Projektowanie stylowej ramy drewnianej w ZW3D CAD/CAM

 

Program ZW3D wychodzi naprzeciw wymaganiom stawianym w przemyśle meblarskim i artystycznym. Zintegrowany system CAD/CAM oferuje projekt gotowego wyrobu począwszy od jego szkicu. Program daje nie tylko możliwość stworzenia modelu 3D, lecz również zaprojektowania całego procesu wytwarzania aż po instrukcje G-Code, umożliwiając kompleksowe wykonanie obróbki frezarskiej bądź tokarskiej projektowanej części.

Kompletny proces projektowania CAD i wytwarzania CAM pokażemy na przykładzie ramy lustra.

 

Zw3d projektowanie mebli rama drewniana 1

 

Od pomysłu do realizacji 

Cały projekt drewnianej ramy do lustra (rys.1) został wykonany w programie ZW3D CAD/CAM. Chcieliśmy pokazać możliwości modelowania 3D (swobodne projektowanie poszczególnych elementów - wyciagnięcie szkicu i wytłoczenie obrazu). Kolejnym etapem będzie przygotowanie gotowego projektu do procesu wytwarzania. Proces obróbki CAM zaprogramowany w programie ZW3D uwzględnia wszystkie aspekty współczesnej produkcji: optymalizację, minimalizację czasu i kosztów, uwzględnienie zużycia pracy maszyny i ekonomicznego wykorzystania materiału (nesting).

 

 

Projekt 3D ramy lustra Zw3d projektowanie mebli rama drewniana

 Rys. 1 Projekt ramy lustra

Projektowanie CAD


Początkowym etapem było utworzenie szkicu – wzoru celem wyciągnięcia bryły 3D. Tutaj projektant wykorzystał możliwość importu obrazka z gotowym wzorem.

 

 Projekt CAD ramy wzor

Rys. 2 Projekt ramy lustra

 

CAM produkcja mebli

Rys. 3 Etap zamiany importowanego obiektu na linie i krzywe.

Szkic uzyskany z dwóch wzorów został w odpowiedni sposób dostosowany i przełożony na wzór ramy (obrót, dopasowanie krzywych). Aby dojść do wyciągnięcia szkicu do modelu 3D projektant CAD przeprowadził szereg zabiegów naprawiających zaimportowany szkic (konwertowanie na linie/łuki, naprawa przerwań pomiędzy krzywymi, odpowiednie ustawienie wzorów pod model wyjściowy). 


W wyniku powyższych operacji otrzymaliśmy następujący szkic:

Program cam produkcja dekoracji

Rys. 4 Odpowiednie ustawienie szkicu (lewy), a następnie wyciagnięcie (prawy).

 

Końcowy efekt projektu CAD, drewnianej ramy lustra został przedstawiony na rys.1.

 

Obróbka CAM


Po otrzymaniu gotowego modelu CAD, przyszedł czas na zaprojektowanie obróbki drewnianej ramy. Do tego celu wykorzystany został moduł 3x Frezowanie programu ZW3D.
Jako, że zaprojektowana rama jest symetryczna względem dwóch osi Y i X, podjęliśmy proces projektu obróbki jednej ćwiartki ramy. Dzięki możliwości wykorzystania opcji przekształcenia operacji obróbki w ZW3D, wygenerowanie ścieżki narzędzia na reszcie ramy będzie dużo wydajniejsze w porównaniu z generowaniem kolejno każdej operacji na całej części. Gdy podczas projektowania dochodzi dodatkowo manipulacja parametrami obróbki, wówczas czas obliczeń ma istotne znaczenie, zaś przy kalkulacji jedynie ćwiartki modelu, możemy go zyskać. (rys. 5) Wykonywanie przekształcenia operacji nie wymaga ponownych obliczeń, co jest zaletą w przypadku projektów o powtarzalnych cechach.
Wymiary ramy czyli 900 x 775 mm dodatkowo uwypuklają ogromne ilości ścieżek niezbędnych do wygenerowania. Jako półfabrykat założyliśmy już uprzednio belki połączone w prostokątną ramę. (rys.5)

 

 Obróbka CAM ZW3D rama

Rys. 5 Ograniczenie profilem jednej ćwiartki ramy - obróbka.

Do wykonania projektu obróbki powyższej ramy zastosowaliśmy moduł 3x Frezowanie. Wykorzystane przez nas operacje to:


- zgrubna offset2d 1 (frez walcowo-czołowy 20mm)
- zgrubna offset2d 2 (obróbka resztek – frez walcowo czołowy 5mm)
- koronkowa (frez walcowo-czołowy 3mm)
- poziom Z (frez kulisty 3mm)

 CAM ZW3D obróbka ramy

Rys. 6 Obróbka ramy – z uwzględnieniem przekształceń

Wyświetlone ścieżki narzędzia na całej ramie przedstawione zostały na powyższym rysunku. Jak widać wystarczyło jedynie wygenerowanie i dobranie odpowiednich parametrów frezowania dla pierwszej ćwiartki ramy ograniczonej profilem. Następnie użycie opcji przekształcenia operacji (po lewej w drzewku historii) pozwoliło na zaoszczędzenie czasu podczas projektowania procesu technologicznego.
Podejście do rzeczywistego wytworzenia ramy może być dwojakie. Można skorzystać z zaproponowanej obróbki z przekształceniami, lecz wtedy należy pamiętać, że maszyna będzie wykonywała kolejno 4 operacje oddzielnie na każdej ćwiartce obiektu – co za tym idzie, nastąpią 4 zmiany narzędzia, a w sumie w całej obróbce będzie tych zmian 15.
Oczywiście jest możliwość uniknięcia tego poprzez usunięcie przekształceń i profilu ograniczającego w operacjach pierwszej ćwiartki, na której bazowane były przekształcenia. W wyniku usunięcia profilu ograniczającego ścieżka narzędzia zostanie wygenerowana na całym obiekcie. Warto jednak pamiętać, iż aby wykonać obliczenie programu obróbczego, trzeba potwierdzić poprawność dobranych parametrów, ponieważ proces liczenia obróbki całej ramy zajmuje dużo czasu.

 

 CAM obróbka ramy po weryfikacji bryłowej


Rys. 8 Ornament – wytłoczenie obrazu

 

Wytłoczenie obrazu w programie ZW3D


Innym sposobem uzyskania wzoru ornamentu na ramie jest opcja Wytłoczenie obrazu na ścianie.
To nieco inna metoda uzyskania podobnego efektu w porównianiu z operacją wyciągnięcia importowanego szkicu. W przypadku wytłaczania obrazu uzyskujemy bardziej zaokrąglone kształty i w porównaniu do importu szkicu – importowanego obrazka do wytłaczania w większości przypadków nie trzeba naprawiać celem poprawnego go wytłoczenia. W opcjach wytłaczania mamy możliwość wytłaczania wklęsłego i wypukłego, jak i zmianę rozdzielczości oraz wielkości odwzorowywanego kształtu.

Poniżej pokazaliśmy przykład wytłoczenia ornamentu na fragmencie ramy. Jak widać charakterystyka wytłoczenia nieco różni się od ornamentu importowanego ze szkicu.
Obie opcje są bardzo przydatne podczas projektowania skomplikowanych wzorów, a wybór operacji zależy od efektów, jakie projektant chce uzyskać. Dzięki temu mamy więcej czasu na próby odwzorowania skomplikowanych kształtów np. z obrazków, bądź gotowych szkiców zapisanych w popularnych formatach: JPG, PNG, GIF i inne.

 

ZW3D CAM wytłoczenie obrazu 1