هر آنچه از پاورمیل باید بدانید

نرم افزار پاورمیل چیست؟

پاورمیل یکی از بهترین و مهمترین نرم افزار ها در رشته مهندسی مکانیک و ماشین سازی است. در ادامه این نرم افزار قدرتمند را معرفی خواهیم کرد. سپس تاریخچه و ویژگی های آن را با زبانی ساده بیان می کنیم.

دستگاه هایی که با کمک کامپیوتر کار می کنند، از میزان کار یدی و قدرتی که برای انسان طاقت فرسا هستند، کاسته اند. همچنین روند تولید در کمترین زمان با بهره گیری بالا را سرعت بخشیده اند. دقت و ظرافت در ساخت، صرفه جویی در زمان و امنیت بالا از دیگر مزایای ورود نرم ‌افزار ها به صنعت تولید می باشند.

یکی از این نرم افزار های مهم پاورمیل نام دارد که در صنایع مختلف خودروسازی، قالب سازی، هوافضا و صنایع مختلف دیگر نقش کلیدی دارند. به طور مثال دستگاه های برش CNC و فرز CNC با کمک این نرم افزار ها کار می کنند. به عبارت دیگر اگر این نرم افزار ها نباشند دستگاه ها نیز کارایی خود را از دست می دهند.

اجازه دهید قبل از معرفی نرم افزار پاورمیل موضوع را کاملاً ساده توضیح دهیم. تصور کنید با کمک نیروی انسانی می خواهید قطعه یا ورقی از فلز را در جهات مختلف برش داده یا حالت دهید. اولین  مشکل این است که به طور مدام قطعه باید جابجا شود. همچنین ساعت ها زمان لازم است تا نیروی انسانی بتواند با ابزار های مورد نیاز، ورق را به شکل نهایی تبدیل کند. حتی محصول پایانی نیز دارای ظرافت و دقت لازم نخواهد بود. شما در تصاویر و ویدیو های مختلف دستگاه های برش CNC و فرز CNC را مشاهده کرده اید. محور آن ها در جهات مختلف حرکت می‌کنند، سپس دستگاه، فلز (هر متریال دیگر) را برش، پرداخت یا شکل می دهد.

آیا تا به حال فکر کرده اید چه چیزی مسیر حرکت این ابزار ها را مشخص می کند؟ چرا بدون توقف در جهات و چرخش های مختلف حرکت می کنند؟ یک نرم افزار طراحی شده است که کار برنامه نویسی برای این دستگاه ها را انجام می دهد.

پاورمیل یک نرم افزار قدرتمند و محبوب برای طراحی سه بعدی از سری CAM است. تمام جهت ها و حرکت ابزار ها در دستگاه CNC، توسط نرم افزار پاورمیل برنامه نویسی می شوند. با برنامه نویسی می توان مسیر های حرکت دستگاه را مشخص کرد. این نرم افزار توسط شرکت Delcom ساخته شده است. نرم افزار PowerMill بر روی انواع دستگاه های CNC معمولی تا پیشرفته قابل نصب است. به راحتی می توان جهت حرکت بر روی قطعات را مشخص کرد. دستگاه های CNC 2، 3 و حتی 5 محور کاری را پوشش می دهند.

پاورمیل قابلیت انجام انواع عملیات ماشینکاری مانند پرداخت کاری معمولی، خشن کاری و پرداخت کاری با سرعت بالا را دارد. از ویژگی های مهم و مثبت این نرم افزار، قابلیت کنترل ضخامت قطعه در سطوح متفاوت است. به عبارت دیگر در یک عملیات ماشینکاری می توان براده برداری را به صورت های مختلف (ظریف تا ضخیم) انجام داد. ناگفته نماند در دستگاه هایی با حرکت 4 یا 5 محوری پیچیدگی محاسبات، بسیار بالاست. نرم افزار PowerMill این توان را دارد که محاسبات پیچیده را نیز انجام دهد.

تاریخچه نرم افزار پاورمیل چیست؟

کد های اولیه نرم افزار پاورمیل از نرم افزار DUCT الگو برداری شده است. نرم افزار DUCT توسط دونالد ولبورن (Donald Welburn) و اِد لامبورن (Ed Lambourn) طراحی شده است (در سال 1973). سپس با کمک گروه فلزی دلتا توسعه داده شد. ابتدا نرم افزار DUCT توسط شرکت Control Data آلمان توسعه یافت. در سال 1982 کامپیوتر های کوچک گسترش یافتند و اشکال پیچیده و سه بعدی ترسیم شدند. در سال ‌های 1995 تا 1998، نوع جدیدی از نرم افزار DUCT  وارد چرخه تولید شد که از طراحی تا ساخت را در برگرفت.

