ЧПУ в колледже: как не надо — и как НАДО учить

Часть IV

После получения навыков «ручного черчения» (см. часть третья), познакомившись с ЕСКД и развив свое пространственное мышление, учащийся становится в начало тропы, называющейся «СКВОЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ».

Вообще, сквозное проектирование — это современный принцип организации проектного и производственного процесса в самых разных областях человеческой деятельности. Нас, прежде всего, интересует этот принцип применительно к машиностроительному производству, а более конкретно — к механообработке на станках с ЧПУ. «Крупными мазками» последовательность сквозного проектирования в нашем случае можно изобразить следующей картинкой (рис. 1).

Здесь важно сразу пойти по правильному пути. Что такое правильный путь? Это путь, из начала которого ясно видно завершение — возможность создания готовой управляющей программа для станка с ЧПУ. Не нужно воспринимать этот словесно описанный образ, как, своего рода, трубу: дескать, заглянем в начало — и виден конец.

Нет, путь будет петлеобразный и ветвистый. На этом пути только в конструкторской части (CAD) столько этих веток и петель! А именно:

• создание чертежа (плоских видов) детали со всеми размерами и техническими требованиями;
• создание на основе выполненного чертежа - 3D-модели детали;
• обратная задача (твердотельное моделирование) — сначала создание 3D-модели детали, а потом, на ее базе — создание плоских видов и чертежа со всеми размерами и требованиями;
• и др.

Но, все эти петли и ветви пути, в конечном итоге, приводят к одной двери (она называется «Переход в технологическую часть», стрелка от 1 к 2 на рис. 1), за которой… А, а что — «за которой»?

А за ней — либо выход наружу, в «свободное плавание», либо твердая тропа со знакомым ландшафтом.

На твердой тропе сразу просматривается, что завершение пути — не за горами. Да, придется тоже попетлять, но путь подготовлен и размечен.

В свободное же плавание попадают те, кому было легко и свободно «до этого», в CAD-овской части, кто шел знакомым традиционным путем, «как все». В свободном плавании они опять «свободны», предоставлены «воле волн», но, нужно снова искать и выбирать, к какому берегу пристать, чтобы продолжить траекторию, а, выбрав, осваивать особенности нового окружения и, двигаясь, высматривать — видно ли на горизонте завершение.

Ведь можно пройти весь технологический путь, подготовить программу обработки — и снова оказаться перед дверью, но уже закрытой (стрелка от 2 к 3 на рис. 1).

За дверью-то — учебный станок, но, чтобы открыть дверь, нужен «ключик». Он называется «постпроцессор именно для Вашего станка». А у вас этого ключика нет! Об этом «ключике», вернее программном модуле, нужно было позаботиться заранее.

Одним словом, в свободном плавании — сплошные хлопоты. Конкретизируем описанную выше образную картину.

Не секрет, что, когда заходит речь о компьютерной графике, на вопрос: «Какая программа используется в вашем техникуме?», — в 99 процентах случаев следует ответ: «АвтоКад», или — «Компас».

Хорошие программы для графики, слов нет. Удобные, широко распространенные, интуитивно понятные при освоении. Но… — это «чертилки».

У них нет технологической части. Работая в АвтоКаде или Компасе, Вы выходите через упомянутую выше дверь в «свободное плавание» — с чертежами, 3D-моделями в виде файлов. А что делать дальше?

А дальше — подбирать из имеющихся CAM-программ доступную Вам, удовлетворяющую следующим основным условиям:

• способна адекватно «прочитать», для начала, созданные конструкторские файлы;
• способна использовать эти файлы как базу для разработки технологии изготовления детали;
• располагает модулем постпроцессора, который транслирует разработанную программу обработки в управляющую программу для конкретного станка с ЧПУ, который стоит в Вашей лаборатории.

Первые два условия, как правило, не проблема. Файлы АвтоКада и Компаса «читают» большинство CAM-овских программ. А вот третье… Как Вы будете решать задачу разработки постпроцессора именно для Вашего станка и пристыковки этого модуля к программе CAM — это Ваше личное дело. Как говорится, «…спасение утопающих — дело рук самих утопающих».

Конечно, все технические проблемы можно решить. Но, сама идея организации подготовки по направлению «CAD/CAM-технологии и станки с ЧПУ» в виде «лоскутного одеяла» — выглядит в наше время местечково и архаично.

Надеюсь, я Вас убедил, что современный уровень — это с самых первых шагов обучения использовать полноформатный САПР, имеющий весь набор модулей для сквозного проектирования.

Это позволит учащемуся с самого начала и до завершения находиться в единой программной среде, а не прыгать с программы на программу, каждый раз заново осваивая новый интерфейс. В полноформатном же САПРе на разных этапах проектирования интерфейс сходственный, отличается только мелкими деталями.

Удобно? Безусловно, к тому же экономится куча времени.

Но это еще не все.

Самое главное, что принцип сквозного проектирования подразумевает передачу результатов текущего этапа проектирования сразу на все последующие этапы в единой проектной среде. При этом, изменения, вносимые на любом этапе, отображаются во всех последующих частях проекта.

Данная технология базируется на модульном построении САПР, на использовании общих Баз Данных проекта, и характеризуется широкими возможностями моделирования и контроля на всех этапах проектирования.

К таким этапам, последовательно, относятся: конструкторское проектирование, технологическое проектирование, инженерное проектирование, проектирование технологической оснастки, разработка управляющих программ для оборудования с ЧПУ и их проверка.

Поясню на простом примере.

