Общероссийская сетевая облачная технология будущего по развитию автоматизированного сервиса по производству деталей на станках с ЧПУ

В Январе этого годамы побеседовали с ведущим разработчиком и руководителем проекта SprutCAM компании “СПРУТ-Технология”Александром Грошевым по самой перспективной теме развития отечественного автоматизированного сервиса по производству деталей на станках с ЧПУ - сетевой облачной технологии.

Это ключевая технология, необходимая для практической машиностроительной отрасли России, ключевой отрасли экономики, определяющей научный потенциал и обороноспособность страны.

Современное производство деталей машин характеризуется повсеместным использованием оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) и промышленных роботов. Зачастую станки с ЧПУ, универсальные по своей сути, изготавливают крупные партии одинаковых деталей. При отсутствии заказа дорогостоящее оборудование простаивает. При этом технологи хотели бы избежать изготовления единичных деталей или малых партий. Это связано со сложностью переналадки оборудования, высоким риском получения брака или повреждения станка. [1]

Существующая практика применения САМ-систем предполагает их использование в непосредственной близости от станка, человеком, который в мельчайших подробностях знает особенности своего оборудования, имеющийся на складе режущий инструмент и специфику обработки материала. Именно дефицит специалистов по программированию и наладке станков с ЧПУ приводит к их простою и отказу от изготовления малых партий и единичных деталей. [1]
С помощью Александра постараемся объяснить что из себя представляет эта новая облачная технология будущего.

Суть сервиса и технологии состоит в следующем.

Сервис.

1. Конструктор заказчика детали обращается к сетевому общероссийскому сервису с целью изготовления детали (деталей). Отправляет на сервис файл векторной твердотельной машиностроительной 3D модели в формате .STEP [2] или файл отсканированной на 3D сканере детали в формате .STL Указывает заготовку, её тип и материал.

NB Файл STEP - это файл 3D-модели, сохраненный в формате STEP (Стандарт для обмена данными о продукте), стандартном формате обмена ISO. Он содержит данные трехмерной модели, сохраненные в текстовом формате, распознаваемом несколькими программами автоматизированного проектирования (CAD).

Файл STL - это 3D-модель, сохраненная в формате стереолитографического файла. Он содержит или двоичные данные, описывающие набор треугольных граней, составляющих поверхности модели. Полигональная сетка — это совокупность вершин и граней, которые определяют форму объекта. Она почти не содержит информации об объекте, кроме данных о положении граней, определяющих форму. [4]

2. Сервис, имеет базу данных станков с ЧПУ и роботов России, базу данных стандартных инструментов для станков с ЧПУ, базу данных технологической оснастки для станков. CАМ-система является основным элементом сервиса.

NB CAM (Computer-aided manufacturing) — автоматизированная система, либо модуль автоматизированной системы, предназначенный для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами. [5]

CАМ-система автоматизированно формирует технологию изготовления детали на ЧПУ с учётом нужного инструмента и оснастки. Она же формирует время изготовления детали, нужное для формирования стоимости изготовления детали.

3. Сервис, на основании базы данных производств РФ, владеющих станками с ЧПУ, исходя из имеющегося у производств инструмента и оснастки, готовых изготовить детали, на основании работы CАМ-системы по технологии формирует цену изготовления детали для согласования с заказчиком. Для этого система имеет базу стоимости машинного времени производств. Стоимость изготовления детали определяется системой на основании стоимости машинного времени, требуемого времени на обработку, стоимости необходимого инструмента и т. д. Система позволяет оптимизировать техпроцессы, например заменить инструмент на более дорогой, с лучшими скоростями резания, но сэкономить на машинном времени.

4. Заказчик согласовывает цену и сроки изготовления детали (деталей) на сайте сервиса и, используя платежную систему сервиса, перечисляет деньги за изготовление исполнителю.

5. Сервис автоматически выбирает место изготовления и, по изготовлении, осуществляет отправку готовых изделий заказчику.

Работа сервиса, кроме отправки файлов и информации заказчиком и расчётов, производятся в автоматическом режиме.

Пока подобных сервисов в России нет. По мнению Александра в мире есть сервисы, но не полные, западные стартапы дают только возможность загружать 3D модель и характеристики детали в облако.

Технология. 

«Будущее технологии SprutCAM кроется в облаках, интеграции и мощной автоматизации.» Александр Грошев.

• Необходимо проводить стандартизацию для обмена информации и обеспечения взаимодействия баз данных внутри сервиса.
• Необходимо собирать данные по стоимости машино-времени по станкам с ЧПУ по РФ.
• Сервисы автоматизации оплаты и доставки в России есть. Надо будет делать аналогичные.
• Создавать виртуальные модели большинства моделей технологического оборудования (станков) и роботизированных ячеек.
• Описывать модели режущего инструмента и технологической оснастки.
• Загружать в систему геометрическую модель детали и заготовки.
• Описывать технологическую наладку базирования заготовки на станке.
• Формировать набор инструмента, необходимого для обработки детали.
• Загружать и моделировать управляющие программы для любых станков имеющихся в базе данных.
• Конвертировать программы предназначенные для одного оборудования в программы для другого оборудования.

Исполнители. 

Компании “СПРУТ-Технология” уже имеет базу станков с ЧПУ в виде 3D моделей около 2000 штук. Имеет многолетний опыт по развитию САМ-системы.

Необходима проработка технологического процесс изготовления. По мере развития системы, функции технологов автоматизируются. Результатом работы должен быть комплект документации, включающий управляющую программу для станка с ЧПУ, список используемого инструмента, карту наладки и т.д. [1].

Поставщики оборудования самостоятельно разрабатывают постпроцессоры и интерпретаторы для своих станков, на основе публичных API.

Поставщики инструмента самостоятельно вносят каталоги своего инструмента в систему, указывают режимы резания для различных материалов.

Поставщики оснастки заполняют базу системы виртуальной оснасткой с указанием ее характеристик и стоимости. [1]

В итоге, создание и внедрение подобной технологической платформы позволит:

• Собрать в едином месте информацию о технологических возможностях отрасли, включая уникальное оборудование;
• Отказаться от закупки дорогостоящего оборудования. если оно уже у кого-то имеется и не дозагружено;
• Существенно увеличить обмен технологическим опытом, приемами и лучшими практиками между сотрудниками предприятий машиностроения;
• Развязать узкое место: вечно перегруженных технологов, позволяя передавать эту работу на аутсорс;
• Снизить простои оборудования;
• Повысить производительность труда в отрасли. [1]

Источники:

[1] https://www.planetacam.ru/articles/exclusive/uberizacia_metelloobrabotki/

[2] https://fileinfo.com/extension/step

[3] https://fileinfo.com/extension/stl

[4] https://formlabs.com/ru/blog/how-to-use-3d-scanning-and-3d-printing-for-reverse-engineering/

[5] https://ru.wikipedia.org/wiki/CAM

[6] https://ruclips.net/video/stBIvcZPb-Y/stl-vs-step-files-what-s-the-difference.html