محصولات متعددی از power sdution Delcam به بازار عرضه شده است که  اساس کار آن ها بر پایه DUCT است. اولین نسخه از نرم افزار پاورمیل در سال 1995 وارد بازار شد. در سال 2006 شرکت Autodesk، پاورمیل را خریداری کرد. نسخه سال 2017 این نرم افزار، زیر نظر این شرکت وارد بازار شد. ماشین تراشکاری نیز علاوه بر فرز، به این نسخه افزوده شد. همچنین آپشن های گرافیکی بی نظیری نیز به این برنامه قدرتمند اضافه کردند.

ویژگی های نرم افزار پاورمیل چیست؟

نرم افزاری (پاورمیل) که به یکی از مهمترین نرم افزار ها در صنایع مختلف بدل شده است مسلما ویژگی ‌های برتری دارد. خصوصاً اینکه در صنایع بزرگ و حساسی مانند هوافضا از آن استفاده می کنند. اولین ویژگی مهم آن این است که برای انواع دستگاه های CNC معمولی تا پیشرفته قابلیت استفاده دارد. دستگاه هایی که از 2 تا 5 محور را شامل می‌ شوند. قابلیت طراحی اشکال سه بعدی را دارند، به ویژه زمانی که دستگاه 5 محور داشته باشد. در تمام جهات حرکت می کنند که این امر محاسبات را بسیار پیچیده تر خواهند کرد.

پیچیده ترین قطعات را می توان با پاورمیل طراحی و بهینه سازی کرد. کوچک ترین، ظریف ترین و دقیق ترین چرخش ها، حرکات و زوایا را می توان با این نرم افزار محاسبه کرد. قطعات، کوچکترین برخورد با دیواره ها نخواهند داشت. سرعت ورود و خروج بدون کوچک ‌ترین برخورد انجام می شود.

برای دستگاه های CNC که سرعت بالایی دارند نیز می‌توان از این نرم افزار استفاده کرد.. با کمک نرم افزار های شبیه سازی در فرایند براده برداری می توانید بهترین خروجی را تعریف کنید. سپس با کمک G-Code می توانید آن را دستگاه به CNC انتقال دهید.

اما سوال اینجاست که CAM چیست؟ CAM مخفف عبارت Computer Aided Manufacturing است. مفهوم این عبارت نیز «تولید و ساخت به کمک کامپیوتر» می باشد.

به عبارتی با کمک نرم افزارهای مختلف از جمله پاورمیل می ‎توان کنترل ماشین‎آلات، دستگاه‎ها و ابزارهای مختلف را در تمام مراحل تولید در دست داشت. فرآیند های مختلف تولید، برش با لیزر، فرزکاری، سوراخکاری با CNC، تراشکاری، برش با شعله و پانچ را شامل می شود. با کمک کامپیوتر و تکنولوژی های نوین، بدون هیچ محدودیت و منعی می توان آن ها را کنترل و جهت ‌دهی کرد.

مزایای زیادی برای استفاده از نرم افزار های کاربردی مانند پاورمیل در صنایع مختلف وجود دارند، از جمله:

• اطلاعات از ابتدا تا خروجی محصول را می‎توان ذخیره کرد.
• قابلیت تکرار فرایند تولید بدون هیچ محدودیتی وجود دارد.
• محصولات با کیفیت بسیار بالا و حتی بی نقص تولید می شوند.
• میزان خطا به کمترین حد ممکن نسبت به نیروی انسانی می رسد.
• در هزینه ها صرفه جویی می شود، در عوض راندمان تولید افزایش می یابد.

