Разработка управляющей программы для изготовления кронштейна

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ

ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Программирование станков с ЧПУ»

по теме: «Разработка управляющей программы для изготовления кронштейна»

Разработал студент группы

Набродов А.Ю.

Проверил к.т.н., доцент

Болдырев А.А.

Воронеж 2016



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общее описание системы ShopMill

2. Задание на проектирование

3. Разработка управляющей программы

4. Запуск управляющей программы на станке

Заключение

Список используемой литературы

Приложение. Текст управляющей программы

Размещено на Allbest.ru



ВВЕДЕНИЕ

Важнейшим резервом роста производительности труда в машиностроении является снижение трудоемкости механической обработки деталей на металлорежущих станках. Основной путь использования этого резерва - автоматизация процессов механической обработки деталей на основе применения металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ), а также автоматических линий и автоматизированных участков на базе этих станков.

Автоматизация крупносерийного и массового производства обеспечивается применением станков-автоматов и автоматических линий. Для мелкосерийного и серийного производств, охватывающих примерно 75-80% продукции машиностроения, необходимы средства автоматизации, сочетающие в себе производительность и точность станков-автоматов с гибкостью универсального оборудования.

Такими средствами автоматизации являются станки с ЧПУ. Станок с ЧПУ представляет собой автомат с гибкой связью, работой которого управляет специальное электронное устройство. Программа обработки детали записывается в числовой форме на программоноситель и реализуется с помощью системы ЧПУ. При этом точность задания размеров зависит не от свойств программоносителя, а только от разрешающей способности системы ЧПУ. Станок с ЧПУ не требует длительной переналадки при переходе на обработку новой детали. Для этого достаточно сменить программу, режущий инструмент и приспособление. Это позволяет обрабатывать на станке широкую номенклатуру деталей. Работая в автоматическом цикле, станок с ЧПУ сохраняет свойства универсального станка с ручным управлением.

Применение станков с ЧПУ предъявляет новые требования к конструированию и к технологии обработки деталей. Коренным образом меняется технологическая подготовка производства: центр тяжести ее переносится из сферы производства в сферу инженерного труда, она усложняется и увеличивается по объему.

Появляются новые элементы технологического процесса: траектория движения инструмента, коррекция траектории, управляющая программа обработки, размерная увязка положения детали и инструмента в системе координат станка, настройка инструмента вне станка с высокой точностью и т.д.

Кардинально изменяется характер и объем работы технолога. ЧПУ обработкой резанием позволяет формализовать этот процесс и применять для проектирования технологических процессов ЭВМ и другие средства автоматизации инженерного труда.

Внедрение в производство обработки на станках с ЧПУ - это крупное организационно-техническое мероприятие. Ему должен соответствовать тщательно продуманный план всех вытекающих из этой задачи работ и в том числе такой первоочередной, как обучение необходимого состава работников и подготовка специалистов в области проектирования технологических процессов механической обработки на станках с ЧПУ.

Инженер специальности «Технология машиностроения» должен уметь решать вопросы, от которых зависит успешное применение станков с ЧПУ в машиностроении. Для этого он должен хорошо знать технологические возможности станков с ЧПУ и их техническое оснащение, технико-экономическое обоснование целесообразности использования станков с ЧПУ, методы проектирования технологических процессов обработки деталей на этих станках, методы разработки управляющих программ (УП), порядок составления и оформления технологической документации.

Современные CAM программы позволяют получать G-код для обработки на ЧПУ станке за считанные минуты и не требуют специальных навыков и умения писать программы. CAM программа позволяет создать код по чертежу, фотографии или изображению автоматически, пользователю необходимо лишь задать размеры заготовки, глубину фрезеровки и выбрать фрезу.

Простота использования современных CAM программ, а также расширение рынка ЧПУ станков с вполне приемлемой ценой, позволяет многим специалистам, занимающимся резкой, фрезеровкой, гравировкой по металлу, дереву и другим материалам, облегчить свой труд и расширить свои возможности.



