ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ

Данные о геометрии и технологии изготовления детали вводятся в компьютер посредством языкового описания или интерактивного графического ввода, а также в режиме «сквозного проектирования», с использованием файлов-чертежей, подготовленных в CAD/CAM и CAM-системах. Специализированные пакеты позволяют выполнить расчет управляющих программ, повысить качество и производительность обработки.

Расчет нескольких вариантов обработки с различной комбинацией инструментов и различной траекторией их перемещения облегчает выбор оптимального варианта обработки. При этом автоматически вычисляются такие параметры, как длина траектории перемещения инструмента, время обработки. Выполняются два вида коррекции перемещения инструмента: линейная на длину и положение, а также контурная на радиус. Большой набор функций, предлагаемых программами, позволяет минимизировать время и повысить качество механообработки, исключить зарезания и столкновения.

Для расчета управляющих программ создается математическая модель. Программа для САПР-ЧПУ, как правило, состоит из двух разделов: данных и процедур. Раздел данных содержит описания геометрических элементов в выбранной системе координат. В языке САПР-ЧПУ используются как стандартные технологические команды управления станком (смена инструмента, плоскости и т.п.), так и команды, введенные в паспорт станка самим технологом. Технологическая команда имеет произвольное имя и необязательный номер. Технологической команде соответствует от одной до нескольких кадров, воспринимаемых станком как команды, например, включение шпинделя.

В языке программирования реализуются десятки способов задания точек, прямых и окружностей. В разделе процедур записывается совокупность фраз, описывающих траекторию движения, режимы обработки, технологические команды управления станком.

Каждой из возможных процедур соответствует одна управляющая программа. Последовательность построения траектории инструмента задается геометрическими операторами. Для работы с данными используются форматы ACIS, CADDS, CATIA, IGES, PARASOLID, Pro/Engineer, UGS PLM Software (Unigraphics), VDA-FS и др. Язык программирования САПР-ЧПУ постоянно развивается и пополняется новыми возможностями.

Система автоматизированного программирования для станков с ЧПУ может предлагать пользователю автоматическое назначение скоростей подач и оборотов для выбранных им материалов и инструментов, основанное на алгоритмизации некоторого опыта и технологической практики. Технолог может использовать автоматически назначенные параметры обработки или изменить их на основе имеющегося у него опыта. При составлении управляющей программы желательно соблюдать следующие правила:

  • • минимизировать количество изменений направления движения инструмента, так как это влечет за собой снижение скорости подачи;
  • • сохранять постоянной, насколько это возможно, нагрузку на инструмент, что обеспечивает увеличение его производительности и стойкости;
  • • установить безопасный угол врезания инструмента в заготовку, чтобы избежать выкрашивания или поломки инструмента (в большинстве случаев это обеспечивается автоматически);
  • • при обработке угловых поверхностей замедлять или ускорять подачу инструмента на отдельных участках для получения равномерной шероховатости поверхности;
  • • черновая и чистовая обработка должна предусматривать разную величину снимаемого припуска, а следовательно, и разные силы резания. Программы чистовой обработки для повышения точности обработки предусматривают минимальную нагрузку на инструмент для уменьшения отжимов детали и инструмента. Анализ траекторий позволяет определить время обработки, количество команд движения инструмента и общее число строк в управляющей программе. С помощью преобразования траекторий можно изменить направление движения инструмента на обратное. Копирование методов, параметров и стратегии обработки для группы однотипных деталей сокращает время разработки управляющих программ для станков с ЧПУ.

Объектно-ориентированный метод расчета траектории движения инструмента предусматривает хранение фрагментов траектории движения вместе с соответствующим технологическим переходом. В случае изменения размеров обрабатываемой детали и изменения параметров перехода пересчитывается только соответствующий фрагмент траектории движения инструмента. За счет этого сокращается время, необходимое на подготовку управляющей программы.

В качестве примера приведем возможности программного модуля контроля качества управляющих программ фрезерной обработки, входящих в состав системы геометрического моделирования и программирования для станков с ЧПУ ГеММа—3D.

Программный модуль предоставляет следующие возможности:

  • • манипуляция линейными и угловыми положениями системы «наблюдатель — источник освещения — модель» (в том числе во время и по завершении имитации процесса обработки);
  • • построение и визуальное отображение траекторий перемещения инструмента;
  • • расчет параметров, связанных с обработкой детали в процессе работы управляющей программы — объема удаляемого материала, вспомогательное время и время обработки, определение длины траекторий, количества и продолжительности отдельных элементов операций: быстрые перемещения, фрезерование линейными перемещениями, дугами и винтами с разделением статистики по отдельным плоскостям и направлениям, смена инструмента;
  • • фрезерование с динамической визуализацией процесса;
  • • быстрое построение поверхности модели и отображение результата;
  • • редактирование управляющей программы и ее проверка на синтаксические ошибки, врезание в заготовку на скорости быстрого позиционирования, вертикальное врезание, превышение ограничений рабочего хода станка;
  • • определение зон дефектов и недоработки (в качестве оригинала используется импортируемая STL-модель спроектированной детали); сохранение и загрузка проекта и др.