نحوه استفاده از نرم افزار پاورمیل

نرم افزار پاورمیل به تنهایی کارایی لازم را ندارد. قبل از نصب نرم افزار PowerMill  باید یک نرم افزار مدل سازی سه بعدی را نصب کنید. بهترین نرم افزاری که به نرم افزار PowerMill لینک می شود نرم افزار powershape نام دارد. این نرم افزار توسط شرکت Delcam طراحی شده است. نرم افزار های دیگری نیز می توان استفاده کرد مانند: نرم افزار کتیا، نرم افزار سالیدورک

برای شروع به کار، ابتدا شکل مورد نظر به صورت سه بعدی طراحی می شود. این اشکال سه بعدی توسط یکی از نرم افزار های بالا طراحی خواهند شد. فایل خروجی به صورت سه بعدی، باید برای نرم افزار پاورمیل قابل خواندن باشد. اشکال سه بعدی توسط یک برنامه جانبی مثل Exchange قابل خواندن خواهند شد.

قطعه ای که قرار است روی آن ماشین کاری انجام شود در دسکتاپ دیده می شود. نمایش آن در صفحه به صورت لبه های سیم دار است که از منوی view و گزینه toolbars می توان نمایش آن را تغییر داد و به حجمی تبدیل کرد.

نرم افزار به صورت هوشمندانه و خودکار، قطعه فرز نشده را شناسایی و آن را تعریف می کند. مرحله بعد مشخص کردن فرایند ماشینکاری سه بعدی و اجرا بر روی قطعه را تعیین می کند. از منو ها و گزینه های مختلف برای تنظیمات مورد نظر استفاده می شود، به طور مثال:

• Feed and Speeds: سرعت برش، سرعت اسپیندل و … را بر روی دستگاه CNC مشخص می کنیم.
• Start and end points: این گزینه نقطه شروع و پایان کار ابزار CNC نسبت به قطعه کار را تعیین می کند. در اکثر مواقع این موضوع به صورت خودکار توسط نرم افزار محاسبه می شود.

سپس مسیر حرکت ابزار، نوع ابزار، اندازه و … مشخص خواهد شد. مراحل زیر در ادامه انجام می شود:

• خشن کاری: برای ایجاد سطح مطلوب عملیات پرداخت است.
• پرداخت کاری: گزینه های بسیار متنوعی را شامل می شود. با توجه به جنس قطعه کار، سرعت و… از منوی Tool Database انتخاب خواهد شد و تنظیمات لازم انجام می شود.
• پس پردازش: هنگامی که تمام مراحل بالا در نرم افزار پاورمیل مشخص شد نوبت به مرحله پایانی می ‌رسد. در نهایت آن را به G-code تبدیل کرده و سپس آن را به دستگاه CNC انتقال می ‌دهند. فرآیند ماشین کاری شروع می شود. عملیات ماشینکاری نیز دارای تعداد زیادی عملیات است که توسط پاورمیل مشخص می ‌شوند. امکان دارد گزینه های مختلف در ورژن های مختلف و جدیدتر، پیشرفته تر باشند.

فرایند برنامه نویسی با پاورمیل و کار با دستگاه CNC به این سادگی که بیان شد، نیست. بلکه پیچیدگی های بسیار زیادی دارد که از مرحله تصویر سازی سه بعدی تا شروع مرحله ماشین کاری را شامل می شود.

بخش های مختلف نرم افزار پاورمیل

نرم افزار پاورمیل دارای ورژن های مختلفی است. جدیدترین ورژن این نرم افزار باگ کمتری نسبت به نسخه ‌های قبل دارد. جدید ترین ورژن این نرم افزار نیز پاورمیل 2023 است. این نرم ‌افزار همانند سایر نرم افزار ها دارای یک نوار ابزار است که در آن گزینه‌ های مختلفی وجود دارد. سه قسمت مهم در نرم افزار پاورمیل وجود دارد که توسط نوار ابزار، در منو های مختلف می توانید آن ها را انجام دهید.

خشن کاری:

شامل Raster، Area Clearnce offset است که موارد زیر را در بر میگیرد:

• براده برداری در جهات مخالف و موافق با ضخامت از قبل تعیین شده انجام می شود.
• براده برداری در بخش های بیرونی قطعه کار، جهت انجام پرداخت کاری که خارج از قطعه است.
• حرکت در بین سطوح، زوایا و حفره های ایجاد شده را انجام می دهد.
• تعریف و تعیین مسیر سوراخکاری و براده برداری از نوار ابزار انجام می شود.
• براده برداری از لبه قطعه کار نیز انجام می شود.

