Joakim Vasilevski

Transkript

1 PM - CAM KPP039 Produktutveckling Examinator: Rolf Lövgren Mälardalens Högskola

2 Förord I kursen KPP039 Produktutveckling 3 har vi i uppgift skriva ett inviduellt PM om ett lämpligt ämne i kursen som vi vill fördjupa oss i. Jag har valt att skriva om CAM (Computer-aided Manufacturing) vilket kändes som ett självklart ämne att skriva om för mig då jag har spenderat mycket tid i projektet i kursen till att ta fram gjutformar till modellen vilket har lett till att jag väckt ett större intresse för det.

3 Innehållsförteckning Ordlista 1 Teori 2 Inledning 2 Historia 2 CAM-processen 2 Bearbetningssteg 4 Bilder 5 Egna reflektioner 6 Referenser 7

4 Ordlista CAD CAM CNC Finishing NC Offset Profiling Roughing STL Stock Computer-aided Design. Computer-aided Manufacturing. Computer Numerical Control. Finskär. Numerical Control. Arbetsmån. Material som sparas kvar till att bearbetas senare. Profilskär. Grovskär. Ett filformat som används av de flesta programmen inom CAD/CAM. Arbetsstycke. 1

5 Teori Inledning Computer-aided Manufacturing, CAM, innebär att man använder sig av ett datorprogram för att göra om en CAD-modell till CNC-kod. Syftet med detta är att skapa en snabbare och mer precis tillverkning och även i vissa fall att reducera spill under produktionen. Detta utan att behöva göra beräkningar av koordinater. CAM används mycket inom bilindustrin, verkstäder och fabriker där det finns ett krav på högkvalitativa produkter med skarp noggrannhet och effektiv produktion. Det är även många privatpersoner som har byggt egna CNC-maskiner. Historia Sedan den industriella revolutionen har tillverkning genomgått stora förändringar och redan sen 40- talet har NC-kod används blev NC-kodens uppfinnare John T. Parsons tillsagd att helikoptrar skulle bli mycket populära. Parsons fick arbete hos en amerikansk flygplanstillverkare där han utvecklade en metod att styra maskiner med hjälp av pappersremsor med hål i. Dessa hålkort användes fram till 80-talet då disketter blev tog över upp en fransman vid namn Pierre Bézier ett nytt system CADCAM-system som hette UNISURF. Detta system kunde hantera Bézierkurvor som användes till att designa bilkarosser åt bilföretaget Renault. Efter att elektriska komponenter och datorer utvecklades så gjordes även CAM-systemen. Fram tills idag har CAM-systemen gjorts mycket mer avancerade och användarvänliga. CAM-processen CAD CAM CNC Bearbetning i maskin Färdig detalj Bild 1: Översiktlig bild som illustrerar hur CAM finns med i tillverkning. CAM fungerar som så att man först behöver en CAD-modell som man importerar in till ett valfritt CAM-program. Oftast kan de flest CAD-program exportera till ett filformat som de flesta CAD/CAMprogram har gemensamt att kunna hantera t.ex. STL-filer. Både två- och tredimensionella CADdetaljer går att bearbeta i CAM, det är upp till tillverkaren att avgöra vad man vill göra för något. Programmet i sig har i uppgift att skapa verktygsbanor för hur hela bearbetningen ska gå till. Detta innefattar: rotation på arbetsstycket, val av verktyg, spindelhastigt, skärdjup, kylvätskekontroll m.m. När operationerna i programmet är färdigt generas en CNC-kod som berättar för maskinen hur alla skärprocesser ska gå till. Eftersom att CAM-programmen är väldigt grafiskt gjorda så fyller de syftet med att reducera koordinatberäkningar och behovet till att kunna CNC-kod, som leder till att man inte har samma behov av NC-maskinister som tidigare har haft då all kod var tvungen bli gjord manuellt av maskinisten. 2

6 En del CAM-system har en del egenspecifika koder som inte är standardiserade som inte alla maskiner kan tolka. För att kunna lösa detta använder man sig av postprocessorer. En postprocessor översätter de koder från CAM-programmet och gör om dem så att maskinen kan förstå. Leverantören brukar oftast skicka en postprocessor till det CAM-program som köparen använder sig av. Efteråt brukar CNC-koder bli granskade för att se till så att allt stämmer, det kan hända att programmet får för sig att bete sig annorlunda från vad man har tänkt sig. Erfarna programmerare kan reducera produktionstiden avsevärt vilket är en viktig faktor då tillverkningen är tänkt att gå i serie- eller massproduktion. Det finns en hel drös med maskiner som kompatibla med att hantera CNC-kod. Fräsar, svarvar, skär-, klipp- och mätmaskiner är ett par exempel som fungerar utmärkt med CAM. Här är några exempel på CAM-program: CATIA DeskProto Edgecam NX WorkNC Bild 2: Illustrering över hur en postprocessor fungerar. 3

