Автоматизация процесса обработки на станках с числовым программным управлением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Числовое программное управление (ЧПУ)

2. Программирование обработки на станках с ЧПУ

2.1 Основы программирования

2.1.1 Составные элементы управляющей программы

2.1.2 Кадр управляющей программы

2.1.3 Кодирование подготовительных и вспомогательных функций

2.2 Технологическая подготовка производства для станков с ЧПУ

2.3 Способы и технические средства подготовки управляющих программ

2.3.1 Составление управляющих программ в цехе

2.3.2 Составление управляющих программ в специализированном подразделении по программированию

2.3.3 Составление управляющих программ в конструкторско-технологическом подразделении

2.3.4 Процедура ручного составления управляющих программ

3. Системы автоматизации программирования (САП)

Заключение

Список литературы

Введение

Основным направлением развития технологических процессов в металлообработке в настоящее время является повышение производительности и гибкости. Это объясняется тем, что значительно растет номенклатура деталей в мелко- и среднесерийном производстве, и поэтому необходимо автоматизировать эти производства. Этого можно достигнуть путем широкого применения станков с ЧПУ, в том числе многоцелевых, а также гибких производственных систем (ГПС). Современные достижения микроэлектроники способствуют быстрому развитию этого направления в станкостроении.

Станки с ЧПУ обеспечивают высокую автоматизацию процесса обработки, малые затраты времени на переналадку даже при небольших партиях деталей, и высокое качество обработки этих деталей.

Современные станки с ЧПУ оснащают контурными системами управления, что позволяет обрабатывать профильные поверхности. Значительно возросло число управляемых координат (до шести и более), в результате стало возможным изготовление весьма сложных деталей. Программы обработки у многих станков с ЧПУ составляются прямо у станка, что упрощает их переналадку при переходе на обработку других деталей. Увеличиваются мощности главных приводов и приводов подач, повышается динамическая устойчивость станков. Станки снабжаются устройствами для автоматической смены инструментов и заготовок. Идет процесс оснащения станков датчиками для контроля над технологическим процессом, позволяющим обнаружить неполадки и оптимизировать режимы резания.

На токарных станках обеспечивается контурное управление по четырем координатам; внедряются станки с инструментальными головками, имеющими свой привод. Появление токарных многоцелевых станков обеспечивает изготовление сложных деталей за одну установку.

Применение станков с ЧПУ в сочетании с роботами позволяет обеспечить полностью автоматизированное изготовление деталей в ГПС, управляемые от ЭВМ, а также организовать обработку деталей по "безлюдной" технологии без участия оператора.

Режущий и вспомогательный инструмент, средства предварительной настройки инструмента вне станка и системы инструментального обеспечения играют важную роль в достижении высокой экономической эффективности дорогостоящего оборудования с ЧПУ.

Техническое перевооружение производства требует разработки многочисленных систем автоматизированного проектирования различных этапов технологической подготовки производства, в первую очередь технологических процессов обработки, затем вытекающих из них этапов проектирования специальных режущих, измерительных, вспомогательных инструментов, приспособлений, а также определения планово - экономических показателей обработки.

Переоснащение машиностроительных заводов новым оборудованием (как настроенными станками, так и станками с ЧПУ, в том числе и управляемых от ЭВМ) поставило перед технологическими службами заводов и институтов задачи автоматизации проектных работ в области ТПП с широким охватом как ранее решенных, так и новых алгоритмов проектирования маршрутных описаний технологических процессов, отдельных операций, операционных описаний процессов (групповых и единичных), инструментов (режущих, измерительных и вспомогательных), приспособлений, станков, роботов и автоматизированных систем управления ими.

К настоящему времени можно отметить два направления применения средств вычислительной техники в машиностроении: автоматизация производственных процессов и автоматизации инженерного труда. Первое направление - это оборудование с ЧПУ, гибкие производственные комплексы и системы, автоматизированные системы управления технологическими процессами и производством. Второе - САПР для разработки технологических процессов, управляющих программ для оборудования с ЧПУ и др. Это многообразие решаемых задач можно разбить по виду выходного информационного материала на два типа:

- машинная печать и тиражирование различной технологической документации в рамках требований ГОСТов, ЕСКД и т. д., то есть чертежей, графиков, различных карт технологических процессов и другой документации, выполненной с разной степенью точности и глубины проработки. Это порождает большое разнообразие разрабатываемых САПР ТПП;

- запись управляющих программ на различных программоносителях (картриджи), необходимых для оборудования с ЧПУ, включая и управляемого на ЭВМ, а также непосредственную передачу этих программ на оборудование с ЧПУ.