پرداخت کاری:

این قسمت نیز شامل موارد زیر می ‌شود:

• پرداخت کاری با pencil
• پرداخت کاری با pattern
• انجام الگو های Rasten مارپیچ و شعاعی
• فرز کاری
• ماشین کاری در جهت Z ثابت و در بخش های سطحی قطعه کار

ماشینکاری با سرعت بالا High Speed:

این بخش که قسمت پایانی را در بر می گیرد شامل موارد زیر است:

• پرداخت کاری زوایا و گوشه ها
• فرزکاری دورانی با انحراف ابزار در محور y
• پرداخت کاری با  3D offset
• امکان تغییر محور ماشین کاری در جهتی که تعریف شده است و دلخواه می باشد.

نرم افزار پاورمیل از یک قسمت بزرگ به نام صفحه گرافیک تشکیل شده است. در قسمت بالای این صفحه گرافیکی Menu bar قرار دارد. دستورات ضروری و پرکاربرد از این قسمت انتخاب می شوند، مانند File، Save. در هر یک از قسمت های نوار منو، گزینه ‌های مختلفی نمایش داده شده است. بسیاری از نوار ابزار ها به صورت پیش فرض فعال هستند و با یک کلیک می توانید آن ها را انتخاب کنید. برخی از گزینه ها برای مراحل ماشین کاری شامل موارد زیر است.

مهمترین منو، منوی ابزار (Tools) است. با کلیک بر روی منوی Tools می توانید گزینه های دیگری را انتخاب کنید. ابزار هایی شامل:

• ابزار Tool Axis Direction، کنترل ابزار را انجام می دهد.
• منوی Tool Object که تغییرات مختلف را می توان در قسمت setting انجام داد.
• برگه Cutting Data که پارامتر های براده برداری از این قسمت انجام می شود و تنظیمات آن وارد می کند.

PowerMill روح دمنده دستگاه CNC

دستگاه های CNC که فرزکار یا برشکار هستند بدون وجود نرم افزار پاورمیل عملاً هیچ کارایی ندارند. ماشین CNC بر اساس محور، به 2، 3، 4 یا 5 محور دسته بندی می شوند. CNC مخفف عبارت Computer Numerical Control است. این عبارت به معنی «کنترل عددی کامپیوتر» است. برای راه اندازی آن نیز باید کد های برنامه نویسی (کامپیوتری) به کامپیوتر CNC انتقال یابند.

اگر یادتان باشد گفتیم که پاورمیل در واقع یک نوع برنامه نویسی است که داده های آن بر اساس اعداد (صفر و یک) و حروف عمل می ‌کنند.

دستگاه CNC انواع مختلفی دارد، مانند:

• دستگاه برش CNC: زبان بر پایه G-code است. عملکرد آن بر پایه اطلاعات ورودی عدد و حروف می باشد. دستگاه برش از سه محور x، y و z تشکیل می شود.
• دستگاه فرز CNC: یکی از رایج ترین و محبوب ترین روش ها در تولید قطعات صنعتی است. دارای یک تیغه گردان است که در امتداد محورهای مختلف حرکت می کند. حرکت ها به نسبت قطعه کار، در پاورمیل تعریف و مشخص شده اند. تیغه گردان ممکن است دارای دندانه مارپیچ و مستقیم باشد. البته تیغه مارپیچ از اهمیت بیشتری برخوردار است.

همانطور که گفتیم نرم افزار پاورمیل بر روی انواع دستگاه های CNC از 2 تا 5 محور قابلیت نصب و اجرا دارد. CNC دارای محور های سه گانه است که موجب حرکت ابزار دستگاه می شود

هرچه تعداد محور ها در دستگاه CNC بیشتر باشند اهمیت بیشتری خواهند داشت. در نتیجه در زمان، صرفه جویی می شود. قطعات با ظرافت و دقت بیشتری ساخته می شوند. قطعات پیچیده تر را می توان در زمان بسیار کوتاهی تولید کرد. در صنایع مختلف مانند خودرو که قطعات ویژه با سطوح خاص تولید می شوند نیز استفاده می کنند.

دستگاه CNC دستگاهی است که بخش های مختلف آن برای یک هدف واحد عمل می کنند (تراشکاری CNE یا فرز CNC فرقی نمی کند). تمام محاسبات دقیق و بدون خطا هستند. قابلیت تکرار در هر زمان و بر روی هر داده ای دارند. از دخالت نیروی انسانی در تولیدات صنعتی کاسته است. البته خود تحت کنترل یک نرم افزار هوشمند فعالیت می کند