Разработка управляющих программ для станков с чпу - это создание комплекса команд для подачи станочному оборудованию с числовым программным управлением. С помощью управляющей программы обеспечивается автономная или полуавтономная обработка заготовок для получения качественного и точного изготовления детали сложной формы. Управляющая программа обеспечивает контроль над станками на числовом программном управлении без необходимости постоянного слежения. Разработка управляющей программы требует специальных навыков.
Современные cam системы (computer-aided manufacturing- автоматизированное производство) позволяют осуществить автоматическую разработку управляющей программы для конкретного фрезерного станка на основе геометрической модели, представленной в виде трехмерной твердотельной или каркасной модели.
Несмотря на то, что возможности и «внешний вид» cam систем отличаются друг от друга, все же есть общее, что их объединяет – это методология их использования. Сначала программист должен ввести общую информацию. Затем нужно описать параметры заготовки, а также рабочего места (приспособление для крепежа, инструмент). Наконец, необходимо определить последовательность обработки. В общем случае последовательность действий, с помощью cam системы, можно представить в виде этапов разработки программы для станка с чпу:
Этапы разработки программы для станка
- Первый этап разработки программы заключается в вводе общей информации. На этом этапе от программиста потребуется ввод информации о наименовании детали, ее шифра, даты генерации и имени управляющей программы. Нередко на этом этапе задаются габариты детали и размер экрана дисплея для того, чтобы настроить автоматическое масштабирование. Как правило, на этом шаге вводится информация о материале и форме заготовки.
- Второй этап разработки управляющей программы заключается в определении геометрии. Используя ряд методов определения разобщенной геометрии, программист постепенно описывает форму обрабатываемой детали. В cam системах с графическим вводом программист к тому же увидит на экране каждый элемент геометрии. Он имеет возможность выбора наиболее подходящего способа для построения разобщенной геометрии, служащей задаче описания формы обрабатываемой детали.
- На третьем этапе разработки программы для станка происходит формирование строки обхода. Большинство cam систем допускают импортирование геометрии детали, спроектированной в cad системе. Это особенно полезно в случае деталей сложной формы, в этом случае технологу не нужно тратить усилия на повторное описание сложной геометрии. Однако имеются четыре немаловажных замечания, которые «портят» идеалистическую картину «сквозного проектирования изготовления».
Во-первых, все элементы чертежа, созданного в CAD системе, должны быть выполнены строго в одном масштабе. Известна практика подгонки отдельных размеров конструктором только для того, чтобы сделать качественную прорисовку чертежа или просто ускорить черчение. Например, выбран масштаб 1:10. Конструкторы знают, что в этом случае мелкие детали чертежа будут не видны на прорисовке. Значит, надо изобразить мелкий элемент размером 1 мм как 10 мм. А размерную линию подписать как 1. В результате у технолога при разработке управляющих программ для станков с чпу возникнет масса неприятностей, в связи с чем на поиск и коррекцию ошибочного элемента уйдет немало времени.
Во-вторых, из чертежа детали, созданного конструктором, технологу нужно совсем немного информации. Если в cam систему импортируется полный чертеж, то технолог потратит немало времени на то, чтобы удалить лишние элементы геометрии, размеры, штриховки и пр.
В третьих, важно уже в процессе проектирования соблюдать соглашение о местонахождении нулевой точки чертежа. Начало координат чертежа желательно расположить в нижнем левом углу чертежа (за исключением токарной обработки). В этом случае процесс импортирования чертежа в cam систему пройдет без проблем. В противном случае, технологу опять потребуется время для устранения проблем.
В четвертых, в большинстве cam систем предполагается, что геометрия детали будет описана в некотором формате, наиболее подходящем для программирования обработки. Яркий пример – токарная обработка, когда технологу приходиться повторно рассчитывать весь контур детали вручную, т. к. конструктор не учел в чертеже размерные цепи детали.
Именно поэтому многие пользователи cam систем часто приходят к выводу, что проще заново переопределить чертеж в cam системе (для простых обрабатываемых деталей), чем импортировать рисунки из CAD систем. Поскольку обрабатываемые детали становятся все более сложными и весьма трудно переопределить элементы чертежа, способность импортировать геометрию из CAD системы в cam систему становится очень важной проблемой.
- На четвертом этапе разработки управляющей программы определяются процедуры обработки. Программист задает в cam системе способ обработки детали. cam системы предоставляют для этого немалое количество готовых решений. Многие cam системы включают интерактивные меню для задания параметров конкретного вида обработки. Программисту остается только ввести параметры, а cam система сама рассчитает траекторию обработки.
На этом этапе cam система визуализирует траекторию инструмента, предоставляя программисту возможность визуального анализа того, что может произойти на станке. Способность управляющей программы визуализировать, прежде, чем она реально исполнится на станке, является одним из преимуществ cam систем. В завершении, программист может ввести команду для генерации управляющей программы в виде G-кодов.
- На пятом этапе выполняется сохранение управляющей программы. Независимо от того, каким образом была создана программа, заводские технологи всегда обеспокоены вопросами сохранения архивов управляющих программ и процедурами поиска в них. Даже в том случае, когда станок с ЧПУ выполняет одну и ту же программу, необходимо предварительно скопировать управляющую программу на случай возникновения сбоя при чтении в стойке станка.
Варианты сохранения разработанных управляющих программ для станков
Конечно, как только программа будет проверена на станке, пользователь захочет сохранить программу в ее эталонном виде для использования в недалеком будущем. Это может быть сделано несколькими способами.
Запоминающие устройства для хранения управляющих программ и организации поиска, включают устройства записи/чтения на магнитной ленте, устройство ввода/вывода на перфоленту, переносимые гибкие магнитные дискеты, устройства оперативной памяти, портативный компьютер и настольные компьютеры.
Многие современные системы с ЧПУ типа CNC укомплектованы RS-232-C портом. Все современные персональные компьютеры также оборудованы RS-232-C портом. Подключая кабелем перечисленные выше два порта, пользователь может управлять процессом передачи данных от компьютера в ОЗУ системы с ЧПУ. Безусловно, для этого требуется специализированная программа, которая может как загружать, так и выгружать управляющую программу из стойки ЧПУ. Большинство современных САМ-систем включают в свой состав программы для загрузки управляющих программ. Более того, имеются решения по прямому управлению станков c ЧПУ от компьютеров.
Структура cam системы для разработки управляющих программ
Для разработки управляющих программ для станков с чпу, любая cam система включает в свой состав три основных модуля дл:
Препроцессор – обеспечивает формирование геометрической информации об обрабатываемой детали. Такая информация может быть задана двумя основными способами: ручное задание с помощью графических средств cam системы и передача геометрической информации из CAD системы;
Процессор – обеспечивает автоматически или при взаимодействии с технологом-программистом разработку последовательности обработки, выбор режущего инструмента, расчет режимов резания, разработку траектории перемещений инструмента и расчет координат опорных точек. Результатом является формирование УП на промежуточном языке называемом CLDATA;
Постпроцессор – обеспечивает перевод программы из промежуточного языка CLDATA на язык, понятный конкретному станку с ЧПУ с учетом всех его особенностей, в том числе и технических характеристик (учет диапазона подач, диапазонов скоростей, допустимого количества инструмента и особенностей его смены). Постпроцессор является одним из существенных элементов системы, определяющим ее успешное использование в производстве