1. Числовое программное управление (ЧПУ)

Станки с числовым программным управлением представляют собой быстро программируемые технологические системы, которые особенно эффективны для автоматизации мелко и среднесерийного производства. Основной особенностью станков с ЧПУ является их технологическая гибкость, благодаря которой осуществляется быстрый переход на изготовление новых деталей. Технологическая гибкость станков с ЧПУ определяется следующими факторами:

- Непосредственное задание размеров изготовляемых деталей как исходной геометрической информации в виде массива цифровых данных или геометрической модели.

- Цифровое задание необходимой технологической информации, определяющей на каждом из переходов частоту вращения шпинделя, скорость рабочей и ускоренной подачи, глубину резания и др.

- Автоматическое управление всеми вспомогательными переходами и командами по автоматической замене инструмента, включение и выключение СОЖ, замена и закрепление заготовок и др.

- Выполнение предусматриваемой коррекции размерной настройки режущих инструментов и режимов резания.

Эти основные принципы числового управления имеют различную реализацию в соответствии с типом станочного оборудования, требованиями к точности и уровню автоматизации. В соответствии с решаемыми технологическими задачами и видом привода различают системы позиционного, контурного и комбинированного управления.

Числовое программное управление металлорежущими станками обеспечивает гибкую автоматизацию процесса обработки заготовки на станке в соответствии с заданной управляющей программой, составленной в алфавитно-цифровом коде. В качестве программоносителя используют перфоленту, кассету магнитной ленты, дискету. Для записи управляющей программы на восьмидорожковую перфоленту в системах ЧПУ применяют единый метод кодирования информации, основанный на применении международного семиразрядного кода ISO-7bit. Управляющая программа содержит информацию о геометрических параметрах изготовляемой детали и технологических командах, определяющих процесс изготовления детали на станке.

Управляющая программа (УП) состоит из последовательно записанных кадров, каждый из которых включает определённое число программных слов, записанных в фиксированном порядке. Каждое слово в свою очередь состоит из адресной буквы, определяющей код соответствующей команды, и последующей группы цифр.

Исходными данными для разработки УП и необходимой наладки станка являются чертежи детали и заготовки, разработанная технология на деталь, и технологические данные применяемого оборудования и оснастки.



2. Программирование обработки на станках с ЧПУ

2.1 Основы программирования

Для выполнения обработки на станке с ЧПУ необходимо иметь управляющую программу на данную обработку. Управляющая программа по стандарту РФ определена как "совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки". Другими словами, управляющая программа для станка с ЧПУ представляет собой совокупность элементарных команд, определяющую последовательность и характер перемещений и действий исполнительных органов станка при обработке конкретной заготовки. При этом вид и состав элементарных команд зависит от типа системы ЧПУ станка и языка программирования, принятого для данной системы.

По мере развития станков с ЧПУ было разработано несколько языков программирования для составления управляющих программ. В настоящее время наибольшее распространение получил универсальный международный язык программирования ИСО-7бит, который иногда еще называют CNC-кодом или G-кодом. В нашей стране действует также специальный государственный стандарт России ГОСТ 20999-83 "Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования. Кодирование информации управляющих программ". Современные международные и отечественные требования к управляющим программам станков с ЧПУ в основном соответствуют друг другу.

Код языка программирования ИСО-7бит относится к буквенно-цифровым кодам, в котором команды управляющей программы записываются в виде специальных слов, каждое из которых представляет собой комбинацию буквы и числа.



2.1.1 Составные элементы управляющей программы

Слово является базовым элементом текста управляющей программы. Слово представляет собой комбинацию прописной буквы латинского алфавита и некоторого числового значения, в качестве которого может использоваться либо целое двузначное или трехзначное число, либо десятичная дробь, целая и дробная части которой могут отделяться как запятой, так и точкой. В некоторых случаях в слове кроме буквы и числа могут использоваться и другие текстовые символы; например, между буквой и числом при необходимости может находиться математический знак "+" или "-". Буквенная составляющая слова в теории ЧПУ называется адресом, потому что она определяет "назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове" (ГОСТ 20523-80).

Примеры записи слов:

G01

Х136.728

Z-4.87

Системы ЧПУ разных производителей имеют свои индивидуальные особенности в отношении буквенных символов, применяемых при составлении управляющих программ. Они во многом различаются как по перечню букв, так и по смысловому назначению команд. Стандарт РФ ГОСТ 20999-83 дает определения значениям буквенных символов.

Буквы, используемые в качестве символов управляющих программах, выбраны не случайным образом. Большинство из них представляют собой начальные буквы соответствующих терминов на английском языке. Например, в качестве символа величины контурной скорости подачи выбрана буква "F" - первая буква английского слова feed ("подача"), в качестве символа скорости вращения шпинделя - буква "S" - первая буква английского слова speed ("скорость"), в качестве символа номера инструмента - буква "T" - первая буква английского слова tool ("инструмент").



