Historie oboru CAD/CAM, bez kterého si současné efektivní obrábění na CNC kovoobráběcích strojích nedokážeme představit, je především spojena se snahou „ulehčit si“ a zrychlit práci s přípravou NC programů. Vždy se jedná o zkrácení vedlejších časů při přípravě NC programů a následném seřízení výroby. Vedlejší časy, spojené s přípravou výroby, zabírají velké procento časového fondu CNC obráběcího stroje. Zvýšením využití strojního času daného stroje jen o 10 % při počtu 10 strojů ve výrobě získáme trvale volnou kapacitu jednoho stroje.
Vývoj CAD/CAM a Československo
Počátky nasazení CAD/CAM na našem území sahají před rok 1988, před éru PC a jsou spojeny přímo s vývojem CAD/CAM. Tehdy ve státním podniku Kovosvit Sezimovo Ústí, na počítačích Hewlett Packard (HP 30 a HP 45) a Metra Blansko (IT 20), byl vyvinut na platformě BASIC předchůdce CAD/ CAM Kovoprogu. Další vývojový stupeň již s názvem Kovoprog je z roku 1989 a je programován v jazyce Pascal. V roce 1990 byl Kovoprog představen ve verzi 2 pro operační systém MS DOS. Tato verze znamenala ve své době silný a dostupný nástroj, který se dařilo rozšířit do mnoha českých a slovenských firem. Velká výhoda pro zákazníka spočívala v možnosti psaní vlastních maker v jazyce partprogramu pro speciální technologické požadavky. I dnes můžete potkat výrobní provozy, které ještě tento MS DOSový produkt s odladěnými postprocesory využívají. V roce 1996 byla uvolněna verze 3, psaná v jazyce C++, ale stále pro MS DOS. Současná verze 4.00 pro Windows přišla na trh v roce 1998 (EDM drátové řezání) a v roce 2000 (třískové obrábění). Vývojáři CAD/ CAM Kovoprog nezachytili změnu, která je spojená s potřebou práce s plošnými a objemovými modely. Zůstali pouze na možnosti načítat elektronické výkresy, a tím pádem v současnosti nedokáží nabídnout řešení pro práci s CAD modeláři jako jsou např. Inventor, Solidworks a další.
NC systém NS-470 (Tesla Kolín), polovina 70. let, NC program se vykonával z paměťového média, děrné pásky; bloky kotoučových přepínačů ve střední části panelu sloužily k zadávání údajů o korekci nástroje, jejich výhodou bylo, že zastávaly funkci vstupního zařízení a současně paměti a indikátoru zadaného údaje
Jak to bylo ve světě?
Na internetu lze najít zajímavou esej Josefa Kubína, Stručná historie CAD/ CAM až po současnost, z roku 2002, včetně zdrojů, a to na: http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/2002/xkubin2_CAD-CAM.htm. Tato esej začíná rokem 1950 vynálezem světelného pera (prahistorie CAD) a pokračuje začátky CAM jako podpory počítačem řízených obráběcích strojů. „Typický systém řady PDP-11 byl v roce 1970 složen ze 16bitového počítače s 8-16 kB hlavní paměti, diskem o velikosti 2,5-10 MB pro data a 11palcovou obrazovkou. Kreslicí software se většinou omezoval na jednoduché 2rozměrné úlohy. Operační systém si buď výrobce počítače napsal od začátku podle svého návrhu, nebo prostě zmodifikoval konkurenční produkt. O systém se dělili až 4 uživatelé. Cena se pohybovala od USD100 000 do USD 600 000. Grafika dlouho zůstávala vektorová. O větší rychlosti práce proti klasickému rýsování se příliš nedalo mluvit, například chtěl-li konstruktér smazat 1 čáru, pak musel celou obrazovku smazat a pak dlouho čekat než se znovu všechno zpátky postupně na obrazovku vykreslí. Použití rastrové grafiky, jak ji známe dnes, se poprvé objevuje až koncem roku 1978.“ Nenechme se odradit rokem 2002, spíše to berme jako výhodu k zamyšlení co bylo do roku 2002 a co je k dispozici dnes.
Hardware versus software
Největší překážkou vývoje CAx, počítačem podporovaných aplikací, byl od začátku především hardware. Speciální grafické pracovní stanice byly založeny na procesorech typu RISC např. od firem Apollo, Sun, Hewlett- Packard, IBM, Digital a později Silicon Graphics. Výpočetně náročné, stále dokola se opakující výpočty transformací grafických souřadnic se postupně implementovaly přímo do hardwaru grafické karty z důvodu úspory výpočetního času procesoru. V 80. letech zahajuje Intel novou generaci procesorů x86. Tou dobou se na trhu objevují CAD kreslicí software schopné provozu také na osobních počítačích (VersaCAD, AutoCAD, CADkey, MicroCADAM a další). Nejprve to byla platforma Mac OS (System x) a s rozšířením operačního systému MS-DOS, především zásluhou nových osobních počítačů IBM PC 5150, i platforma MSDOS. V roce 1982 jsou již k dispizici také CAD/CAM aplikace pro přípravu NC programů k řízení počítačem řízených obráběcích strojů, např. GibbsCAM, který si zasloužil titul „první software na bázi PC s opravdovým grafickým uživatelským rozhraním“.
Může být příprava NC programů pro takovéto díly (ŠKODA POWER a.s) opravdu automatická, nebo je rozhodující NC technolog?
Situace dnes je zcela opačná, cena hardwaru již není limitujícím faktorem. Většina CAx aplikací je provozována na platformě operačního systému Microsoft Windows 7. Obecně lze říci, že v 80. letech bylo možné získat v ceně grafické pracovní stanice i CAx, počítačem podporovanou aplikaci. Dnes při nákupu CAx aplikace můžete získat i výkonný PC v ceně CAx aplikace.Současnost CAM
V současnosti jsou nabízeny vývojáři CAM aplikací dvě cesty. Jedna nová „moderní“, a to plná automatizace procesu návrhu NC programů. Tedy snaha eliminovat člověka a využít databázových znalostí. Obecně řečeno, načíst CAD model vyráběného dílce, určit CNC obráběcí stroj, na kterém chci vyrábět, a následně zmáčknout tlačítko „VYKONEJ“. Vše by měla udělat CAM aplikace sama a za 10 minut se může obrábět na CNC obráběcím stroji, prezentují inzeráty propagující tuto cestu.
Já jsem zastáncem druhé cesty, a to CAM aplikace s kvalitními CAM nástroji využívajícími znalostí a dovedností NC technologa. CAM aplikace by měla být výkonným pomocníkem, umožňujícím realizovat technologické nápady NC technologa. Cesta automatizace mi připadá utopická, nějak si nedokáži představit, že budou vedle sebe v jedné průmyslové zóně dvě firmy s obdobným strojním vybavením, s obdobným nástrojovým vybavením a se stejnou CAM aplikací produkovat každou hodinu stejné množství výrobků...
Tento seriál si neklade za cíl poučovat, ale otevírat oči. Jedná se o subjektivní vyjádření autora, aktivně působícího v oboru CNC obráběcích strojů od roku 1997, v oblastech CAD/CAM software, obsluhy CNC řídicích systémů, NC programování a seřízení výroby. Vaše otázky, připomínky i nápady lze průběžně konzultovat na http://www.techtydenik.cz/ forum, v sekci CAD/CAM. Na tomto fóru je i téma týkající se zdrojů informací a odkazů na zajímavé příspěvky k seriálu na internetu.
Vlastimil Staněk