Управляющая программа для ЧПУ станка состоит из последовательности кадров и обычно начинается с символа начало программы (%) и заканчивается М02 или М30.

Каждый кадр программы представляет собой один шаг обработки и (в зависимости от ЧПУ) может начинаться с номера кадра (N1...N10 и т.д.), а заканчиваться символом конец кадра (;).

Кадр управляющей программы состоит из операторов в форме слов (G91, M30, X10. и т.д.). Слово состоит из символа (адреса) и цифры, представляющее арифметическое значение.

Адреса X, Y, Z, U, V, W, P, Q, R, A, B, C, D, E являются размерными перемещениям, используют для обозначения координатных осей, вдоль которых осуществляются перемещения.

Слова, описывающие перемещения, могут иметь знак (+) или (-). При отсутствии знака перемещение считается положительным.

Адреса I, J, K означают параметры интерполяции.

G - подготовительная функция.

M - вспомогательная функция.

S - функция главного движения.

F - функция подачи.

T, D, H - функции инструмента.

Символы могут принимать другие значения в зависимости от конкретного УЧПУ.

Подготовительные функции (G коды)

G00 - быстрое позиционирование.

Функция G00 используется для выполнения ускоренного перемещения режущего инструмента к позиции обработки или к безопасной позиции. Ускоренное перемещение никогда не используется для выполнения обработки, так как скорость движения исполнительного органа станка очень высока. Код G00 отменяется кодами: G01, G02, G03.

G01 - линейная интерполяция.

Функция G01 используется для выполнения прямолинейных перемещений с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z). Код G01 отменяется кодами: G00, G02, G03.

G02 - круговая интерполяция по часовой стрелке.

Функция GO2 предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z).

Код G02 отменяется кодами: G00, G01, G03.

G03 - круговая интерполяция против часовой стрелки.

Функция GO3 предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении против часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z).

Параметры интерполяции I, J, K, которые определяют координаты центра дуги окружности в выбранной плоскости, программируются в приращениях от начальной точки к центру окружности, в направлениях, параллельных осям X, Y, Z соответственно.

Код G03 отменяется кодами: G00, G01, G02.

G04 - пауза.

Функция G04 - команда на выполнение выдержки с заданным временем. Этот код программируется вместе с X или Р адресом, который указывает длительность времени выдержки. Обычно, это время составляет от 0.001 до 99999.999 секунд. Например G04 X2.5 - пауза 2.5 секунды, G04 Р1000 - пауза 1 секунда.

G17 - выбор плоскости XY.

Код G17 предназначен для выбора плоскости XY в качестве рабочей. Плоскость XY становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G18 - выбор плоскости XZ.

Код G18 предназначен для выбора плоскости XZ в качестве рабочей. Плоскость XZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G19 - выбор плоскости YZ.

Код G19 предназначен для выбора плоскости YZ в качестве рабочей. Плоскость YZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G20 - ввод дюймовых данных.

Функция G20 активизирует режим работы с дюймовыми данными.

G21 - ввод метрических данных.

Функция G21 активизирует режим работы с метрическими данными.

G40 - отмена коррекции на радиус инструмента.

Функция G40 отменяет действие автоматической коррекции на радиус инструмента G41 и G42.

G41 - левая коррекция на радиус инструмента.

Функция G41 применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента находящегося слева от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G42 - правая коррекция на радиус инструмента.

Функция G42 применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента находящегося справа от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G43 - коррекция на положение инструмента.

Функция G43 применяется для компенсации длинны инструмента. Программируется вместе с функцией инструмента (H).

G52 - локальная система координат.

СЧПУ позволяет устанавливать кроме стандартных рабочих систем координат (G54-G59) еще и локальные. Когда СЧПУ станка выполняет команду G52, то начало действующей рабочей системы координат смещается на значение указанное при помощи слов данных X, Y и Z. Код G52 автоматически отменяется с помощью команды G52 ХО YO Z0.

G54 - G59 - заданное смещение.

Смещение рабочей системы координат детали относительно системы координат станка.

G68 - вращение координат.

Код G68 позволяет выполнить поворот координатной системы на определенный угол. Для выполнения поворота требуется указать плоскость вращения, центр вращения и угол поворота. Плоскость вращения устанавливается при помощи кодов G17, G18 и G19. Центр вращения устанавливается относительно нулевой точки активной рабочей системы координат (G54 - G59). Угол вращения указывается при помощи R. Например: G17 G68 X0. Y0. R120.

