Методика реалізації технології псевдонестінга в сапр базис

Павло Бунаков, Кирило Килинг

Сучасні вимоги споживачів до меблів істотно змінюють саму концепцію меблевого виробництва. Однією з основних тенденцій його розвитку стає відхід від прямолінійних форм і «плоских» конструкцій, що тягне за собою ускладнення технології виготовлення меблів, а отже, і необхідність технічного переоснащення. Розпилювальне обладнання прохідного типу і традиційна послідовність обробки заготовок з технологічного потоку нерідко стають стримуючими факторами розвитку підприємства і причиною втрати конкурентних переваг.

Вирішити цю проблему можна за допомогою багатофункціональних обробних центрів із ЧПК, які відносяться до класу позиційного обладнання. Процес обробки на них реалізується за принципом укрупнення операцій, коли при одноразовому установе заготовки виконується кілька операцій (в ідеалі - всі необхідні операції). Це дозволяє забезпечити високу точність взаємного розташування оброблюваних поверхонь, скоротити час на переналагодження обладнання та зменшити загальне число встановивши. Останнє дуже важливо, оскільки багато деталей меблів досить масивні і їх перевстановлення вимагає значних зусиль і витрат часу.

Одним із сучасних способів організації меблевого виробництва, що дозволяє поєднати індивідуальність кожного замовлення з виготовленням його на високопродуктивному автоматизованому обладнанні, є технологія нестінг.

Існує кілька варіантів технології нестінг. У найбільш загальному випадку це такий спосіб обробки заготовки, при якому за один установ деталь обробляється до максимального ступеню готовності. Верстати, що підтримують нестінг, дозволяють фрезерувати пази на пласті панелі, свердлити отвори під установку кріпильних елементів, надавати деталям остаточну форму. Іншими словами, такий верстат являє собою невеликий меблевий цех, поєднуючи в собі функціонал круглопильного, фрезерного, присадочного і кромкооблицювального верстатів.

Технологія нестінг має безліч переваг, однак їй властиві і певні недоліки. Наприклад, набагато більшу кількість утворюються тирси, оскільки застосовуються фрези діаметром 1025 мм, тоді як ширина пив для круглопилкових верстатів - 35 мм. Крім цього після розкрою на столі залишається велика кількість дрібних обрізків матеріалу, які доводиться видаляти перед розкриємо наступної плити. Технологія нестінг не підтримує пакетного розкрою, при якому одночасно обробляється кілька плит вихідного матеріалу.

Застосування верстатів, що використовують технологію нестінг, найбільш обгрунтовано на підприємствах, що випускають вироби малими серіями або за індивідуальними замовленнями, якщо значна кількість деталей має криволінійну форму. Для ефективного використання такого обладнання перш за все необхідно забезпечити автоматичну підготовку вихідних даних і їх передачу в систему управління верстата.

Фігурний розкрій у виробництві меблів

Для найбільш ефективного застосування матеріалу при його обробці на нестінгових верстатах необхідно розробити програми фігурного розкрою, тобто оптимального розміщення заготовок криволінійної форми на вихідних плитах. В даний час існує ряд програм, що дозволяють формувати карти фігурного розкрою листових матеріалів. Вони призначені для використання на верстатах термічного різання (лазерні, газові або плазмові верстати), фрезерних обробних центрах, штамповочном обладнанні або при ручному розкрої. Спектр можливих матеріалів досить великий. Він включає, в тому числі, і матеріали, що використовуються в меблевому виробництві: деревні плити, скло, штучний камінь. Однак цілий ряд істотних особливостей роботи з основним меблевим матеріалом, деревостружкової плитою (ДСтП), в них не враховується, так само як не враховується технологія обробки меблевих заготовок і досить високий рівень автоматизації конструкторскотехнологіческіх робіт на більшості меблевих підприємств. З цих причин «механічний» перенесення програм фігурного розкрою, спочатку розроблених для інших галузей, в меблеву промисловість не дозволяє досягти помітного ефекту і породжує серйозні проблеми при їх практичному використанні.

Проектування корпусних меблів на вітчизняних підприємствах є, як правило, високоавтоматизованим, причому домінуюче становище займають вітчизняні САПР, до яких відноситься і система БАЗИС. Всі вони включають рішення для комплексної автоматизації дизайнерських, конструкторських і технологічних робіт. Система БАЗИС являє собою сукупність програмних модулів, які працюють з єдиною інформаційною моделлю меблевого виробу. До її складу входять CADмодулі БАЗІСМебельщік і БАЗІСШкаф, а також CAMмодулі БАЗІСРаскрой і БАЗІСЧПУ1.