Уже работая в программном технологическом модуле, Вы, вдруг, обнаружили конструкторский ляп, или недочет, да просто, подумали, и решили изменить радиус, длину или угол, или добавить еще одно отверстие. Одним словом, возникла необходимость внесения изменений на конструкторском этапе.

Если САПР един — то это минутное дело. Вернулись в модуль CAD, внесли изменения, зафиксировали их — и они практически автоматически прошли по всей последующей цепочке.

Все рутинные транслирующие операции автоматизированы. Можете возвращаться к тому месту технологии, где Вы остановились, там Вас уже ждет измененная деталь.

А что Вас ждет, если у Вас «лоскутное одеяло»: CAD сам по себе, CAM сам по себе? Никакого автоматизма, все нужно будет делать вручную. Соответственно — никакого сквозного проектирования.

Одним словом, вопрос настолько очевидный, что обсуждать можно только одно — какой полноформатный САПР выбрать для использования в своем техникуме или колледже. И, если на заре времен выбора большого не было — были только иностранные САПР, то теперь ситуация кардинально изменилась.

Российские САПР сейчас ничуть не уступают, а во многих пользовательских аспектах и превосходят иностранные. И не только потому, что в них все по-русски и есть максимальная методическая поддержка. Не вдаваясь в подробности — из-за того, что российские САПР начали разрабатываться значительно позже иностранных, они изначально строились на более современном программно-математическом базисе. А программно-математический базис, опять же, не вдаваясь в детали, это константа, достаточно постоянная во времени.

По этой причине, во время сравнительных испытаний, зачастую, наши программы опережают иностранные по времени, затраченному на одинаковую работу — просто считают быстрее, более молодые «мозги».

Итак, что же, в итоге, предлагает компания ДиСис в рамках своей концепции?

ДиСис комплектует свои лаборатории-мастерские одной из лучших САПР РФ — CAD/CAM/CAPP-системой ADEM.

Здесь следует еще раз дать расшифровку этих аббревиатур, чтобы сэкономить читателю время на энциклопедические поиски. Коротко, на понятийном уровне, обозначим эти термины.

По порядку следования:

• CAD (computer-aided design) — автоматизированное проектирование. Термин используется для обозначения широкого спектра компьютерных инструментов для автоматизации двумерного и трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской документации;
• CAM (computer-aided manufacturing) — автоматизированное производство. Термин используется для обозначения программного обеспечения, основной целью которого является создание программ для управления станками с ЧПУ. Входными данными CAM-системы являются геометрические модели изделий, разработанные в системе автоматизированного проектирования (CAD).
• CAPP (computer-aided process planning) — автоматизированная технологическая подготовка производства. Термин используется для обозначения программных инструментов, применяемых на стыке CAD и CAM. Задача технологической подготовки — по заданной CAD-модели изделия составить план его производства. Данный план содержит указания о последовательности технологических операций, используемых станках, инструментах и проч.
• ADEM (automated design, engineering & manufacturing) — автоматизированное проектирование, расчет и изготовление. Представляет собой самое современное, разработанное отечественными специалистами программное обеспечение сквозного автоматизированного проектирования (САПР).

ADEM — это единое конструкторско-технологическое пространство, единая база, единый интерфейс. САПР имеет модульную структуру. Для интересующихся полным набором модулей, привожу ссылку.

Для наших учебных целей имеется апробированный комплект из трех модулей — CAD/CAM/CAPP.

Разработчики системы ADEM ориентировались не только на производство, на автоматизацию конструкторских и технологических работ на предприятиях промышленности, но и на эффективность подготовки квалифицированного персонала для этой промышленности в учебных лабораториях.

Поэтому, простота освоения и эксплуатации программного продукта, а также комплексный подход к вопросам автоматизации труда конструктора и технолога позволяют студентам быстро и наглядно освоить процесс сквозного проектирования.

Много лет назад, после изучения рынка систем проектирования и подготовки производства, специалистами «ДиСис» было решено для становления и развития учебного направления «CAD/CAM-технологии и станки с ЧПУ» применять именно систему ADEM.

При выборе программы решающими аргументами стали необычайная легкость освоения системы, полнота функционала для сквозного проектирования, продуманная и полная справка, встроенная в систему. Подкупали эффективность обучения, прекрасная иллюстративность процесса сквозного проектирования, при котором созданная конструктором объемная модель практически тут же переводится в чертежи и программы для ЧПУ с учетом используемого оборудования и инструмента.

Ну и, поскольку уже тогда планировалась практическая реализация простой и эффективной идеи комплексного использования связки «CAD/CAM/CAPP-система — учебный станок с ЧПУ» для формирования навыков работы с современным программным обеспечением и оборудованием у студентов колледжей и вузов, — выяснилось, что программа ADEM отвечает этому в наилучшей степени.

Выбор ДиСис оказался верным. САПР ADEM за эти годы стал общепризнанным образцом программного продукта для практического освоения сквозного проектирования в технических учебных заведениях любого уровня.

Разумеется, компания ДиСис обеспечивает свои учебные лаборатории-мастерские по направлению «CAD/CAM-технологии и станки с ЧПУ» подробными руководствами по всей системе сквозного проектирования и полноценной методической поддержкой.

В следующей, пятой части статьи, продолжим «путешествие» по учебной лаборатории сквозного проектирования ДиСис. Речь пойдет об интерактивной мультимедийной программе, которая представляет собой индивидуального виртуального тренера, преподавателя и экзаменатора по направлению «CAD/CAM-технологии и станки с ЧПУ».

Кандидат технических наук

Маландин Геннадий Юрьевич