G69 - отмена вращения координат.

Код G69 отменяет режим вращения координат G68.

G73 - высокоскоростной цикл прерывистого сверления.

Цикл G73 предназначен для сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с периодическим выводом инструмента. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G74 - цикл нарезания левой резьбы.

Цикл G74 предназначен для нарезания левой резьбы метчиком. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче, шпиндель вращается в заданном направлении. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче с обратным вращением шпинделя.

G80 - отмена постоянного цикла.

Функция, которая отменяет любой постоянный цикл.

G81 - стандартный цикл сверления.

Цикл G81 предназначен для зацентровки и сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G82 - сверление с выдержкой.

Цикл G82 предназначен для сверления и зенкования отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с паузой в конце. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G83 - цикл прерывистого сверления.

Цикл G83 предназначен для глубокого сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с периодическим выводом инструмента в плоскость отвода. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G84 - цикл нарезания резьбы.

Цикл G84 предназначен для нарезания резьбы метчиком. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче, шпиндель вращается в заданном направлении. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче с обратным вращением шпинделя.

G85 - стандартный цикл растачивания.

Цикл G85 предназначен для развертывания и растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче.

G86 - цикл растачивания с остановкой вращения шпинделя.

Цикл G86 предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G87 - цикл растачивания с отводом вручную.

Цикл G87 предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет вручную.

G90 - режим абсолютного позиционирования.

В режиме абсолютного позиционирования G90 перемещения исполнительных органов производятся относительно нулевой точки рабочей системы координат G54-G59 (программируется, куда должен двигаться инструмент). Код G90 отменяется при помощи кода относительного позиционирования G91.

G91 - режим относительного позиционирования.

В режиме относительного (инкрементального) позиционирования G91 за нулевое положение каждый раз принимается положение исполнительного органа, которое он занимал перед началом перемещения к следующей опорной точке (программируется, на сколько должен переместиться инструмент). Код G91 отменяется при помощи кода абсолютного позиционирования G90.

G94 - скорость подачи в дюймах/миллиметрах в минуту.

При помощи функции G94 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах за 1 минуту (если действует функция G20) или в миллиметрах за 1 минуту (если действует функция G21). Программируется вместе с функцией подачи (F). Код G94 отменяется кодом G95.

G95 - скорость подачи в дюймах/миллиметрах на оборот.

При помощи функции G95 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах на 1 оборот шпинделя (если действует функция G20) или в миллиметрах на 1 оборот шпинделя (если действует функция G21). Т.е. скорость подачи F синхронизируется со скоростью вращения шпинделя S. Код G95 отменяется кодом G94.

G98 - возврат к исходной плоскости в цикле.

Если постоянный цикл станка работает совместно с функцией G98, то инструмент возвращается к исходной плоскости в конце каждого цикла и между всеми обрабатываемыми отверстиями. Функция G98 отменяется при помощи G99.

G99 - возврат к плоскости отвода в цикле.

Если постоянный цикл станка работает совместно с функцией G99, то инструмент возвращается к плоскости отвода между всеми обрабатываемыми отверстиями. Функция G99 отменяется при помощи G98.

G-код (УП) можно создать вручную или автоматизировано в таких программах, например, как ArtCam .

На исполнение G-код запускается в программах управления станком Mach3 и KCam .

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МАМИ

Факультет: «Механико-технологический»

Кафедра: «Автоматизированные станочные системы и инструмент»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

Программированная обработка на станках с ЧПУ и САП

Разработка управляющей программы для станка с числовым программным управлением

Москва 2011 г.

Ведение

Технологическая подготовка управляющей программы

1 Выбор технологического оборудования

2 Выбор системы УЧПУ

3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения

4 Выбор инструмента

5 Технологический маршрут обработки детали

6 Назначение режимов обработки

Математическая подготовка управляющей программы

1 Кодирование

2 Управляющая программа

Выводы по работе

Список используемой литературы

кодирование станок деталь программное управление

2. Введение

В настоящее время широкое развитие получило машиностроение. Его развитие идет в направлениях существенного повышения качества продукции, сокращения времени обработки на новых станках за счет технических усовершенствований.

Современный уровень развития машиностроения предъявляет следующие требования к металлорежущему оборудованию:

высокий уровень автоматизации;

обеспечение высокой производительности, точности и качества

выпускаемой продукции;

надежность работы оборудования;

высокая мобильность обусловлена в настоящее время быстросменностью объектов производства.

Первые три требования привели к необходимости создания специализированных и специальных станков-автоматов, а на их базе автоматических линий, цехов, заводов. Четвертая задача, наиболее характерная для опытного и мелкосерийного производств, решается за счет станков с ЧПУ. Процесс управления станком с ЧПУ представляется, как процесс передачи и преобразования информации от чертежа к готовой детали. Основной функцией человека в данном процессе является преобразование информации заключенной в чертеже детали в управляющую программу, понятную ЧПУ, что позволит управлять непосредственно станком таким образом, чтобы получить готовую деталь, соответствующую чертежу. В данном курсовом проекте будут рассматриваться основные этапы разработки управляющей программы: технологическая подготовка программы, и математическая подготовка. Для этого на основе чертежа детали будут выбраны: заготовка, система ЧПУ, технологическое оборудование.

3. Технологическая подготовка управляющей программы

3.1 Выбор технологического оборудования

Для обработки данной детали выбираем токарный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3Т02.

Данный станок предназначен для токарной обработки деталей тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями за один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Кроме того, в зависимости от возможностей устройства ЧПУ на станке можно нарезать различные резьбы.

Станок используется для обработки деталей из штучных заготовок с зажимом в механизированном патроне и поджимом при необходимости центром, установленном в пиноли задней бабки с механизированным перемещением пиноли.

Технические характеристики станка:

Наименование параметраВеличина параметраНаибольший диаметр обрабатываемого детали: над станиной над суппортом 400 мм 220 ммДиаметр прутка проходящего через отверстие50 ммЧисло инструментов6Число частот вращения шпинделя12Пределы частот вращения шпинделя20-2500 мин-1Пределы рабочих подач: продольных поперечных 3-700 мм/мин 3-500 мм/минСкорость быстрых ходов: продольных поперечных 4800 мм/мин 2400 мм/минДискретность перемещений: продольных поперечных 0,01 мм 0,005 мм

3.2 Выбор системы УЧПУ

Устройство УЧПУ - часть системы ЧПУ предназначена для выдачи управляющих воздействий исполнительным органом станка в соответствии с управляющей программой.

Числовое программное управление (ГОСТ 20523-80) станком - управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме.

Различают ЧПУ:

-контурное;

-позиционное;

позиционно-контурное (комбинированное);

адаптивное.

При позиционном управлении (Ф2) перемещение рабочих органов станка происходит в заданные точки, при чем траектория перемещения не задается. Такие системы позволяют обработать только прямолинейные поверхности.

При контурном управлении (Ф3) перемещение рабочих органов станка происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. Такие системы обеспечивают работу по сложным контурам, в том числе криволинейные.

Комбинированные системы ЧПУ работают по контрольным точкам (узловым) и по сложным траекториям.

Адаптивное ЧПУ станком обеспечивает автоматическое приспосабливание процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Деталь, рассматриваемая в данной курсовой работе, имеет криволинейную поверхность (галтель), следовательно, первая система ЧПУ здесь не применятся. Возможно использование последних трех систем ЧПУ.

С экономической точки зрения целесообразно в данном случае использовать контурное или комбинированное ЧПУ, т.к. они менее дороги, чем остальные и в то же время обеспечивают необходимую точность обработки.

В данном курсовом проекте была выбрана система УЧПУ «Электроника НЦ-31», которая имеет модульную структуру, что позволяет увеличивать число управляемых координат и предназначено в основном для управления токарными станками с ЧПУ со следящими приводами подач и импульсными датчиками обратной связи.

Устройство обеспечивает контурное управление с линейно-круговой интерполяцией. Управляющая программа может вводиться как непосредственно с пульта(клавиатуры), так и с кассеты электронной памяти.

3.3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения

В данной курсовой работе условно принимаем тип производства рассматриваемой детали как мелкосерийный. Поэтому в качестве заготовки для детали выбран пруток диаметра 95 мм простого сортового проката (круглого профиля) общего назначения из стали 45 ГОСТ 1050-74 с твердостью НВ=207…215 .

Простые сортовые профили общего назначения используется для изготовления гладких и ступенчатых валов, станков диаметром не более 50 мм, втулок диаметром не более 25 мм, рычагов, клиньев, фланцев.