2.1.2 Кадр управляющей программы

Кадр представляет собой следующий в иерархии после слова элемент текста управляющей программы. Каждый кадр состоит из одного или нескольких слов, расположенных в определенном порядке, которые воспринимаются системой ЧПУ как единое целое и содержат как минимум одну команду. Отличительным признаком кадров как совокупности слов является то, что в них содержится вся геометрическая, технологическая и вспомогательная информация, необходимая для выполнения рабочих или подготовительных действий исполнительных органов станка. Рабочее действие в данном случае означает обработку заготовки за счет однократного перемещения инструмента по одной элементарной траектории (прямолинейное перемещение, перемещение по дуге и т. п.), а подготовительное действие - действие исполнительных органов станка для выполнения или завершения рабочего действия.

Пример записи кадра: N125 G01 Z-2.7 F30.

Данный кадр состоит из четырех слов: порядкового номера кадра "N125" и трех слов "G01", "Z-2.7" и "F30", которыми задается прямолинейное перемещение инструмента по оси Z до точки с координатой Z=-2,7 мм со скоростью подачи 30 мм/мин.

Текст управляющей программы для станка с ЧПУ есть не что иное, как сформированная по определенным правилам совокупность кадров. В общем случае система ЧПУ станка выполняет команды управляющей программы строго в порядке следования кадров, при этом переход к каждому очередному кадру осуществляется только по окончании выполнения предыдущего кадра.

Чтобы отдельные кадры можно было связать в единую систему, кроме буквенных символов, при составлении управляющих программ для систем ЧПУ применяют и многие другие текстовые символы, которые рекомендованы к применению стандартами РФ (ГОСТ 20999-83).

Слова, произвольно расположенные в тексте управляющей программы, воспринимаются системой ЧПУ всего лишь как некоторый набор слов и не будут приняты к исполнению. Чтобы данные слова представляли собой команду, понятную для системы ЧПУ, они должны быть записаны в кадре управляющей программы в определенном виде и порядке в соответствии с принятым для конкретной системы ЧПУ форматом кадра.

При ручном программировании пользуются международным стандартом, содержащим общие рекомендации, относящиеся к формату кадра. Например:

Слова кадра, так же как и в обычном тексте, должны отделяться друг от друга интервалами (пробелами). (Необходимо отметить, что данное требование не соблюдается во многих современных системах ЧПУ).

Каждый кадр начинается словом, обозначающим номер кадра. Данное слово - "номер кадра" - содержит буквенный символ N и число, соответствующее порядковому номеру кадра.

Каждый кадр заканчивается словом, обозначающим конец кадра. Рекомендуемый вариант написания данного слова для большинства импортных систем ЧПУ - LF, для отечественных систем ЧПУ - ПС.

Командные и размерные слова, а также слова, задающие величины технологических параметров обработки деталей, располагаются в тексте кадра между словами "номер кадра" и "конец кадра" в порядке, определенным производителем системы ЧПУ. В одних системах ЧПУ он может быть только строго определенным, в других - произвольным.

Для удобства работы международный стандарт рекомендует следующий порядок расположения слов в кадре: N..., G..., X..., Y..., Z..., U…, V…, W…, P…, Q…, R…, A…, B…, C…, I..., J..., K..., …, LF.

Если задается скорость подачи по одной определенной оси координат, то слово, обозначающее скорость подачи, должно следовать непосредственно за словом, задающим перемещение по данной оси. Если задается скорость подачи одновременно по двум и более осям координат, то слово, обозначающее скорость подачи, должно следовать непосредственно за последним словом, задающим перемещение по данным осям.

Не допускается наличие в одном кадре слов с одинаковыми буквенными символами. В то же время любое слово может быть пропущено, если оно не является обязательным в данном кадре.

С целью уменьшения объема текста управляющей программы в каждом кадре записывается только новая информация по отношению к предыдущему кадру, при этом неизменяемая часть информации из предыдущего кадра воспринимается системой ЧПУ по умолчанию как действующая.

2.1.3 Кодирование подготовительных и вспомогательных функций

В настоящее время на международном рынке станков с ЧПУ широко применяется свыше 100 различных видов систем с ЧПУ и столько же языков (кодов) программирования. Большинство из распространенных языков программирования в целом однотипно и в своей основе соответствуют универсальному международному языку программирования ИСО-7бит. Тем не менее, в связи с тем, что количество команд используемых в программировании станков с ЧПУ, уже составляет около тысячи, и каждый производитель системы управления дополняет основные команды собственными вариантами, нет возможности привести в одном месте сведения даже по наиболее известным языкам программирования.