1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ SHOPMILL

По мнению ведущих мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются: сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение качества. Сейчас общепризнанным фактом является невозможность изготовления сложной наукоемкой продукции (кораблей, самолетов, различных видов промышленного оборудования и др.) без применения современных систем автоматизации. К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа). Несмотря на широкое распространение систем CAD для проектирования и систем CAE для анализа, эти системы не так уж хорошо интегрируются. Дело в том, что модели CAD и CAE по сути используют разные типы геометрических моделей, и в настоящее время не существует общей унифицированной модели, которая бы содержала в себе как информацию для проектирования, так и для анализа.

CAM-системы (computer-aided manufacturing) -- компьютерная поддержка изготовления, предназначенная для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков. CAM-системы еще называют системами технологической подготовки производства.

ShopMill это комплексное решение на базе СЧПУ для фрезерной технологии в условиях производства. Наряду с обширным пакетом циклов она предлагает множество практических функций отладки (к примеру, измерение детали или инструмента) и функции обработки данных.

ПО управления и программирования ShopMill предназначено для обработки на вертикальных и универсальных фрезерных станках с макс. 5 осями в индикации одного канала. ShopMill предлагает оператору станка в цеху все для быстрого и простого перехода от чертежа к детали. Программирование детали осуществляется графически в форме рабочего плана, т.е. не требуется знаний программирования DIN/ISO. Программирование DIN/ISO возможно как в рабочем плане, так и с помощью текстового редактора.

С помощью PCU 20/PCU 50 ShopMill может обращаться к жесткому диску и к Ethernet (опция). Таким образом, с помощью ShopMill возможно и выполнение больших программ создания форм. Необходимо убедиться, что после установки имеется доступный объем памяти пользователя мин. (256 кбайт).

ShopMill может быть установлен на PCU 50 в версиях „Classic“ или „Open“. ShopMill-Open позволяет очень удобное использование HMI-Advanced.

Переключение между ShopMill и HMI-Advanced для использования приложений Open Architecture, IT-Solution или Solution Provider более не требуется.

Для облегчения изучения ShopMill можно получить версию для PC

Дополнительно существует и мультимедийный CD для самообучения, который может использоваться на РС. Наряду с основами осуществляется практическое обучение СЧПУ и ShopMill.

К особенностям системы относятся:

· наглядное представление программы в рабочем плане

· динамический графический ввод для элементов контура и циклов

· оптимальное согласование путей перемещения инструмента с учетом контура детали и препятствий

· высокопроизводительный вычислитель контура для ввода свободного контура

· сетевое соединение и подключение дисковода дискет с PCU 20/PCU 50

· поддержка качающихся головок и поворотных столов

· возможность размещения собственных циклов и структур пользователя

Основные функции системы:

· -прорисовка (опция);

· определение и обработка остаточного материала в цикле карманов контура (опция);

· 3D-графика готовой детали;

· многосторонняя обработка, многократный установ;

· дистанционная диагностика;

· поддержка вращающихся/поворотных столов или головок или смешанных конфигураций;

· подходящие для мастерской циклы для фрезерования, сверления и измерения в базовой комплектации;

· управление инструментом.

2.. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В ходе курсовой работы была поставлена задача по автоматизированной разработке управляющей программы для изготовления детали «Кронштейн», представленной на рисунке 1.

Рисунок 1 - Кронштейн

Для изготовления детали из заготовки типа прямоугольного параллелепипеда в условиях единичного производства был выбран вертикально-фрезерный станок с вращающимся столом со стойкой ЧПУ Siemens Sinumeric.

Были спроектированы торцевое фрезерование верхней поверхности заготовки, фрезерование концевой фрезой уступа сквозного кругового кармана, а также сверление шести отверстий в двух координатных плоскостях. Схемы, режимы обработки и средства технологического оснащения выбирались на основе рекомендаций приведенных в [3].