У разі застосування автономних програм розкрою для передачі інформації про деталі з CADсістем, як правило, використовується формат DXF, при цьому кожна деталь повинна бути в окремому файлі, що вкрай незручно з урахуванням великої кількості деталей в меблевому ансамблі. Крім того, подібний підхід вимагає додаткових витрат часу і може призводити до помилок суб'єктивного характеру.

Однією з найважливіших характеристик ДСтП є текстура - переважна орієнтація елементів, що утворюють специфічний малюнок на пласті плити матеріалу. Напрямок текстури на деталях меблевого вироби виключно важливо в плані реалізації дизайнерського задуму в проектованому ансамблі. Однак ця інформація не враховується існуючими програмами фігурного розкрою.

До технологічних особливостей виготовлення меблевих деталей, які необхідно враховувати при реалізації алгоритмів фігурного розкрою і формування керуючих програм для нестінгових верстатів, відносяться:

В даний час провідні верстатобудівні компанії пропонують широкий асортимент обладнання, що працює за технологією нестінг. Воно все активніше впроваджується на підприємствах меблевої промисловості, що робить актуальним завдання розробки спеціалізованого програмного забезпечення для оптимізації фігурного розкрою і формування керуючих програм для нестінгових верстатів в рамках комплексної САПР корпусних меблів.

Технологія «псевдонестінга»

Розробка ефективних алгоритмів фігурного розкрою ДСтП з урахуванням всіх особливостей меблевого виробництва - завдання досить складна, особливо з урахуванням відсутності достатнього досвіду використання нестінгових верстатів на вітчизняних підприємствах. Виходячи з цього фахівцями компанії «БазісЦентр» в якості першого кроку реалізована гібридна технологія, що отримала назву «псевдонестінга». Вона об'єднує в собі апробовані методики розкрою матеріалів, особливості технології виготовлення меблів і можливості модуля БАЗІСЧПУ. Розглянемо послідовність кроків для створення керуючих програм відповідно до технології «псевдонестінга».

Мал. 1. Модель меблевого вироби

Мал. 2. Вікно модуля БАЗИС-Розкрий

На рис. 1 показана модель меблевого виробу, що містить непрямокутні деталі, в якій розставлено кріплення і облицьовані все кромки. Вона передається в модуль БАЗІСРаскрой. У таблиці, показаної на рис. 2, відображаються розпилювальні розміри всіх деталей. Для формування керуючих програм включається спеціальний режим (Файл для Nesting) і виконуються деякі настройки параметрів розкрою:

• в якості ширини різу, як правило, вказується діаметр фрези. Справа в тому, що добре заточена фреза однаково якісно обробляє кромки з обох сторін. В цьому випадку ширину різу слід задавати дорівнює діаметру фрези. Якщо ж фреза трохи затупілась, то якість оброблюваних кромок буде різним. На рис. 3 схематично показаний процес фрезерування. Відомо, що лінійна швидкість руху точки по колу спрямована по дотичній до неї. При обробці боку А напрямок вектора лінійної швидкості точки дотику фрези і ДСтП збігається з напрямком руху фрези. Якість обробки цієї кромки буде як і раніше високим. Для сторони Б вектори швидкостей матимуть протилежний зміст, тому якість відповідної кромки буде набагато нижче. Для забезпечення високої якості обох крайок ширина різу задається на кілька міліметрів більше діаметра фрези. В результаті обидві кромки обробляються при збігу векторів швидкостей, тобто з однаковою якістю;
• режим завдання припусків на криволінійні ділянки деталей відключається, оскільки при нестінг вони не мають сенсу;
• в шкалі критеріїв оптимізації на перше місце ставиться критерій максимального значення коефіцієнта використання матеріалу. Порядок розташування інших критеріїв принципового значення не має;
• в якості способу сортування смуг рекомендується розміщення вузьких смуг всередині листа, щоб уникнути їх викривлення;
• додатково вказується, яка інформація, окрім контурів деталей, використовується при формуванні керуючих програм: отвори в пласті деталей, пази прямолінійні, пази криволінійні (рис. 4).

Після виконання налаштувань задається кількість комплектів (припустимо, три) і виконується формування карт розкрою (одна з них показана на рис. 5). Візуально вони нічим не відрізняються від звичайних карт розкрою, що формуються для круглопилкових верстатів, за винятком ширини пропила.