Если необходимо обработать несколько однотипных деталей, технологии обработки которых идентичны, например отверстия, то разрабатывается групповая технология. Для реализации групповой технологии создаются параметризованные управляющие программы. При разработке управляющей программы для станка с ЧПУ создается математическая модель обработки детали на станке в определенном формате, с которым может работать данный станок с ЧПУ (рис. 3.22). Интерфейс разрабатывается таким образом, чтобы его мог использовать оператор в цехе.

Большинство технологических операций не требует составления управляющей программы команда за командой, кадр за кадром. Необходимо только указать, что и как обработать. Технолог задает обрабатываемую модель и общие требования к процессу обработки: высота гребешка, максимальный угол врезания, способы подхода и т.п. Система автоматически рассчитает оптимальную траекторию по введенной информации с учетом заданных ограничений.

Этапы разработки управляющей программы для станков с ЧПУ

Рис. 3.22. Этапы разработки управляющей программы для станков с ЧПУ

Геометрическая модель может быть подготовлена в CAD-системе и передана на станки с ЧПУ через файлы форматов IGES, DXF, STL и т.д. Для генерации управляющих программ имеется множество файлов настройки на распространенные системы ЧПУ. Ассоциативная связь между исходной моделью и сформированной траекторией инструмента позволяет автоматически переопределить все операции обработки в соответствии с измененной геометрией, упрощает обновление параметров обработки.

Важным этапом процесса разработки управляющей программы для станка с ЧПУ является преобразование выходных данных САМ- системы в формат, используемый системой станка. В результирующую управляющую программу включают все рассчитанные операции технологического процесса. Для трансляции исходной программы в так называемый файл контура детали и технологических команд используется препроцессор. Помимо основных операторов (движение по элементам геометрии, подъем/опускание по Z), препроцессор интерпретирует управляющие операторы (обработка участков, операторы ЕСЛИ-ТО-ИНАЧЕ, операторы циклов), а также макропроцедуры, вызовы автоциклов и CNC-подпрограмм и, конечно, технологические команды (рис. 3.23). В процессе трансляции сначала вычисляются канонические параметры всех геометрических элементов и идентификаторов, а затем обрабатываются операторы, составляющие тело процедуры (строки обхода).

На основе входной информации для конкретного станка с ЧПУ создается файл данных постпроцессора. Постпроцессор — это про-

Файл данных постпроцессора грамма, которая преобразует стандартный файл CLSF

Рис. 3.23. Файл данных постпроцессора грамма, которая преобразует стандартный файл CLSF (файл исходного положения инструмента) в коды управления соответствующим станком. При создании управляющей программы постпроцессор автоматически пересчитает все перемещения и повороты заготовки с учетом кинематической схемы конкретного станка и других параметров. Каждая новая CAD/CAM-система требует индивидуальный постпроцессор на одно и то же оборудование с ЧПУ. Разработаны универсальные постпроцессоры.

Постпроцессор может быть создан несколькими способами:

  • • в виде табличного текста, который содержит подробное описание формата управляющей программы. Однако разработанная управляющая программа может потребовать ручной корректировки, касающейся, как правило, вспомогательных перемещений и команд;
  • • кадры управляющей программы поочередно формируются на основе команд исходной программы, анализа информации о параметрах геометрических элементов и траектории. Команды, описанные в макробиблиотеках в виде макрокоманд, позволяют анализировать информацию о параметрах геометрических элементов и траектории, а также о технологических параметрах. Такой постпроцессор позволяет создать совершенную УП, но его разработка достаточно трудоемка.

Различают встроенные (интегрированные) и внешние постпроцессоры. Встроенные постпроцессоры получают информацию для обработки напрямую, минуя промежуточный файл в формате CLData или APT. Их использование предпочтительнее, так как они оперируют категориями не только низкого уровня (координатами положения инструмента и так называемыми командами постпроцессора), но и высокого (подвод, отвод, врезание и т.п.), позволяя более точно управлять формированием управляющих программ и их кадров (рис. 3.24). Использование диалогового режима позволяет оперативно назначить правила форматирования адресов.

Современные САПР предлагают специальные модули разработки, проверки и визуализации управляющих программ для станков с ЧПУ, позволяющие в диалоговом режиме создать постпроцессор для любых управляющих стоек и различных станков с ЧПУ. При этом от технолога часто не требуется знаний какого-либо из языков программирования. От того, насколько корректно написан постпроцессор, зависит безошибочная работа станка.

Для упрощения разработки постпроцессоров можно использовать типовые макробиблиотеки. Как правило, в поставку САПР для станков с ЧПУ входит встроенная библиотека постпроцессоров различных станков и стоек управления, а также возможность разработки пользовательских постпроцессоров. За годы эксплуатации в библи-

Диалоговое окно настройки постпроцессора

Рис. 3.24. Диалоговое окно настройки постпроцессора

отеке накапливается значительное число постпроцессоров для отечественных и зарубежных систем управления станками с ЧПУ.

В САПР EdgeCAM предлагается менеджер стратегии. Он автоматически распознает элементы модели, на основании которых составляется оптимальная технология механической обработки и выбирается режущий инструмент. Настройки хранятся в качестве шаблонов. Их использование позволяет не тратить время на повторяющиеся рутинные операции.

Технолог создает и собирает в библиотеку шаблоны для многократного использования при обработке аналогичных деталей. При этом в комплекте поставки пользователю могут предоставляться готовые шаблоны технологических процессов для обработки деталей различного класса.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >