программы по генерируемым траекториям обработки в CAM-модуле.
Также подробно рассмотрены специализированная программа,
поставляемая с оборудованием Roland MDX-20, для сканирования
трехмерных объектов – Dr.PICZA и CAD/CAM-пакеты семейства
программ Power Solution фирмы Delcam plc (Великобритания), яв-
ляющейся ведущим поставщиком автоматизированных систем для
компьютерного моделирования и производства изделий сложной
формы – PowerShape и PowerMill.
5
1. ФРЕЗЕРНАЯ МАШИНА ROLAND MDX-20.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. Характеристики оборудования
1. Фрезерная машина Roland MDX-20. Основные сведения
Roland MDX-20 (рис. 1.1) идеал ьно подходит для обратного ин-
жиниринга. 3D-мод1е.л1ь. Х маоржакнтоер пиостлиукчии отбьо пруудтоевма нсикяа нирования суще-
ствующRoиlхan dи зMдDелXи-2й0 (ир ипс.о 1с.л1)е диудеюалщьнеой пооцдхиофдирто двлкяи о бдраантнноыгох и. нБжлиангиориднаграя.
точ3нDо-мсотдие лпь ьмеозжонсок апнолиурчуитюь щпуетйе мг осклаонвикроив,а нриаяб соутщаеюстщвуеюйщ пиох итзедхенлиойл ои гпиои-
RAсPлеSд у(юRщoеlaйn оdц иAфcрtоivвeки P дieанzнoы Sхc. aБnлаnгeоrд)а,р мя атошчнионсати R пoьlеaзnосdк аMниDруXю-щ2е0й м гоолжоев-т
скакни,и рраобвоататюь щшеий рпоок тиейхн доилоагпиаиз оRнA PоSб ъ(Rеoкlтanоdв ,A вcкtiлveю Pчiаeяzo м Sяcгaкnиneеr:) ,п млаашситниа-
линRoоlвaыndе M мDоXд-е2л0 им,о жсевте сжкианеи рфорвауткьт шыи риолкиий цдиваептаызо,н ноебдъеоксттоувп, внкылюеч даяр туагкииме
контактным сканерам. MDX-20 может также сканировать стеклян-
мягкие, как пластилиновые модели, свежие фрукты или цветы, недоступные
ные объекты, что всегда представляло сложность для оптических
другим контактным сканерам. MDX-20 может также сканировать стеклянные
сканеров, так как лучи проходили сквозь стекло, не отражаясь [4; 5].
объекты, что всегда представляло сложность для оптических сканеров, так как
лучи проходили сквозь стекло, не отражаясь [4, 5].

РиРси.с .1 1.1.1. .О Оббщщиийй ввиидд с сттааннкак а

Данный станок, обладая небольшими габаритами, легко размещается на
столе. При замене сканирующего модуля на фрезерную головку Roland
6
6
Станок, обладая небольшими габаритами, легко размещается
на столе. При замене сканирующего модуля на фрезерную головку
Roland MDX-20 становится трехкоординатной фрезерной машиной,
MDXкMо-D2т0Xо р-с2ат0яа н спотавонизотввсоиялт тясряее ттх рксеоохозкрдодаоирвндаиаттньна мтонйоо дфйе рфлеризее зриен рпонйро йом тмаошатшииинпноыойй , и,к зко отлтоеорргакаяяо попообззрвваооблляаяе-етт
создтсаыовзавдтааьве аммтоыьд хме олмдиае тилеи пр ири оаптлроооттвио,пт тыиап киыиз ихлз ек глакеког коюобоврбеарлбааибтраытнвыыавейаме вмыоыхс хмк м,а тамтеоеррдииеаалллоьовнв,ы, ттеаак кмииаххт кекаа-кк
рюиваеллиыр ниы тй. впо.с (кт,а мболд.е 1л.ь2н)ы.е материалы и тому подобное (табл. 1.2).
ювелирный воск, модельные материалы и тому подобное (табл. 1.2).
ФФууннккццииии п апнаенлие луип руапврлеанвиляе снтианяк сотма нпркеодмст паврлееднсыт анва лреинс.ы 1 .н2.а рис. 1.2.
Функции панели управления станком представлены на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Панель управления
Рис. 1.2. Панель управления
Рис. 1.2. Панель управления
Общий вид сменных модулей и рабочей пластины стола станка представ-
Общий вид сменных модулей и рабочей пластины стола станка
лОенб щнаи рйи вс.и 1д. 3с–м1е.5н.н ых модулей и рабочей пластины стола станка представ-
представлен на рис. 1.3–1.5.
лен на ри с. 1.3–1.5.

Рис. 1.3. Сканирующий модуль Рис. 1.4. Фрезерный модуль
Рис. 1.3. Сканирующий модуль Рис. 1.4. Фрезерный модуль

Рис. 1.3. Сканирующий модуль 7 Рис. 1.4. Фрезерный модуль 7
7
Рис. 1.5. Рабочая пластина

Как видно на рис. 1.5, пластина
имеет координатную сетку, что значи-
Рис. 1.5. Рабочая пластина
тельно упрощает позиционирование

устанавливаемых объектов.
Как видно на рис. 1.5, пластина
имеет координатную сетку, что значи-
Рис. 1.5. Рабочая пластина
тельно упрощает позиционирование
Как видно на рис. 1.5, пластина имеет координатную сетку, что
В зависимости от длины режущего инструмента и толщины заготовки воз-
устанавливаемых объектов.
значительно упрощает позициони рование устанавливаемых объектов.
В зависмиомжоснтыи одтв дал ивнарыи раенжтуащ уегсот ианнсотвркуим ешнтпаи ин тдоеллщьинноыг оза м- одуля (рис. 1.6) [5].

готовки возможны два варианта установки шпиндельного модуля
В зависимости от длины режущего инструмента и толщины заготовки воз-
(рис. 1.6) [5].
можны два варианта установки шпиндельного модуля (рис. 1.6) [5].

Рис. 1.6. Варианты установки шпиндельного модуля
Рис. 1.6. Варианты Руситсан. о1в.к6и. шВпаирнидеалньнтоыго у мсотдаулняовки шпиндельного модуля

Рекомендуется устанавливать заготовки на несколько миллиме-

тРреокво мнеинждеу евтысяс оутсыт акнаарвелтиквиат сьт азнагкоат (орвикис. н1а.7 )н.есколько миллиметров ниже
высоты каретки станкРа е(ркиосм. 1е.7н)д. уется устанавливать заготовки на несколько миллиметров ниже
высоты каретки станка (рис. 1.7).
8

Рис. 1.7. Высота расположения каретки станка
8

Рис. 1.7. Высота расположения каретки станка
8
Рис. 1.5. Рабочая пластина

Как видно на рис. 1.5, пластина
имеет координатную сетку, что значи-
тельно упрощает позиционирование
устанавливаемых объектов.

В зависимости от длины режущего инструмента и толщины заготовки воз-
можны два варианта установки шпиндельного модуля (рис. 1.6) [5].

Рис. 1.6. Варианты установки шпиндельного модуля

Рекомендуется устанавливать заготовки на несколько миллиметров ниже
высоты каретки станка (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Высота расположения каретки станка
Рис. 1.7. Высота расположения каретки станка
В табл. 1.1–1.3 представлены основные технические данные стан- 8
ка Roland MDX-20, по которым можно составить представление о
производственной нише использования данного оборудования [5].
Таблица 1.1
Технические характеристики станка Roland MDX-20
Размер стола XY 220 мм (X) × 160 мм (Y)
Mах зона обработки 203,2 мм (X) × 152,4 мм (Y) × 60,5 мм (Z)
Mах нагрузка стола 1000 г
Клавиши управления см. рис. 1.2
Режим сканирования, режим моделирова-
Индикатор LED
ния, режим просмотра
В режиме ожидания – до 35 дБ, в процессе
Уровень шума
работы (без фрезерования) – до 70 дБ
Внешние габариты 476,8 мм (Ш) × 381,6 мм (Г) × 305 мм (В)
Вес (только устройство) 13,7 кг
Температура в помещении 5…40 ˚С
Таблица 1.2
Технические сведения при механической обработке
Диаметр отверстия шпинделя 6 мм
под инструмент
Электродвигатель фрезерного модуля 10 Вт (двигатель постоянного тока)
Механическое разрешение 0,00625 мм/шаг
Максимальная скорость вращения 6500 об./мин
шпинделя
Скорость подачи 0,1…15 мм/с
9
Обрабатываемый материал Дерево, гипс, модельный пластик,
ювелирный воск
Совместимые инструменты Концевая фреза, сверло
ТТТаааббблллииицццааа 111...333
ТТТееехххнннииичччееессскккиииеее сссвввееедддееенннииияяя пппррриии ссскккааанннииирррооовввТаааанннбииилииии ца 1.3
Технические сведения при сканировании
ГГГооолллооовввкккааа RRRooolllaaannnddd AAAccctttiiivvveee PPPiiieeezzzooo SSSeeennnsssooorrr (((RRRAAAPPPSSS)))
Roland Active Piezo Sдддeлллnиииsoнннrааа ( RщщщAуууPпппSааа) ––– 666000 мммммм,,,
Головка длина щупа – ддд6иии0ааа мммммеее,тттррр нннааакккооонннееечччнннииикккааа ––– 000,,,000888 мммммм
МММееетттоооддд ссскккааанннииирррооовввааанннииияяя диамКККетооорннн нтттааааккккотттннннеыыычйййн,,,и ссск аррр –ааассс 0ччч,еее0ттт8ооо ммммм вввыыысссооотттыыы дддллляяя тттооочччеееккк сссеееттткккиии
ШШШаааггг ссскккааанннииирррооовввааанннииияяя Контактный,ППП с ооор аоооссссчяяяемммто XXXм ///вYYYы –––с оооотттты 000 д,,,л000я555 тдддооооч е555к,,, 000000 мммммм
Метод сканирования
(((DDDrrr...PPPIIICCCZZZAAA))) сетки (((ссс пппооошшшааагггооовввоооййй нннааассстттрррооойййкккоооййй ввв 000,,,000555 мммммм))),,,
По осям X/Y – от 0,0ппп5 ооод оооо ссс5иии,0 0ZZZ м –––м 000 ,,,000222555 мммммм
Шаг сканирования
(DСССr.кккPоооIрррCоооZсссAттт)ььь ссскккааанннииирррооовввааанннииияяя (с пошаговой настройкой444 в……… 0,11105555 мммммммм)///,ссс
ЭЭЭкккссспппооорррттт фффааайййлллоооввв ввв фффоооррр--- по осDDDиXXX ZFFF –,,, VVV0,0RRR2MMM5 мLLLм,,, SSSTTTLLL,,, 333DDDMMMFFF,,, IIIGGGEEESSS,,, GGGrrraaayyyssscccaaallleee,,, PPPoooiiinnnttt
Скмммоааартттоааасхххт ь сканирования 4…15 мм/с GGGrrrooouuuppp иии BBBMMMPPP
Эк спорт файлов в форматах DXF, VRML, STL, 3DMF, IGES, Grayscale,
ДДДееетттааалллиии зззааакккрррееепппллляяяююютттсссPяяяo пппinоооtссс Gрррrеееoдддuсссpттт вввиооо BмммM дддPвввуууссстттоооррроооннннннеееййй ккклллееейййкккоооййй лллееенннтттыыы,,, пппооозззвввоооллляяя---
ююющщщДеееетйййа лдддиооо зсссаттткааартттеооопчччлннняооою тпппсррряооо дчччвнннуооос тозззаааркккорррнееенпппеииийттт кьььл емммйооокдддоееейллл льььенннныыытееео йммм, аааптттоееезрррвиииоааалллляыыыю...щ ТТТейаааккк оооййй мммееехххааанннииизззммм
достаточно прочно закрепить модельные материалы. Такой механизм
кккррреееппплллееенннииияяя яяявввллляяяееетттсссяяя сссвввоооеееоообббрррааазззннноооййй зззааащщщииитттоооййй мммееехххааанннииизззмммоооввв шшшпппиииннндддеееллльььннноооййй гггооолллооовввкккиии
крепления является своеобразной защитой механизмов шпиндельной
мммааашшшиииннныыы нннааа ооопппееерррааацццииияяяххх мммееехххааанннииичччееессскккоооййй оообббрррааабббоооттткккиии...
головки машины на операциях механической обработки.
ЭтаЭЭЭ мтттаааа шмммиаааншшша иииннннеаааз амнннеееезззнаааиммммеееаннн ииидлмммяааа одддбулллчяяяе ноооибббяууу чччсееетнннуииидеяяян тсссотттвууу дддоееесннннтттоооовввва мооо CссснннAоооDвввааа/ммм CCCAAADDD///CCCAAAMMM---
CAмммMоооддд-ееемлллоииидррреооолвввиааарннноииивяяяа нссс иррряеее ааасллл рьььенннаыыыльмммн вввыыыымххх воооыдддооохомммд онннмааа ииинзззаггг иооозтттгоооовввтлллоееевнннлиииеееен иссспппе рррсооопеееркккотттеииикррр-ооовввааанннннноооййй мммооодддеее---
тированной модели изделия.
лллиии иииззздддееелллииияяя...