На заготовительной операции втулок нарезается в размер 155 мм, затем на фрезерно-центровальном станке торцуется в размер 145 мм, и здесь же одновременно выполняются центровые отверстия. Поскольку при установке детали в центрах происходит совмещение конструкторской и технологической базы, а погрешность в осевом направлении мала, то ей можно пренебречь.

Чертеж заготовки после фрезерно-центровальной операции представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - чертеж заготовки

3.4 Выбор инструмента

Инструмент Т1

Для обработки основных поверхностей черновой и чистовой выбираем правый проходной резец с механическим креплением пластины DNMG110408 из твердого сплава GC1525 и прижимом повышенной жесткости (рис. 2).

Рисунок 2 - правый проходной резец

Krb, ммf1, ммh, ммh1, ммl1, ммl3, ммγλsЭталонная пластина9302025202012530,2-60-70DNMG110408

Инструмент Т2

Рисунок 3 - сборный отрезной резец

la, ммar, ммb, ммf1, ммh, ммh1, ммl1, ммl3, ммЭталонная пластина4102020,7202012527N151.2-400-30

Инструмент Т3

Для сверления заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 для сверления под резьбу M10 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 4).

Рисунок 4 - сверло

Dc, ммdmm, ммD21 max, ммl2, ммl4, ммl6, мм91211,810228,444

Инструмент Т4

Для рассверливания заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 5).

Dc, ммdmm, ммl2, ммl4, ммl6, мм20201315079

Инструмент Т5

Для выполнения внутренней резьбы M10×1 выбираем метчик

ГОСТ 3266-81 из быстрорежущей стали с винтовыми канавками (рис.5).

Рисунок 5 - метчик

3.5 Технологический маршрут обработки

Технологический маршрут обработки детали должен содержать наименование и последовательность переходов, перечень обрабатываемых на переходе поверхностей и номер используемого инструмента.

Операция 010 Заготовительная. Прокат. Отрезать заготовку Ø 95 мм в размер 155 мм, выполнять центровые отверстия до Ø 8 мм.

Операция 020 Фрезерно-центровальная. Фрезеровать торцы в размер 145 мм.

Операция 030 Токарная: установить заготовку в переднем ведущем и заднем вращающемся центрах.

Установ А

Переход 1

Инструмент Т1

Точить предварительно:

·конус Ø 30 мм до Ø 40

·Ø 40

·конус Ø 40 мм до Ø 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки

·Ø 60

·Ø 60 мм до Ø 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки

·Ø 70

·Ø 70 мм до Ø 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки

·Ø 80 мм до Ø 90

·Ø 90

Оставить припуск на чистовую обработку 0,5 мм на сторону

Переход 2

Инструмент Т1

Точить окончательно по переходу 1:

·конус Ø 30 мм до Ø 40 мм до длины 30 мм от торца заготовки

·Ø 40 мм от длины 30 мм на длину 30 мм от торца заготовки

·конус Ø 40 мм до Ø 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки

·Ø 60 мм от длины 75 мм до длины 85 мм от торца заготовки

·Ø 60 мм до Ø 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки

·Ø 70 мм от длины 100 мм до длины 120 мм от торца заготовки

·Ø 70 мм до Ø 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки

·Ø 80 мм до Ø 90 мм по дуге радиусом 15 мм от длины от длины 120 мм от торца заготовки

·Ø 90 мм от длины 135 мм до длины 145 мм от торца заготовки

Переход 3

Инструмент Т2

·Точить прямоугольную канавку шириной 10 мм с диаметра 40 до диаметра 30 мм на расстоянии 50 мм от торца заготовки.

Установ Б

Переход 1

Инструмент Т3

·Сверлить отверстие Ø9 глубиной 40 мм.

Переход 2

Инструмент Т4

·Рассверлить отверстие с Ø9 до Ø20 до глубины 15 мм.

Переход 3

Инструмент Т5

·Нарезать резьбу метчиком М10×1 на глубину 30 мм.

Операция 040 Промывочная.

Операция 050 Термическая.

Операция 060 Шлифовальная.

Операция 070 Контрольная.

3.6 Назначение режимов обработки

Установ А

Переход 1 - черновое точение

Инструмент Т1

2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 2,5 мм.

.При точении стали и глубине резания t = 2,5 мм выбираем подачу S = 0,6 мм/об.

.

.Скорость резания

Сv

КMV = 0,8 (, табл. 4 стр. 263)

КПV = 0,8 (, табл. 5 стр. 263)

КИV = 1 (, табл. 6 стр. 263)

6.Число оборотов шпинделя.

7.Сила резания.

где: Ср

(, табл. 9 стр. 264)

8.Мощность резания.

Переход 2 - чистовое точение

Инструмент Т1

.Определение длины рабочего хода L = 145 мм.

2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 0,5 мм.

.При точении стали и глубине резания t = 0,5 мм выбираем подачу S = 0,3 мм/об.

.Стойкость инструмента Т = 60 мин.

.Скорость резания

Сv = 350, x = 0,15, y = 0,35, m = 0,2 (, табл. 17 стр. 269)

КMV = 0,8 (, табл. 4 стр. 263)

КПV = 0,8 (, табл. 5 стр. 263)

КИV = 1 (, табл. 6 стр. 263)

6.Число оборотов шпинделя.

7.Сила резания.

где: Ср = 300, х = 1, у = 0,75, n = -0,15 (, табл. 22 стр. 273)

(, табл. 9 стр. 264)

8.Мощность резания.

Переход 3 - точение канавок

Инструмент Т2

.Определение длины рабочего хода L = 10 мм.

2. При нарезании канавок глубина резания равна длине лезвия резца

.При точении стали и глубине резания t = 4 мм выбираем подачу S = 0,1 мм/об.

4.Стойкость инструмента Т = 45 мин.

.Скорость резания

CAM (англ.Computer-aided manufacturing ) - подготовка технологического процесса производства изделий, ориентированная на использование ЭВМ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами.

Русским аналогом термина является АСТПП - автоматизированная система технологической подготовки производства. Фактически же технологическая подготовка сводится к автоматизации программирования оборудования с числовым программным управлением (2- осевые лазерные станки), (3- и 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ; токарные станки, обрабатывающие центры; автоматы продольного точения и токарно-фрезерной обработки; ювелирная и объёмная гравировка).

CAM системы имеют очень широкое распространение. Примером таких систем могут быть NX CAM, SprutCAM, ADEM.

NX CAM - система автоматизированной разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (числовым программным управлением) от компании Siemens PLM Software.

В зависимости от сложности детали применяется токарная обработка, фрезерная обработка на станках с тремя-пятью управляемыми осями, токарно-фрезерная,электроэрозионная обработка проволокой. Система обладает всеми возможностями для формирования траекторий инструмента для соответствующих типов обработки.

Кроме того, система имеет широкий набор встроенных средств автоматизации - от мастеров и шаблонов до возможностей программирования обработки типовых конструктивных элементов.

Генератор программ ЧПУ включает в себя стратегии обработки, предназначенные для создания программ с минимальным участием инженера.

Концепция мастер-модели является базой, на которой строится распределение данных между модулем проектирования и остальными модулями NX, в том числе и модулями CAM. Ассоциативная связь между исходной параметрической моделью и сформированной траекторией инструмента делает процесс обновления траектории быстрым и лёгким.

Для того чтобы программу можно было запустить на определённом станке, необходимо её преобразовать в машинные коды данного станка. Это делается с помощью постпроцессора. В системе NX существует специальный модуль для настройки постпроцессора для любых управляющих стоек и станков с ЧПУ. Основные настройки выполняются без использования программирования, однако возможно подключение специальных процедур на языке Tcl, что открывает широкие возможности по внесению в постпроцессор любых необходимых уникальных изменений.

NX CAM включает следующие элементы:

Токарная обработка;

3-х координатное фрезерование;

Высокоскоростное фрезерование;

5-координатное фрезерование;

Программирование многофункциональных станков;

Электроэрозионная обработка;

Визуализация процесса обработки;

Автоматизация программирования;

Пополняемая библиотека постпроцессоров;

Управление данными, связанными с обработкой;

Разработка технологических процессов;

Создание цеховой документации;

Управление ресурсами;

Средства обмена данными;

Средства моделирования в среде CAM.

Интерфейс программы NX CAM представлен на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 – Интерфейс программы NX CAM

NX CAM обеспечивает колоссальную гибкость методов обработки и широчайшие возможности программирования для станков с ЧПУ. Система получила широкое распространение на промышленных предприятиях во всем мире .

Другим примером САМ систем является SprutCAM.

SprutCAM - программное обеспечение для разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ. Система поддерживает разработку УП для многокоординатного, электроэрозионного и токарно-фрезерного оборудования с учетом полной кинематической 3D-модели всех узлов в том числе.

Программа позволяет создавать 3D-схемы станков и всех его узлов и производить предварительную виртуальную обработку с контролем кинематики и 100 % достоверностью, что позволяет наглядно программировать сложное многкоординатное оборудование. Сейчас для свободного использования доступны более 45 схем различных типов станков.

SprutCAM используется в металло-, дерево-, обрабатывающей промышленности; для электроэрозионной, фрезерной, токарной, токарно-фрезерной, лазерной, плазменной и газовой обработке; при производстве оригинальных изделий, штампов, пресс-форм, прототипов изделий, деталей машин, шаблонов, а также гравировки надписей и изображений.

Современное машиностроительное производство трудно представить без станков с числовым программным управлением. Сегодня они широко применяются как на промышленных гигантах, так и на малых предприятиях. Несомненно, что успешное развитие машиностроительной промышленности невозможно без активного использования оборудования с ЧПУ и автоматизации производства.

Увеличение парка станков с ЧПУ приводит к повышению требований к технологической подготовке производства, в том числе к качеству разработки управляющих программ (УП).

Сегодня все основные разработчики САПР в составе своих программных комплексов предлагают модули для разработки УП для станков с ЧПУ. К достоинствам этих модулей можно отнести то, что, будучи интегрированными в системы автоматизированного проектирования и соответственно обеспечивая корректный обмен моделями между конструкторскими и технологическими модулями, они позволяют успешно разрабатывать УП для основных видов металлообрабатывающего оборудования со стандартными технологическими возможностями - для фрезерных, токарных и электроэрозионных станков. Недостатками же многих систем являются необходимость в высокой квалификации технологов для работы в CAM-системе, зачастую неинформативный интерфейс пользователя, необходимость выполнения многочисленных ручных операций, недостаточно развитые функции диагностики программ на предмет выявления ошибок, ограниченные возможности создания УП для наиболее современных или уникальных видов оборудования.

Решить все эти проблемы взялись разработчики специализированного программного обеспечения (ПО). Например, для проверки и оптимизации УП инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР (SOLVER) предлагает применять программный комплекс Vericut фирмы CGTech (США), позволяющий сократить время обработки на 30-50% .

Кроме того, на рынке программных продуктов для производства предлагается ПО для автоматизированной подготовки УП, о котором мы расскажем подробнее.

PartMaker: автоматизированная разработка УП

Для автоматизированной разработки УП для металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ фирма СОЛВЕР предлагает (впервые в России) использовать программный комплекс PartMaker от компании IMCS (США). Наряду с подготовкой УП для традиционной группы металлообрабатывающих станков (токарных, фрезерных и электроэрозионных) это современное и эффективное ПО дает возможность разрабатывать программы для наиболее современного и уникального оборудования, в том числе для станков-автоматов продольного точения (SwissType) и многоцелевых токарно-фрезерных центров.

Модульная структура PartMaker позволяет приобретать лишь то ПО, которое является для предприятия актуальным на данный момент, и дооснащать программный комплекс новыми модулями по мере необходимости. В ПО входят пять основных модулей для разработки УП:

Для станков-автоматов продольного точения - SwissCAM;

Для токарно-фрезерных станков - Turn-Mill;

Для токарных станков — Turn;

Для фрезерных станков — Mill;

Для электроэрозионных станков - Wire EDM.

Удобный интерфейс пользователя: легкое освоение ПО, быстрая разработка УП

Основным достоинством PartMaker является простота создания и проверки УП. ПО работает под управлением Windows. Для упрощения и ускорения процессов разработки УП используется система графических и текстовых подсказок. Кроме того, в PartMaker применяется база данных обработки, позволяющая накапливать производственный опыт об использовании металлорежущего инструмента, режимах резания, а также о повторяющихся операциях. Все это облегчает освоение ПО и позволяет технологу (а не программисту) быстро пройти обучение и начать разрабатывать качественные программы.

Для программирования в PartMaker применяется современная методика визуального программирования . Детали со сложной обработкой разбиваются на группы плоскостей и поверхностей вращения, а при помощи картинок-подсказок выбирается нужный вид обработки. Стратегия обработки устанавливается пользователем. Например, можно выполнить полный цикл обработки одной поверхности, а затем перейти к обработке другой или же обработать все поверхности одним инструментом, заменить его следующим (согласно разработанной технологии) и снова обработать все поверхности.

Визуализация обработки возможна как на этапах создания технологических переходов, так и у всей программы в целом. Имитация процессов обработки осуществляется на экране компьютера с динамической трехмерной демонстрацией удаления материала. Есть возможность поворота, масштабирования и изменения точки и панорамы наблюдения. При этом можно наблюдать одновременную работу нескольких инструментов, а также процесс передачи детали в противошпиндель. Для заготовки возможно задание режима полупрозрачности, а также создание разреза, позволяющего увидеть процесс обработки внутренних полостей или закрытых зон. При четырехкоординатной обработке можно наблюдать вращение заготовки вокруг инструмента. Для автоматов продольного точения ПО моделирует перемещения прутка внутри направляющей люнетной втулки, позволяя увидеть реальный процесс обработки, происходящий на станке.

В PartMaker есть свой встроенный графический редактор для создания математических моделей обрабатываемых деталей с помощью графических примитивов (точек, линий, дуг, фасок и т.п.). Интерфейс пользователя разработан таким образом, чтобы максимально облегчить и ускорить процесс создания геометрии моделей. Этому способствуют и стандартные команды Windows: «Копировать», «Вырезать», «Вставить» и т.д. Предусмотрена возможность выполнения таких корректирующих операций, как сдвиг и поворот изображения. Кроме того, возможен импорт в PartMaker двумерных моделей в формате DXF и трехмерных моделей из любой системы CAD/CAM, включая Pro/Engineer, AutoCAD, SolidWorks, Unigraphics и др. При необходимости импортированные модели могут быть доработаны технологом, а затем возвращены обратно в систему конструирования.

Разработка УП для механической обработки

Программирование механической обработки в PartMaker ведется по технологическим переходам в зависимости от вида обработки (токарной или фрезерной), в том числе для токарно-фрезерных центров и автоматов продольного точения, и включает следующие возможности:

2-осевое фрезерование с 3-осевым позиционированием инструмента, обработка карманов с любым количеством выступов, с учетом попутного или встречного фрезерования, а также с введением режима коррекции;

Контурное фрезерование;

2.1. Возможные способы разработки управляющих программ

для станков с ЧПУ

Управляющие программы для обработки деталей на станках с ЧПУ могут разрабатываться следующими способами:

· Ручным способом;

· Подготовка управляющих программ с применением систем автоматического программирования (САП);

· Программирование с применением систем CAD/CAM;

· Диалоговое программирование непосредственно с пульта управления станком.

· В процессе сканирования (оцифровывания) существующей модели.

Каждый из этих способов в той или иной степени находит применение.

2.2. РУЧНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Ручное программирование является весьма утомительным занятием. Однако все программисты-технологи обязаны иметь хорошее понимание техники ручного программирования независимо от того, действительно ли ручное программирование ими используется.

Можно сопоставить ручное программирование для ЧПУ с выполнением арифметических вычислений при помощи ручки и бумаги в противоположность вычислениям на электронном калькуляторе. Преподаватели математики единодушно соглашаются с тем, что школьники сначала должны научиться выполнять арифметические вычисления вручную. И только потом использовать калькулятор для того, чтобы ускорить процедуру нудных вычислений.
Все еще остается немало предприятий, в которых применяют исключительно ручное программирование для станков с ЧПУ. Действительно, если на предприятии используются несколько станков с ЧПУ, а изготавливаемые детали предельно просты, то грамотный технолог-программист с великолепной техникой ручного программирования будет способен превзойти по производительности труда программиста-технолога, использующего автоматизированные средства программирования.

Наконец, даже в случае применения автоматизированных систем программирования нередко возникает потребность коррекции кадров УП вследствие обнаружения ошибок на этапе отработки и проверки программы. Также, общепринятой является коррекция кадров УП после ряда первых пробных прогонов на станке с ЧПУ. Если для выполнения этих, часто элементарных корректировок программист должен опять использовать автоматизированные средства программирования, то это неоправданно удлинит процесс подготовки производства.

Программист должен хорошо представлять возможности того станка, для которого разрабатывается УП. Информация, поясняющая конструкцию станка, обычно приводится в сопроводительной документации на станок. В документации можно найти ответы на большинство вопросов о характеристиках станка и о его конструкции. Например:

1. Каковы максимальные обороты шпинделя станка?

2. Сколько диапазонов скоростей имеет шпиндель?

3. Сколь велика мощность приводного электродвигателя для каждой из координатных осей?

4. Каково максимальное расстояние перемещения инструмента или стола вдоль каждой координатной оси?

5. Сколько инструментов может поместиться в инструментальной головке (магазине)?

6. Какова наибольшая скорость резания?

Это всего лишь малая часть вопросов, которые нужно хорошо представлять себе перед тем, как начать работать с любым новым станком с ЧПУ. Кроме всего прочего, программист-технолог должен познакомиться с дополнительными компонентами станка с ЧПУ. В ряде случаев дополнительные узлы могут быть изготовлены производителем станка, а в других - сторонними организациями. В любом случае нужно внимательно изучить руководство по дополнительным элементам оборудования с ЧПУ.

К числу дополнительных элементов станка относятся: измерители длины рабочей части инструмента, устройства смены паллет, устройство очистки и охлаждения смазочно-охлаждающей жидкости и многое другое. Список дополнительного оборудования непрерывно пополняется.

2.2.1. Функциональная схема подготовки управляющих программ и подготовки производства для обработки деталей на станках с ЧПУ

В случае ручного программирования все этапы подготовки УП и подготовки производства для обработки партии деталей на станке с ЧПУ показаны на функциональной схеме, представленной на рис. 2.1.

Начальные два этапа, предусматривающие разработку маршрутного и операционного технологических процессов подробно изучаются в технологических дисциплинах и поэтому в данном курсе не рассматриваются. Аналогично не затрагиваются и все проблемы, относящиеся к подготовке производства: разработка и изготовление приспособления, специального инструмента и контрольно-измерительной оснастки, а также разработка всей технологической документации, поступающей на рабочее место перед запуском в обработку партии деталей.

Разбор этапа «Расчёт программы», которая включает в себя процедуры выбора системы координат детали, расчёта опорных точек на контуре детали, расчёта эквидистанты, аппроксимации контура, а также заполнения расчётных таблиц будет осуществлён позже, после краткого рассмотрения всех остальных этапов.

Выполнение этапа «Запись программы на программоноситель» заключается в переносе информации из таблиц на какой-либо программоноситель. В случае ручной подготовки программ программоносителем может быть перфолента - наиболее распространённый программоноситель, ранее применяемый для оборудования с ЧПУ. При этом используется устройство, называемое перфоратором. В состав перфоратора входят: непосредственно перфорирующее устройство, пробивающее кодовые отверстия на ленте; электрическая или механическая пишущая машинка, печатающая на бумаге перфорируемый знак; считывающее устройство для контроля и реперфорирования программ.

Этап «Контроль программы» имеет своей целью выявление ошибок в программе и их исправление вне станка. Ошибки в УП могут возникать как при подготовке исходных данных, так и в процессе расчёта и записи программы на программоноситель.

Рис. 2.1. Этапы подготовки УП и подготовки производства для обработки

партии деталей на станке с ЧПУ 13

Ошибки бывают: геометрические, технологические и ошибки перфорации. Геометрические ошибки появляются при задании геометрии детали, расчёте координат опорных точек, положений инструмента и рабочих органов станка.

Технологические ошибки связаны с неправильным заданием технологических параметров: величины скорости подачи, частоты вращения шпинделя, глубины резания, различных технологических команд. Ошибки перфорации могут возникнуть при перфорировании ленты за счёт неточных действий машинистки или сбоев самого перфоратора.

Заключительный этап подготовки УП - это этап «Отработка программы на станке» самый трудоёмкий и ответственный этап, который требует совместной работы технолога – программиста, наладчика станка и его оператора. Он возможен только тогда, когда все работы по подготовке производства и запуска данной партии деталей завершены. К этому моменту на станок должны поступить: заготовка, зажимное приспособление, режущий инструмент, вспомогательная технологическая оснастка /инструментодержатели, переходники, зажимные втулки и т.п./, контрольно-измерительная оснастка, управляющая программа, записанная на программоноситель, распечатка программы, необходимая технологическая документация - операционная карта, карта наладки станка и карта наладки инструмента.