Подробное описание ЧПУ станок здесь.
Случайное фото

Статьи о станках


Методы программирования

Существует три метода программирования обработки для станков с ЧПУ:
• ручное программирование
• программирование на пульте УЧПУ
• программирование при помощи CAD/САМ системы.
Прочитав предыдущие главы, вы, наверное, заметили, что ручное программирование является довольно утомительным занятием. Однако все технологи-программисты должны иметь хорошее представление о технике ручного программирования независимо от того, как на самом деле они работают. Это как начальные классы в школе, обучение в которых дает нам базу для последующего образования. В нашей стране существует еще немало предприятий, на которых используется метод ручного программирования. Действительно, если завод имеет несколько станков с ЧПУ, а изготавливаемые детали просты, то грамотный программист способен довольно успешно работать и без средств автоматизации собственного труда.
Метод программирования на пульте УЧПУ приобрел особую популярность лишь в последние годы. Это связано с техническим развитием систем ЧПУ, улучшением их интерфейса и возможностей. В этом случае, программы создаются и вводятся прямо на стойке ЧПУ, используя клавиатуру и дисплей. Современные системы ЧПУ действительно позволяют работать очень эффективно. Например, оператор станка может произвести верификацию УП или выбрать требуемый постоянный цикл при помощи специальных пиктограмм и вставить его в код УЛ. Некоторые системы ЧПУ предлагают диалоговый язык программирования, который значительно упрощает процесс создания УП, делает "общение" с ЧПУ удобным для оператора
Третий метод - программирование при помощи CAD/САМ системы позволяет "поднять" процесс написания программ обработки на более высокий \ ровень. Работая с CAD/CAM системой, технолог-программист избавляет себя от трудоемких математических расчетов и получает инструменты, значительно повышающие скорость написания УЛ.
Что такое CAD и САМ?
Сегодня для достижения успеха на рынке промышленное предприятие вын> ждено работать над сокращением срока выпуска продукции, снижением се себестоимости и повышением качества. Стремительное развитие компьютерных и информационных технологий привело к появлению CAD/CAM/CAE систем, которые являются наиболее продуктивными инст-р> ментами для решения этих задач.
Под CAD системами (computer-aided design - компьютерная поддержка проектирования) понимают программное обеспечение, которое автоматизирует труд инженера-конструктора и позволяет решать задачи проектирования изделий и оформления технической документации при помощи персонального компьютера.
САМ системы (computer-aided manufacturing - компьютерная поддержка изготовления) автоматизируют расчеты траекторий перемещения инструмента для обработки на станках с ЧПУ. и обеспечивают выдачу управляющих программ с помощью компьютера.
CAE системы (computer-aided engineering - компьютерная поддержка инженерных расчетов) предназначены для решения различных инженерных задач, например, для расчетов конструктивной прочности, анализа тепловых процессов, расчетов гидравлических систем и механизмов.
Развитие CAD/CAM/CAE систем продолжается уже несколько десятилетий. За это время произошло некоторое разделение или точнее "ранжирование" систем на уровни. Появились системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Системы верхнего уровня обладают огромным набором функций и возможностей, но с ними тяжелее работать. Системы нижнего уровня имеют довольно ограниченные функции, но очень просты в изучении. Системы среднего уровня - это "золотая середина". Они обеспечивают пользователя достаточными для решения большинства задач инструментами, при этом не сложны для изучения и работы.
Общая схема работы с CAD/САМ системой
Этап 1. В CAD системе создается электронный чертеж или 3D модель детали. На рисунке 12.1 изображена трехмерная модель детали с карманом сложной формы.

Этап 2. Электронный чертеж или 3D модель детали импортируется в САМ систему. Технолог-программист определяет поверхности и геометрические элементы, которые необходимо обработать, выбирает стратегию обработки, режущий инструмент и назначает режимы резания. Система производит расчеты траекторий перемещения инструмента.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.2. САМ система рассчитала траекторию для обработки кармана.
Этап 3. В САМ системе производится верификация (визуальная проверка) созданных траекторий. Если на этом этапе обнаруживаются какие либо ошибки, то программист может легко их исправить, вернувшись к пре дыдущему этапу.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.3. Результат верификации.
Этап 4. Финальным продуктом САМ системы является код управляю щей программы. Этот код формируется при помощи постпроцессора, который форматирует УП под требования конкретного станка и системы ЧПУ.



Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.7. Поверхностная модель.
Системы объемного моделирования базируются на методах построения поверхностей и твердотельных моделей на основе плоских и неплоских эскизов. Эскиз, в свою очередь, состоит из простых геометрических элементов - линий, дуг и кривых. Инженер-конструктор принимает в качестве эскизов сечения, виды и осевые линии деталей.
Поверхностная модель очень похожа на каркасную. Представьте себе, что между гранями каркасной модели натянута тонкая ткань. Это и будет поверхностной моделью. Таким образом, любое изделие может быть представлено в виде набора ограничивающих поверхностей.
В настоящее время поверхностные модели широко используются для работы с САМ системами, особенно когда речь идет об инструментальном производстве.
При твердотельном способе моделирования основными инструментами являются тела, созданные на основе эскизов. Для построения твердого тела используются такие операции как выдавливание, вырезание и вращение эскиза. Булевы операции позволяют складывать, вычитать и объединять различные твердые тела для создания 3D модели изделия. В отличие от поверхностных моделей, твердотельная модель не является пустой внутри. Она обладает некоторой математической плотностью и массой. На сегодняшний день твердотельные модели - это самое популярная основа для расчета траекторий в САМ системе.
Одним из главных преимуществ этого способа является так называемая параметризация. Параметризация означает, что в любой момент вы можете изменить размеры и характеристики твердого тела, просто изменив числовые значения соответствующих параметров.
Современная CAD/САМ система должна обладать инструментами для создания как поверхностных, так и твердотельных моделей.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.8 Выдавливание (Extrude) плоского эскиза для создания твердотельной модели.
Уровни САМ системы
САМ система предназначена для автоматического создания управляющих программ на основе геометрической информации, подготовленной в CAD системе. Главные преимущества, которые получает технолог при взаимодействии с системой, заключаются в наглядности работы, удобстве выбора геометрии, высокой скорости расчетов, возможности проверки и редактирования созданных траекторий.
Различные САМ системы могут отличаться друг от друга областью применения и возможностями. К примеру, существуют системы для токарной, фрезерной, электроэрозионной обработки, деревообработки и гравировки. Не смотря на то, что большинство современных CAD/САМ систем умеют создавать УП для любого типа производства, такое разделение по областям применения остается актуальным. Если предприятию нужна фрезерная обработка, то оно приобретает модуль фрезерования. Если же нужна только токарная обработка, то достаточно приобрести токарный модуль этой же системы. Модульность построения САМ систем является частью маркетинговой политики разработчиков и позволяет предприятию-поль:ювателю экономить значительные средства для приобретения только необходимых конструктор-ско-технологических возможностей.
В свою очередь, модули системы отличаются определенным уровнем возможностей. Обычно для фрезерной обработки разработчики вводят следующие уровни:
• 2.5-й осевая обработка
На этом уровне система позволяет рассчитывать траектории для простого 2-х координатного фрезерования и обработки отверстий.
• 3-х осевая обработка с позиционированием 4-ой оси
На этом уровне вы сможете работать с 3D моделями. Система способна генерировать УП для объемной обработки.
• Многоосевая обработка
В этом случае система предназначена для работы с самым современным оборудованием и способна создавать УП для 5-ти осевого фрезерования самых сложных деталей.
Чем выше уровень модуля, тем большими возможностями он обладает. Естественно, что для разработки алгоритмов 5-ти координатной обработки требуются большие инвестиции (как финансовые, так и интеллектуальные), чем для разработки алгоритмов 3-х координатной обработки. Следовательно, и стоимость модулей будет разной. Если у вашего предприятия нет оборудования для 5-ти координатной обработки, то нет смысла приобретать самый дорогостоящий модуль.
Геометрия и траектория
Прежде чем начать работу с CAD/CAM системой вы должны понять, что геометрия детали изготовленной на станке с ЧПУ может отличаться от истинной геометрии CAD модели. Несомненно, что 3D модель служит базой для расчета траекторий, но готовая деталь является результатом работы САМ системы и станка с ЧПУ, которые по-своему интерпретируют исходную геометрическую информацию.
Возьмем эллипс, который может быть создан в любой CAD системе очень просто - достаточно одного клика мышкой. Однако станок с ЧПУ не способен напрямую описать эллипс, ведь он умеет перемещать инструмент только по прямой или дуге. САМ система знает это и решает возникшую проблему при помощи аппроксимации эллипса прямыми линиями с определенной точностью. В результате, траекторию эллипса можно получить и на станке с ЧПУ, но уже при помощи линейной интерполяции.
Программист сам устанавливает ограничивающую зону для аппроксимации, то есть определяет с какой точностью нужно "приблизиться" к исходной геометрии. Чем выше задана точность, тем больше будет произведено отдельных сегментов, и тем больший размер будет иметь программа обработки. Особенно ярко этот эффект проявляется при обработке 3D моделей.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.9. Эллипс очень легко построить в любой CAD системе.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.10. Линейная аппроксимация эллипса в САМ системе выполняется с заданной точностью.
Алгоритм работы в САМ системе
Несмотря на то, что сегодня существует не один десяток САМ систем, и все они отличаются интерфейсом и возможностями, порядок работы с ними примерно одинаков.
Выбор геометрии
Самым первым действием технолога-программиста является выбор геометрических элементов, подлежащих обработке. Такие геометрические элементы называются рабочими или обрабатываемыми. Это могут быть линии, поверхности, грани и ребра 3D моделей и т.д.
Современные САМ системы позволяют контролировать перемещение инструмента не только относительно рабочих элементов, но и относительно других геометрических элементов. Можно выбрать контролируемые элементы, которых инструмент не должен касаться ни при каких условиях.
Некоторые САМ системы требуют определения геометрии заготовки уже на начальном этапе проектирования обработки. Это означает, что система "видит" заготовку и рассчитывает траектории исходя из действи-
тельного припуска. Заготовка может быть определена несколькими способами:
• в виде цилиндра
• в виде параллелепипеда
• произвольной формы