В настоящее время для станков с ЧПУ в качестве программоносителя принята восьмидорожковая перфолента шириной 25,4 мм (1 дюйм), либо ее аналог (магнитный носитель), на которых информация для системы ЧПУ представлена в виде двоичного семиэлементного кода ИСО - 7 бит (ГОСТ 13052 - 74). Каждому символу этого кода (цифры 0…9; буквы латинского алфавита А…Z; знаки %, скобки, +, - и др.) соответствует вполне определенная комбинация отверстий (либо сочетания 0 и 1) на семи дорожках (Рисунок 1).



Рисунок 1. Восьмидорожковая перфолента

Восьмая дорожка - для пробивки дополнительного отверстий в строке (в символе), что позволяет контролировать правильность перфорации и считывания информации УЧПУ.

В разных системах ЧПУ варианты кодирования основных команд при программировании обработки на станках с ЧПУ могут значительно отличаться.

2.2 Технологическая подготовка производства для станков с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ имеет определенные преимущества по сравнению с обработкой на универсальных станках, например, более высокие производительность, гибкость и оперативность. Однако для того, чтобы преимущества станков с ЧПУ реализовались практически, необходимо грамотно организовать и выполнить технологическую подготовку производства.

Технологическая подготовка производства на станках с ЧПУ существенно отличается от работ, выполняемых для производства на универсальных станках. Первое, что нужно отметить - это более высокие требования к качеству подготовки технологического процесса, так как при работе на станке с ЧПУ возможность эффективного вмешательства оператора в выполняемый процесс обработки без остановки станка минимальна, а экономические потери от простоя дорогого и высокопроизводительного оборудования - достаточно велики. Поэтому требуется более скрупулезная проработка рабочих чертежей на технологичность, более тщательный выбор инструмента и оснастки, более подробные и жесткие требования к заготовке и т.д.

Во-вторых, значительно возрастают сложность и трудоемкость проектирования технологического процесса обработки. В частности, при его разработке помимо традиционных знаний по теории резания необходимо применить специальные математические знания (иначе нельзя будет составить эффективную управляющую программу и суметь проанализировать ее) и знания кодов, понимаемых системами ЧПУ имеющихся на производстве станков. Поэтому в расчете и составлении управляющих программ кроме традиционных технологов участвуют и другие специалисты, такие как программисты, математики, электронщики и т.п.

В третьих, технологическая документация, которую необходимо подготовить для обработки на станках с ЧПУ, имеет более сложный состав и гораздо больший объем, чем документация аналогичного назначения для универсальных станков. После завершения подготовки технологической документации ее комплект позволяет при наличии соответствующего материального обеспечения немедленно перейти к настройке станков и выпуску изделий и, при необходимости, многократно повторить эти действия.

Технологическую документацию, используемую при разработке технологических процессов и управляющей программы для обработки на станках с ЧПУ, можно условно разделить на справочную и сопроводительную.

К справочной документации, используемой при технологической подготовке производства на станках с ЧПУ, относятся:

классификаторы деталей по конструкторско-технологическим признакам;

описания типовых технологических процессов;

стандарты предприятия, каталоги и картотеки станков с ЧПУ, режущего, измерительного и вспомогательного инструмента, приспособлений и обрабатываемых материалов;

нормативы режимов резания;

таблицы допусков и посадок;

инструкции по расчету, кодированию, записи, контролю и редактированию управляющих программ;

методические материалы по расчету экономических параметров при работе на станках с ЧПУ.

Сопроводительная документация составляется по мере выполнения соответствующего этапа технологической подготовки производства. Документация, составленная по предшествующему этапу работ, как правило, является исходным документом для последующих этапов. Правила разработки и оформления, а также состав сопроводительной технологической документации регламентируются государственными стандартами, которые предписывают не только форму бланков для каждого вида текстового или графического документа, но и характер записи, термины, определения, условные обозначения и т.д.

Часть сопроводительной документации для обработки на станках с ЧПУ принципиально не отличается от общепринятой документации для обработки на универсальных станках, например, документация по разработке маршрутной технологии. Но большая часть имеет существенную специфику - прежде всего в той части, где содержатся сведения о программировании обработки детали, о наладке станка и инструментов, о контроле за выполнением управляющей программы и т.п.

Комплектность и форма сопроводительной документации, используемой для технологической подготовки производства, может быть разной - в зависимости от принятого на данном предприятии документооборота и методов программирования. Например, при компьютерно-интегрированном производстве сопроводительная технологическая документация на бумажных носителях может вообще отсутствовать, а вся необходимая информация будет находиться в электронном виде и храниться в памяти компьютеров. В общем случае сопроводительная документация, как правило, содержит следующие документы:

карту технологического процесса;

операционную карту;

операционный чертеж детали;

карту наладки станка;

карту наладки инструмента;

операционную расчетно-технологическую карту;

карту кодирования информации.