Проектирование управляющей программы осуществлялось в программной среде ShopMill, запущенной через эмулятор станка Sinumeric Sinutrain. Кроме того с помощью симулятора была произведена отладка программы на станке.

Результатом проектирования являются управляющая программа в формате ShopMill, текст основных циклов обработки в G-кодах (см. приложение), а также полученная в результате симуляции 3D модель детали с траекториями рабочих и быстрых ходов режущего инструмента в ходе обработки.

3.. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

Выбор исходной заготовки осуществляется в заголовке программы (рисунок 2). Размеры параллелепипеда задаются через координаты основной точки и относительные габариты.

Основная обработка производится в координатной плоскости ХУ. В качестве предпочтительного вида фрезерования выбрано встречное в целях повышения производительности из-за невысоких требований к качеству фрезерованных поверхностей.

Кроме прочего в заголовке программы задаются установки по стратегии и расстояниям отводов.

Рисунок 2 - Заголовок программы

В качестве первого технологического перехода выбрано плоское фрезерование торцевой фрезой верхней плоскости заготовки (измерительной базы). моделирование фрезерный кронштейн чпу

Обработка программируется с помощью плоского фрезерования (Рисунок 3). Обработка настраивается с позиции максимальной производительности и оптимальных траекторий рабочих и вспомогательных ходов.

Здесь и далее применяются фрезы (сверла) из инструментального магазина станка, настройка которого осуществляется в разделе OFFSET (рисунок 4).

Рисунок 3 - Плоское фрезерование

Рисунок 4 - Список инструмента

Рисунок 5 - Фрезерование уступа

Фрезерование уступа концевой фрезой программируется с помощью плоского фрезерования (рисунок 5) по аналогии с первым переходом. На этом этапе наиболее важным является оптимальный выбор подач по оси Z и в плоскости XY. Обработка осуществляется без последующей чистовой. Для предотвращения зарезов на окончательно обработанной поверхности при выходе инструмента обработка направлена в поперечном направлении и с ограничением по левой стороне.

Сквозное отверстие диаметром 70 мм выполняется фрезерованием кругового кармана концевой фрезой (рисунок 6). Так как карман на детали один, то настраивается в виде отдельной позиции. Глубина кармана программируется с учетом перебега инструмента. Обработка производится без выгрузки с врезанием по спирали.

Рисунок 6 - Фрезерование кругового кармана

Рисунок 7 - Центровка отверстия



Рисунок 8 - Сверление отверстия

Центровка и сверление четырех отверстий диаметром 12 мм (рисунки 7-8) производится через создание образцов соответствующих позиций. Из-за небольшой толщины заготовки использование глубокого сверления с выводом стружки представляется нецелесообразным. Глубина отверстия задается с учетом перебега. В конечной точке траектории сверла предусмотрена пауза 0,6 секунды для калибровки отверстия.

Расположение центров отверстий и порядок их обработки программируется с помощью позиций в прямоугольной системе координат (рисунок 9). Для проверки правильности заданных координат используется просмотр графического вида.

Обработка двух оставшихся отверстий производится аналогичным путем с предварительным поворотом системы координат на -90 градусов вокруг оси Y как показано на рисунке 10.



Рисунок 9 - Позиции сверления

Рисунок 10 - Поворот системы координат

Рисунок 11 - Последовательность обработки заготовки

Законченная управляющая программа может быть представлена как в формате последовательности стандартных циклов ShopMill с возможностью простого редактирования (рисунок 11), так и непосредственно в управляющем коде (см. приложение).

Перед отправкой на станок и изготовлением пробной детали система позволяет провести моделирование обработки с визуальным контролем заготовки с любого ракурса. Подобная симуляция позволяет избежать тяжелопредсказуемых зарезов детали и поломок инструмента, еще раз проанализировать оптимальность выбранных траекторий перемещений. Результаты моделирования представлены на рисунках 12-13.

Рисунок 12 - Траектории движения инструментов

Рисунок 13 - Обработанная деталь

4. ЗАПУСК УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ НА СТАНКЕ

Отладка разработанной программы производилась на эмуляторе вертикально-фрезерного станка с поворотным столом в программной среде Sinutrain.

В процессе изготовления кронштейна контролировались координатные перемещения режущего инструмента, средства технологического оснащения, режимы обработки и прочие технологические характеристики (рисунок 14).

Рисунок 14 - Моделирование обработки детали на станке



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наладка и настройка станков с ЧПУ типа обрабатывающего центра занимают основное место в организации и технологической подготовке со- временного механосборочного производства. Выбор станков с ЧПУ, программирование на них обработки, их наладка на отработку программ и собственно отработка программ - основные направления деятельности как оператора станков с ЧПУ, так и технолога-машиностроителя на современном машиностроительном производстве. Владение навыками программирования и наладки станков с ЧПУ позволит будущему специалисту машиностроительного профиля в короткие сроки освоить профессиональную деятельность в реальных производственных условиях и обеспечит сокращение сроков освоения нового технологического оборудования.

Будущему специалисту в сфере профессионального образования владение навыками программирования и наладки станков с ЧПУ позволит наглядно, эффективно и понятно объяснять учащимся основные принципы наладки современного технологического оборудования с программным управлением на изготовление различных деталей машин и принципы программирования механической обработки деталей. Перечисленные умения входят в структуру конструкторской и технологической деятельности и являются базой для формирования компетентности в вопросах программирования и наладки станков с ЧПУ.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лещенко А.И. Программирование и технологические процессы для станков с ЧПУ: конспект лекций для студентов специальности «Технология машиностроения» - Мариуполь: Приазовский государственный технический университет, 2005, 81 с.

2. Учебное пособие по фрезерной обработке с ShopMill и учебная документация. - SIEMENS, 2011, 222 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. 5-е издание под ред. Дальского А.М., Суслова А.Г., Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К. - М.: Машиностроение, 2001, 1850 с.

4. СТП 62-2007. Воронеж: ВГТУ, 2007, 59 с.



ПРИЛОЖЕНИЕ. ТЕКСТ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

E_HEAD(268443647,0,0,1,125,100,-61,71,17,1,120,1,0,20,,1,7,6,100,1,,1);*RO*

E_MI_PL("FACEMILL 63","",1,1200,1,2000,1,9,1,90,-1,91,1,0,0,90,0,90,125,91,

100,91,40,0,0);*RO*

E_MI_PL("CUTTER 32","",1,1200,1,2000,1,13,0,90,-45,91,15,0,15,90,0,90,125,

91,100,91,20,0,1);*RO*

E_PO_CIR(4,0,0,"CUTTER 20","",1,50,1,2000,1,1,2,2,2,-45,90,-16,91,8,70,90,50,

90,70,0,0,9,15,8,0,0,1,2,91);*RO*

E_DR_SIN(1,0,0,"CENTERDRILL 12","",1,50,1,2000,1,3,91,0.6,1,8);*RO*

E_DR(1,0,0,"DRILL 10","",1,50,1,2000,1,16,1,0.6,-1,8);*RO*

_E_P001: E_PS_SEQ(1,0,0,-45,90,30,90,10,90,110,90,10,90,110,90,90,90,30,90,

90,90,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,0,0);*RO*

E_TCARR("TC1","CENTERDRILL 12","",1,3,0,0,0,0,-90,0,57,0,0,0,-1,1,0,100);

*RO*

E_DR_SIN(1,0,0,"CENTERDRILL 12","",1,50,1,2000,1,3,91,0.6,1,8);*RO*

E_DR(1,0,0,"DRILL 9","",1,50,1,2000,1,16,1,0.6,-1,8);*RO*

_E_P002: E_PS_SEQ(1,0,0,0,90,-20,90,15,90,-20,90,85,90,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,0,,

0,,0,,0,,0,,0,0);*RO*

E_END(0,1,0);*RO*

M30 ;#SM;*RO*

...