Мал. 3. Схема процесу фрезерування

Мал. 4. Вікно настройки параметрів нестінг

Мал. 5. Приклад карти розкрою

Мал. 6. Узагальнені панелі «псевдонестінга»

Паралельно з отриманням карт розкрою створюється файл, який містить ці карти розкрою у вигляді узагальнених панелей, тобто панелей формату системи БАЗИС, контури, присадка і безліч пазів яких представляють собою сукупність відповідних елементів всіх деталей, розміщених на какойлібо карті. При цьому деталі автоматично орієнтуються таким чином, щоб пласти, на яких розташовано більше отворів або є пази, виявилися на одній стороні узагальненої панелі. Це дозволяє виконати максимальну кількість операцій на даному етапі обробки.

Таким чином, в результаті розкрою утворюється набір панелей, які можна передати в модуль БАЗІСЧПУ для формування керуючих програм (рис. 7). Спеціально для технології нестінг в ньому передбачена можливість вказівки послідовності виконання операцій. В даному випадку доцільним видається наступний порядок: обробка криволінійних і прямолінійних пазів, свердління отворів в пласть, обробка зовнішнього і внутрішнього контурів (рис. 8). Нестінговие верстати, як правило, не дозволяють свердлити отвори в торцях панелей, тому відповідна технологічна операція виключається.

Безумовно, технологія «псевдонестінга» і математично, і технологічно не є повноцінним рішенням для оптимізації фігурного розкрою в меблевому виробництві. Однак вона дозволяє просто і ефективно вирішити досить велике коло завдань, що стоять перед мебельниками.

Мал. 7. Вікно модуля БАЗИС-ЧПУ

Мал. 8. Визначення послідовності операцій

Розкрій фрезерованих фасадів

Однією з прикладних задач, при рішенні якої технологія «псевдонестінга» дозволяє добитися відмінних результатів, є фрезерування і розкрій фасадів. В даний час фрезерування, як вид декору, широко застосовується при виробництві фасадів кухонних меблів, шаф, тумб і т.д. Воно дозволяє підкреслити єдиний стилістичний задум меблевого ансамблю або деякої сукупності елементів, а також сконцентрувати увагу на окремих його елементах, тобто є інструментом втілення художнього задуму дизайнера.

Суть завдання полягає в наступному: з плити МДФ (деревоволокнистих плит середньої щільності - екологічний і високоякісний матеріал, широко використовуваний в меблевій промисловості) необхідно виготовити кілька фасадів, на лицьовій стороні яких є декоративна фрезерування і скругление ребер (рис. 9).

Мал. 9. Приклад фрезерованного фасаду

Мал. 10. Узагальнена панель фрезерованих фасадів

При розміщенні фасадів на вихідній плиті МДФ формується карта розкрою і файл для модуля БАЗІСЧПУ (рис. 10). При правильному завданні параметрів обробки нестінговий верстат виконає всі технологічні операції в оптимальній послідовності, а саме:

• фрезерування всіх пазів на пласті;
• скругление ребер фасадів на плиті МДФ;
• присадка отворів під ручку;
• фрезерування прямолінійних різів, тобто поділ плити на окремі деталі.

Оскільки фасади мають прямокутну форму, коефіцієнт використання матеріалу буде максимально можливим.

висновок

Розробка і реалізація технології «псевдонестінга» в системі БАЗИС дозволили в багатьох випадках значно підвищити ефективність експлуатації верстатів з ЧПУ, що працюють за технологією нестінг. Досвід її використання на меблевих підприємствах показав, що в даний час в залежності від номенклатури виробів вона дозволяє вирішити від 70 до 90% завдань, пов'язаних з необхідністю застосування фігурного розкрою. Однак згадане нами ускладнення геометричних форм деталей неминуче призведе до того, що з часом цей відсоток буде зменшуватися. У зв'язку з цим актуальною стає задача, що стосується розробки математичного і програмного забезпечення для повноцінної підтримки технології нестінг в меблевій промисловості.

Популярні статті

Майбутнє CAM-систем

Нова лінійка професійної графіки NVIDIA Quadro - в центрі візуальних обчислень

Компанія NVIDIA оновила лінійку своїх професійних графічних карт Quadro. Нова архітектура Maxwell і збільшений обсяг пам'яті дозволяють продуктивно працювати з більш складними моделями в найвищих дозволах. Продуктивність додатків і швидкість обробки даних стали вдвічі вище в порівнянні з попередніми рішеннями Quadro

OrCAD Capture. Методи створення бібліотек та символів електронних компонентів

У цій статті описані різні прийоми і способи створення компонентів в OrCAD Capture, які допоможуть як досвідченому, так і починаючому користувачеві значно скоротити час на розробку бібліотек компонентів і підвищити їх якість