2.3 Способы и технические средства подготовки управляющих программ

Технологический процесс обработки детали и управляющие программы для станков с ЧПУ по ее изготовлению разрабатываются на основе разнообразной информации, которая подготавливается различными подразделениями предприятия. Современный уровень развития техники позволяет осуществлять так называемый сквозной процесс, при котором автоматизированы и компьютеризированы все этапы работы по созданию изделия - от разработки до изготовления.

В условиях современного производства подготовка управляющих программ осуществляется разными способами с помощью различных технических средств. Выбор определяется конкретными условиями производства, в первую очередь моделями станков и систем ЧПУ, финансовыми возможностями предприятия, уровнем квалификации специалистов и т.п.

В зависимости от перечисленных факторов возможны три различных организационных уровня, на которых осуществляется разработка управляющих программ:

уровень производственного цеха;

уровень специализированного подразделения по программированию;

уровень конструкторско-технологического подразделения.

2.3.1 Составление управляющих программ в цехе

Составление управляющих программ в цехе производится, как правило, вручную для конкретной модели станка, оснащенном конкретной системой ЧПУ. При ручном способе подготовки все необходимые для составления программы вычисления выполняются в основном вручную или с помощью калькуляторов. Затем на основе произведенных вычислений вручную или на каком-либо печатающем устройстве составляется управляющая программа в специальных кодах на языке системы ЧПУ станка. После чего текст управляющей программы с помощью специальной техники переносится на программоноситель, а с него - в систему ЧПУ станка.

В последнее время, благодаря быстрому развитию техники с ЧПУ, при ручном способе программирования в цехе широко используется ввод программы в систему ЧПУ непосредственно с пульта станка, используя для этого имеющиеся на нем клавиатуру и дисплей. Возможности современных пультов с ЧПУ позволяют выполнять на них не только ручной ввод текста управляющей программы, но и предварительную графическую имитацию обработки по составленной программе, а также коррекцию введенной программы.

Ввод программы с пульта станка имеет один принципиальный недостаток - при вводе текста новой программы неизбежно происходит значительный простой дорогостоящего станка.

Как правило, программирование в цехе используется в относительно небольших фирмах, имеющих несколько станков с ЧПУ, в которых специалист по технологии и программированию не может иметь постоянной, полноценной загрузки. В этом случае целесообразней привлекать оператора станка для выполнения всего многообразия задач, связанных с обслуживанием станков с ЧПУ: не только снимать и устанавливать заготовки и следить за обработкой, но и вводить управляющую программу в ЧПУ, проверять и оптимизировать ее.

Программирование в цехе имеет определенные положительные и отрицательные стороны. Оно не требует больших затрат на организацию работы и позволяет оперативно вносить изменения в уже существующие программы. Однако чтобы оно было эффективным, необходимо выполнить ряд условий:

управляющая программа должна иметь небольшой объем и не требовать при ее составлении громоздких и сложных вычислений;

ассортимент обрабатываемых на станках с ЧПУ изделий не должен быть большим и не должен часто меняться;

оператор станков с ЧПУ не должен одновременно обслуживать много станков;

оператор станков с ЧПУ должен иметь высокую квалификацию, позволяющую выполнять не только простые операции по обслуживанию станка, но и функции технолога-программиста.

2.3.2 Составление управляющих программ в специализированном подразделении по программированию

Подготовка программ силами специализированных подразделений характерна для относительно крупных производственных фирм, оснащенных разнообразным оборудованием с ЧПУ и имеющих стабильные заказы. В этом случае для фирмы экономически нецелесообразно производить составление программы в цехе непосредственно у станков, так как это приводит к значительным потерям машинного времени. Гораздо более выгодным является организация отдельного подразделения, выполняющего исключительно расчеты и составление управляющих программ, благодаря чему постоянно создаются условия для максимальной загрузки станков с ЧПУ и бесперебойного изготовления на них изделий.

Если подразделение располагает программистами высокой квалификации, изготавливаемые изделия не отличаются высокой сложностью, и смена номенклатуры изделий происходит редко, то для составления эффективных управляющих программ, как правило, вполне достаточно ручного способа программирования. Если одно из перечисленных условий не соблюдается, то для успешной работы в современных условиях необходимо использовать автоматизированные способы подготовки программ.

Существует несколько уровней автоматизации программирования для ЧПУ:

первый уровень - расчет на компьютерах геометрических координат характерных точек траектории, по которым режущий инструмент перемещается в процессе обработки;

второй уровень - расчет на компьютерах управляющей программы по выполнению одним инструментом отдельного перехода технологической операции и составление текста программы на этот переход в кодах конкретной системы ЧПУ;

третий уровень - расчет на компьютерах управляющей программы на операционный технологический процесс и составление текста программы в кодах конкретной системы ЧПУ.

2.3.3 Составление управляющих программ в конструкторско-технологическом подразделении

Благодаря интенсивной компьютеризации производства появилась возможность проводить подготовку управляющих программ силами сотрудников конструкторско-технологических подразделений. Эта работа выполняется с помощью CAD/CAM-систем, которые позволяют организовать на одном компьютере универсальное рабочее место и выполнять на нем весь комплекс работ: от разработки изделия до разработки управляющих программ для его изготовления на станках с ЧПУ.

Использование CAD/CAM-систем при составлении управляющих программ в работе конструкторов и технологов:

позволяет использовать геометрическую модель изготавливаемого изделия для составления в интерактивном диалоговом режиме операционного технологического процесса ее обработки;

избавляет от необходимости выполнять математические вычисления траекторий перемещений режущего инструмента при обработке на станках с ЧПУ;

позволяет составить управляющую программу в специальных кодах для различных систем ЧПУ, задавая исходные технологические параметры в словесной форме с использованием общетехнических терминов;

позволяет выполнить графическую имитацию обработки изделия по составленной управляющей программе и внести, при необходимости, корректировки в программу;

позволяет получить большую часть необходимой для документооборота технологической документации.

В большинстве случаев применение CAD/CAM-систем позволяет объединить труд представителей нескольких специальностей в лице одного специалиста - конструктора-технолога-программиста. Исключение составляют лишь программы обработки особо сложных деталей, разработка которых требует специфических знаний по технологии и математике.

2.3.4 Процедура ручного составления управляющих программ

Ручной способ подготовки управляющих программ применяется, как правило, в двух случаях:

при изготовлении технологичных и несложных по конструкции изделий, когда трудоемкость подготовки управляющей программы вручную соизмерима с трудоемкостью подготовки исходных данных для автоматизированного программирования;

когда на предприятии отсутствуют технические средства по автоматизированной подготовке управляющих программ.

Для выполнения ручного программирования необходимо иметь:

чертеж детали с техническими требованиями на ее изготовление;

руководство по эксплуатации станка с ЧПУ, на котором будет выполняться обработка;

инструкцию по программированию для системы ЧПУ данного станка;

сведения об имеющемся режущем инструменте с указанием настроечных размеров;

нормативы режимов резания.

Результатом ручного программирования является текстовая или табличная запись управляющей программы, которая затем либо набирается непосредственно на пульте станка, либо наносится с помощью специальной техники на программоноситель, с которого загружается в систему ЧПУ станка.

Ручная подготовка управляющей программы организационно представляет собой достаточно сложный процесс, в котором собственно составление текста управляющей программы является лишь одним из нескольких взаимосвязанных этапов. На рисунке 2 изображена структурная схема организационного процесса ручного составления управляющей программы, характерного для стабильно работающего предприятия.



Рисунок 2. Структурная схема ручного составления управляющей программы



3. Системы автоматизации программирования (САП)

Составной частью процесса технологической подготовки производства является программирование работы оборудования с ЧПУ, которое может выполняться как в ручном режиме, так и с применением средств автоматизации.

"Ручное" программирование состоит в том, что технолог по заданному операционному технологическому процессу рассчитываем траекторию перемещения инструмента, назначаем необходимые технологические команды (подачу, охлаждение, смену инструмента и т.д.). При этом требуется детальная проработка технологического процесса, когда определяются не только отдельные рабочие ходы, но и производится расчленение каждого из них на шаги, представляющие собой перемещения инструмента вдоль определенного геометрического элемента поверхности детали (цилиндр, конус, дуга и др.). Шагами могут быть и отдельные участки поверхности, обрабатываемые с резными режимами резания.

Результатом программирования является управляющая программа (УП), которая представляет собой совокупность команд на языке программирования и определяет алгоритм функционирования станка по обработке конкретной заготовки.

При автоматизированном программировании в идеальном случае все задачи ручного программирования должны решаться на ЭВМ.

Оператор, управляющий станком с ЧПУ, обычно не принимает непосредственного участия в формировании детали, точность получаемых размеров и качество обработки обеспечивается УП и точностью станка.

"Автоматизированное" программирование заключается в том, что ряд задач выполняется с помощью системы автоматизации программирования (САП). САП - это комплекс технических, программных, языковых и информационных средств, осуществляющих преобразование данных чертежа и технологии в коды устройства для управления оборудованием с ЧПУ. Они обычно организованы по структуре: входной язык, процессор, промежуточный язык, постпроцессор.