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.11. Цилиндрическая заготовка.
Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.12. Заготовка в форме параллелепипеда.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.13. Для построения заготовок сложных форм, имитирующих отливки и поковки САМ система может создавать модели заготовок, смещая внешние границы 3D модели детали на указанное расстояние. Большинство современных CAD/САМ систем позволяет импортировать 3D модель заготовки, которая была создана в другой или в этой же системе.
Существуют системы, которые не требуют определения геометрии заготовки на этом этапе. Заготовка назначается и используется только на этапе верификации и не участвует в процессе расчета траекторий. Такое решение является не достаточно эффективным, так как при расчетах система всегда исходит из заготовки правильной формы - параллелепипеда или цилиндра. Если же на самом деле заготовка имеет неправильную форму, то система может сформировать довольно много холостых ходов.
Выбирая геометрические элементы, подлежащие обработке технолог-программист должен учитывать положение детали и заготовки относительно нулевой точки. Здесь есть два пути. Во-первых, можно сместить 3D модель детали относительно нулевой точки, таким образом, чтобы выбранный элемент совпал с ней. Во-вторых, можно смещать нулевую точку относительно модели, "привязывая" ее к определенному геометрическому элементу. Однако это не означает, что первоначальный выбор нулевой точки является окончательным. Система позволяет изменять любые параметры, в том числе и положение нулевой точки детали, в любой момент и на любом этапе проектирования обработки.
Выбор стратегии и инструмента, назначение параметров обработки
На втором этапе работы с САМ системой технолог-программист выбирает стратегию и параметры обработки, назначает инструмент и режимы резания. Современная система обычно имеет солидный набор стратегий и позволяет выполнить обработку одной и той же детали разными способами.
Условно все стратегии можно разделить на черновые и чистовые, стратегии плоской и объемной обработки. Рассмотрим стратегии, характерные для большинства современных САМ систем.

Обсудить вопрос в студенческом форуме

 

Сайт содержит информацию о учебном заведении и студенческой общине и не является официальным