1.2. Техника безопасности при работе с оборудованием
111...222... ТТТееехххнннииикккааа бббееезззооопппааасссннноооссстттиии пппррриии рррааабббооотттеее ссс оообббооорррууудддоооввваааннниииеееммм
Ниже изложены основные положения техники безопасности
НННииижжжеее ииизззлллооожжжеееннныыы оооссснннооовввннныыыеее пппооолллооожжжееенннииияяя тттееехххнннииикккиии бббееезззооопппааасссннноооссстттиии пппррриии рррааабббооотттеее ссс
при работе с оборудованием Roland MDX-20, нарушение которых
оообббооорррууудддоооввваааннниииеееммм RRRooolllaaannnddd MMMDDDXXX---222000,,, нннааарррууушшшеееннниииеее кккооотттооорррыыыххх мммооожжжеееттт пппрррииивввееессстттиии ккк пппооорррааа---
может привести к поражению электрическим током или пожару [5].
жжжеееннниииююю эээлллеееккктттрррииичччееессскккиииммм тттооокккоооммм ииилллиии пппооожжжааарррууу [[[555]]]...
НеННН вееек лвввюккклллчюююатчччь ааасттттьььан сссоттткааа ннниооо нккке ииир анннбееео тррраааатбббь ооонтттаааа нтттеьььм ннн вааа онннтееесмммут свввт ооовитттсссе уууптттрсссетттпвввоииидеееа -пппрррееепппооодддааавввааатттеееллляяя...
вателя.
НеННН реееа зрррбаааизззрбббаииитрррь,ааа нтттььье ,,,р нннеееем орррнееетмммиооорнннотттвиииатрррьооо иввв ааантттеььь м ииио дннниеееф мммиоооцдддиииирфффовиииацццтьиии ррробоооовввраааутттдьььо ооо-бббооорррууудддоооввваааннниииеее...
вание.
ИсИИИпсссопппльооозлллоьььвзззаооотвввь аааттттоьььл ьттткооооллл зьььаккквоооо дзззсаааквввоооойддд сссбккклоооокййй пбббилллтоооакккн ипппяиии.тттааанннииияяя...

ИИИссспппоооллльььзззооовввааатттььь тттооолллььькккооо ссс кккааабббееелллеееммм,,, ииидддууущщщиииммм ввв кккооомммппплллеееккктттеее...
10
ОООбббооорррууудддоооввваааннниииеее дддооолллжжжнннооо бббыыытттььь зззааазззееемммлллееенннооо...

111000