Структуру САП можно представить себе в виде, рисунка 3

Рисунок 3. Структурная схема САП

Входной язык САП - это проблемно ориентированный язык, для описания исходных данных о детали и технологическом процессе ее обработки на оборудовании с ЧПУ, служит для ввода исходной информации в процессор.

Процессор САП - программное изделие для решения геометрических и технологических задач, и для управления процессом обработки данных на ЭВМ.

Промежуточный язык - внутренний программно-ориентированный язык, служащий для представления данных, передаваемых от процессора к постпроцессору.

В литературе промежуточный язык называют CL DATA (Cutter Location Data-данные о перемещении инструмента).

Постпроцессор САП - программное изделие, для адаптации УП к конкретному оборудованию с ЧПУ.

САП классифицируется по нескольким критериям:

а) По числу управляющих координат.

Двух-координатные САП готовят УП для токарных, электроэрозионных, газо-резательных и др. станков. Движение инструмента происходит в одной из координатных плоскостей.

2.5-координатные САП готовят УП для токарных, фрезерных, сверлильных и др. станков, при этом одновременное перемещение только по двум координатам.

Трех-координатные САП готовят УП для обработки произвольной поверхности второго порядка. Многокоординатные САП могут также обеспечивать угловые перемещения вокруг одной из координатных осей.

Примеры САП: 2,5коорд.: ЕСПС-ТАУ, САП-СМ, ТЕХТРАН, АДАРТ (США), NELAPT(Англ.), AutoText(ГДР), IFAPT(Франц), Гарт (Яп).

3- коорд.: MODAPT (Итал), PROMO (Франц).

Многокоорд.: АРТ(США-Automatically Programmed Tools).

б) По уровню принимаемых решений.

К технологическим задачам, решаемым автоматизированно или нет, относятся такие, как типовые технологические циклы течения, сверления, нарезания резьбы, фрезерования кругового и прямоугольного, фрезерования пазов и карманов, разбиения припусков на проходы, расчет режимов резания и др.

в) По уровню специализации.

универсальные САП - это системы широкого назначения. Например: АРТ-позволяет программировать обработку конусов, цилиндров, эллипсоидов, сфер, и др.

Специализированные САП - для подготовки УП по видам обработки (токарной, фрезерной, сверлильно-расточной, и др.).

Последние годы развития САП идет по пути создания специализированных систем с высоким уровнем автоматизации решения технологических задач.

Пример. EXAPT(ФРГ), состоит из трех подсистем:

EXAPT-MO1 - ядро системы;

EXAPT-MO2 - для токарных станков;

EXAPT-MO3 -сверл., фрез., ОЦ.

Подсистема EXAPT-MO2 включает следующие этапы:

- описание геометрии детали;

- описание технологических переходов;

- описание процесса обработки;

При этом автоматизировано решение задач:

- разбиение на проходы;

- расчет режимов резания;

- построение траектории движения инструмента при черновой. и чистой обработке;

- контроль на наличие столкновений.

В настоящее время выпускаются системами ЧПУ типа CNC со встроенными САП программаторами. Они поздравляют оперативно подготавливать УП (разрабатывать, отлаживать и редактировать) во время обработки другой установки. Это сокращает простой оборудования.

г) По форме представления исходных данных.

Большинство САП имеют свободную форму представления исходных данных на входном языке, в том числе - геометрическая модель.

При табличной форме технолог заполняет специальные бланки в виде таблиц.

Представление в форме "меню" это свойство интерактивных САП, когда с экрана дисплея запрашивается требуемая информация и по выбору пользователя она вводится в систему.

д) По режиму работы.

Первые САП работали в пакетном режиме, когда данные, подготовленные технологом, вводились в ЭВМ и преобразовывались в УП для станка. В случае ошибок - процедура повторялась.

При интерактивном решении программирование происходит в режиме диалога и возможно повторение УП с любой исходной точки. Но диалог ограничивает разработчика в выборе средств для решения задачи. Поэтому такие САП эффективны в производствах с невысокой сложностью высоким уровнем унификации изготовляемых деталей или их элементов.



Заключение

Подготовка управляющих программ осуществляется в следующей последовательности:

1) проектирование маршрутного технологического процесса обработки, представляемого в виде последовательности операций с выбором режущих и вспомогательных инструментов, станочных приспособлений, с разработкой технических условий на исходную заготовку;

2) разработка операционного технологического процесса с расчетом (или назначением) режимов резания, с построением траекторий движения режущих инструментов;

3) расчет координат опорных точек траектории движения режущих инструментов;

4) составление расчетно-технологической карты;

5) разработка карты наладки станка;

6) кодирование информации - формирование кадров УП с их ручной записью в виде текста или таблицы;

7) нанесение информации на программоноситель;

8) контроль программы и исправление ошибок.

Автоматизация программирования с использованием ЭВМ позволяет значительно ускорить подготовку и снизить стоимость управляющих программ. Наиболее широкое, применение нашли системы автоматизированной подготовки программ для фрезерных станков при обработке деталей со сложными криволинейными поверхностями. Объем вычислений при подготовке таких программ настолько велик, что он практически может быть выполнен только на ЭВМ.

Сегодня происходит серьезное переосмысление подходов к организации отечественного промышленного производства. Требования заказчиков постоянно повышаются, их квалификация и осведомленность о тех или иных товарах на рынке также значительно возросли, и поэтому практически во всех отраслях приходится искать методы заинтересованности заказчиков новейшими разработками. Главным фактором успеха сегодня становится повышение качества и скорости проектирования с максимально быстрым доведением продукта до рынка.

Без компьютерной автоматизации уже невозможно производить современную сложную технику. Во всем мире происходит резкий рост компьютеризации на производстве и в быту. Внедрение компьютерных и телекоммуникационных технологий повышает эффективность и производительность труда. В условиях рыночной экономики и активной конкуренции особую остроту для машиностроительных заводов приобретает проблема регулярного обновления продукции, выпуска новых модификаций уже разработанных изделий. Прежде чем выпустить новую конкурентоспособную продукцию, необходимо провести большую работу по сбору, накоплению и оперативной обработке информации. Переработка больших объемов информации в настоящее время невозможна без использования ЭВМ.

На крупных предприятиях на передний план выходят вопросы организации взаимодействия проектировщиков и обеспечения интегрированного процесса, охватывающего все стадии - конструирование изделия, анализ, технологическое проектирование, получение программы для станка с ЧПУ. Важным элементом новых подходов к решению технологических задач являются инструменты проектирования - конструкторские и технологические САПР, программы анализа и системы подготовки производства.

Можно отметить следующие САП, разработанные в свое время в операционной системе MS DOS:

- САП-2; СППС; СПС-ТАУ;

- САП "ТЕХТРАН"; САПФИР4 и др.

В последние 5-10 лет наиболее известны фирмы и их программные продукты.

Российские фирмы: АО "Топ Системы" (г. Москва), компания "Аскон" (г. Москва, г. Санкт-Петербург), АО "АвтоМеханика" (г. Москва), НТЦ "Вектор" (г. Москва), НТЦ "Конструктор" (г. Москва), НТЦ "ГЕММА" (г. Москва), компания "ТЕСИС" (г. Москва).

Зарубежные фирмы: компания "Omega Technologies Ltd." (офисы в городах Москва и Ижевск), компания "Autodesk" (г. Москва), компания "Delcam" (г. Москва), фирма "Sprut Technology" (г. Москва) корпорация "SolidWorks" (г. Москва).

Эти фирмы предлагают полный набор программных средств, обеспечивающих высокие темпы, качество проектных решений, как для предприятий, так и отдельных пользователей. Эти пакеты прикладных программ используют новейшие идеи в области САПР и обеспечивают комплексную автоматизацию на использовании CAD/CAM/CAE - систем в проектировании технологических процессов; составлении технологической документации, отвечающей всем требованиям ЕСКД; в анализе и изготовлении изделий в машиностроении.

станок кодирование программа



Список литературы

1. ГОСТ 20523-80 "Устройства числового программного управления станками. Термины и определения"/Государственный комитет по стандартам, М., 1980. / Электронный фонд правовой и научно-технический документации. http://docs.cntd.ru/document/gost-20523-80

2. ГОСТ 20999-83 "Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования. Кодирование информации управляющих программ". /Государственный комитет по стандартам, М., 1983. / Электронный фонд правовой и научно-технический документации. http://docs.cntd.ru/document/gost-20999-83

3. Алферов А.А., Батунер О.Ю., Блюдзе М.Ю. и др. Техтран - система программирования оборудования с ЧПУ/ Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1987. 202с.

4. Болотин Х.Л., Костромин Ф.П. Станочные приспособления/ М.:Машиностроение, 1973. 339 с.

5. Зазерский Е.Н., Жолнерчик С.Н.. Технология обработки деталей на станках с ЧПУ/ Л.: Машиностроение, 1975. 208 с.

6. Пятунин А.И.. САПР подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Курс лекций. Электронный формат / М.: Высшая школа, 2006. 130с.

7. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение , 1973. 639 с.

Размещено на Allbest.ru

...