7 Bearbetningssteg När man öppnar upp ett CAM-program möts man av ett väldigt grafisk gränssnitt där man beroende på program kan se verktygsbanor, strategier för fräsning och även göra simulering om hur bearbetningen kommer gå till. Gränssnitten kan skilja sig rejält mellan programmen men grundprincipen och processen i dem är desamma. Den process som CAM-programmen följer delas in i tre steg som anpassas efter vad man väljer att tillverka för produkt. Dessa steg är följande: Roughing (Grovskär) När man börjar med ett arbetsstycke vill man avlägsna så mycket material från arbetsstycket till det som ska bli detaljen. Genom att ta bort överflödigt material och lämna ett tunt lager material för resterade processer att bearbeta med, offset, så sparar man mycket tid. Eftersom att syftet med detta steg är att spara in på arbetstiden så blir svepta ytor som trappsteg istället för att bli helt runda, detta för att just spara in tid. Semi-finishing/profiling (Profilskär) Efter att grovskäret är klart är nästa steg att komma ännu närmare den avslutande. Eftersom att det sista steget i processen är väldigt tidskrävande behövs ett mellansteg som tar bort det sista av det överflödiga materialet. Profilskäret avlägsnar det mesta från t.ex. de trappsteg som bildas på svepta ytor i det föregående steget och det är för ens nu runda former börjar komma fram. Beroende på hur pass noggrant man vill ha på en svept yta så kan man välja nöja sig med att göra en profiling, men det är vanligt att även här att lämna små trappsteg och låta nästa steg ta det för en finare yta. Finishing (Finskär) Det sista och avslutande steget är att få fram alla fina ytor. Detta är oftast ett ganska långsamt steg där maskinen ibland går på lägre hastigheter samt utan att lämna någon arbetsmån. I vissa fall där man använder en fräs som har mer en fyra axlar kan man även välja att konturfräsa. Där roterar arbetsstycket runt kring en av axlar samtidigt som maskinen skär. Genom att använda sig av denna metod slipper man de trappsteg som annars bildas man får en mycket fin och jämn yta. När en detalj har kommit till detta steg kan man välja att antingen förbättra den i vare sig CAM eller kanske ytbehandla den på något annat sätt. Annars har man en färdig detalj. Bild 3: Exempel på trappsteg som bildas efter ett grovskär. 4

8 Bilder Här är några exempel på produkter som har blivit tillverkade med hjälp av CAM och på olika gränssnitt: Bild 4: Till vänster: tandimplantat. Till höger: kylflänsar. Bild 5: Gränssnitt i programmet Edgecam. 5

9 Egna reflektioner Jag valde att skriva om CAM eftersom att under kursens gång så har jag fördjupat mig i ämnet för att vi skulle tillverka en modell. Modellen i sig valde vi att gjuta ur gjutformar som vi valde att fräsa ut och förbereda i CAM. I framtiden tror jag att mer fokus kommer att läggas på att optimera programmen och göra dem smartare, dvs. att programmet tänker ut vilken strategi som är den mest lämplig just för att kunna undvika energispill i tillveckningen. Många tillverkare kommer säkert att göra någon form av standardisering där det blir lättare för en köpare att välja program efter egen smak och få det att fungera till sin maskin. Om man jämför en fräs mot en 3D-skrivare där man inte behöver ha någon CAM-förberedning utan att det räcker med att bara mata in CAD-modellen i maskin och sedan tillverkar den. Genom detta så behövs ännu mindre förkunskaper och gör det ännu enklare, vilket också kan verka attraktivt just för fräsning och svarvning. Eftersom att 3D-skrivare också bygger upp detaljen i lager på lager så fås inte heller något vilket också är en stor utgift. Efter att ha gjort denna fördjupning känner jag att mitt intresse har blivit ännu större för CAM och olika tillverkningsmetoder och suget efter att ta reda på mer! 6

10 Referenser Introduktionskurs till CAM.pdf, Bengt Gustafsson, Augusti Internetkällor: