Контрольные вопросы

1. Какие существуют подходы к планированию процессов производства? Кратко охарактеризуйте их.

2. Какой подход к планированию процессов производства обычно используется в CAPP-системах? Почему?

3. Каким образом реализуется групповая технология в CAPP-системах?

4. Какие структуры кодов используются при создании CAPP-систем? Приведите их достоинства и недостатки.

4. Системы числового программного управления

4.1. Введение в числовое программное управление

Многие достижения в автоматизации проектирования и автоматизации производственных процессов связаны с чис­ловым программным управлением (ЧПУ).

Числовое программное управление (ЧПУ) – управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе (УП), в которой данные заданы в цифровой форме.

Система числового программного управления (СЧПУ) – совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком. СЧПУ также называют NC-системами (numerical control – числовое управление).

Основные функции СЧПУ [14, 22, 28, 37, 40, 41]:

• синтез управляющих программ для технологического оборудования с ЧПУ;

• моделирование процессов обработки (построение траекторий относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, генерация постпроцессоров для конкретных типов оборудования с ЧПУ, расчет норм времени обработки).

Исходными данными для составления программ для станков с ЧПУ являются результаты конструкторского проектирования, поступающие из CAD-систем. Но возможно программирование и при наличии в качестве исходных данных лишь чертежа детали и параметров технологического процесса. При программировании определяют и кодируют геометрию заготовки, траектории движения подвижных частей станка и параметры обработки.

Технология ЧПУ применяется при выполнении широкого набора разнообразных операций, включая техническое черчение, сборку, кон­троль, штамповку листового металла, точечную сварку, сверле­ние, токарную и фрезерную обработку.

Наиболее известными CAM-системами являются ADEM CAM (Omega ADEM Technologies Ltd, Россия), SprutCAM (АО "Спрут-Технология", Россия), DUCT 5 (DELCAM Plc., Великобpитaния), hyperMILL (Open Mind Software Technologies GmbH, Германия), EdgeCAM (Planit Holdings Plc, Великобритания), ESPRIT (DP Technology, США), SolidCAM (CADTECH, Израиль), MasterCAM (CNC Software, США), PEPS (Camtek Ltd., Великобритания), ArtCAM Pro (DELCAM Plc, Великобpитaния), SURFCAM (Surcam Inc, США), PowerMILL (DELCAM Plc, Великобpитaния).

История развития СЧПУ. Основоположником ЧПУ является Джон Парсонс, предложивший в конце 1940-х годов метод использования перфокарт, содержащих информацию о координа­тах точек, которые нужны для управления станком. Станок получал ко­манды на пошаговые перемещения (в приращениях), что позволяло фор­мировать траекторию обработки требуемой поверхности крыла самоле­та. В 1948 г. Парсонс продемонстрировал свою идею специалистам ВВС США. В дальнейшем ВВС США субсидировали ряд научно-исследова­тельских проектов лаборатории сервомеханизмов Массачусетского тех­нологического института (МТИ). В 1952 г. был впервые продемонстрирован модифицированный фрезеровальный станок Cincinnati Hydrotel с тремя степенями свободы. Вскоре после этого станкостроители начали проводить исследования по собственным проектам с целью коммерческого выпуска устройств ЧПУ. Был создан язык APT (Automatically Programmed Tools). Цель исследований, связанных с языком APT, со­стояла в обеспечении средств, с помощью которых технолог-програм­мист мог бы подавать станку команды для обработки деталей в виде простых сообщений, похожих на предложения английского языка. Язык APT до сих пор широко используется в промышленности. Множество современных языков программиро­вания технологических процессов основано на его концепциях.

Применение СЧПУ имеет следующие преимущества.

1.Повышение качества продукции. СЧПУ идеально подходят для обработки деталей, имеющих в своем составе множество элементов и криволинейные поверхности. Станки с ЧПУ отличаются большей точностью изготовления дета­лей, снижением уровня брака и меньшими требованиями к контролю изделий.

2.Повышение производительности труда за счет сокращения вспомогательного и основного времени обработки на станке. Так как при ис­пользовании ЧПУ настройка на новые работы производится быстрее и обычно таких настроек требуется меньше, время подготовки производства уменьшается на 50-75 %. Сокращение общей продолжительности цикла изготовления продукции снижается на 50-60 %.

3.Снижение требований к фиксирующим приспособлениям. СЧПУ требуют более простых и дешевых фиксирующих приспособлений, по­скольку позиционирование здесь производится не столько с помощью зажимов или фиксаторов, сколько посредством управляющей про­граммы. Экономия средств на проектирование и изготовление технологической оснастки снижается на 30-85 %.

4.Большая гибкость производства. С применением ЧПУ облегчается адаптация к изменениям конструкции изделий, переходам на выполне­ние срочных заказов и т.п.

5.Сокращение уровня запасов. Благодаря уменьшению числа на­строек и времени подготовки производства при применении СЧПУ уро­вень необходимых запасов на предприятии снижается.

6.Уменьшение требуемых производственных площадей. Так как обра­батывающий центр часто может выполнять работу сразу нескольких обычных станков, требуемые производственные площади в цехах, где работают СЧПУ, как правило, оказываются меньше, чем в цехе с тра­диционным оборудованием.

Наряду с перечисленными достоинствами использование СЧПУ обладает и недостатками.

1. Более высокие капитальные затраты. Станки с ЧПУ представ­ляют собой развитые и сложные технические средства, покупка которых обходится дороже, чем станков без ЧПУ.

2. Более высокие эксплуатационные затраты. Затраты по обслуживанию и экс­плуатации станков с ЧПУ обычно бывают выше, чем в случае использования тради­ционных станков.