Использование сапр при подготовке управляющих программ для обработки заготовок на станках с чпу

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) при­меняются в мелкосерийном и единичном производствах для об­работки деталей сложной геометрической формы, например — штампов, пресс-форм, литейных форм и моделей. Обработать та­кие детали на обычных металлорежущих станках, как правило, крайне сложно. Встроенный в стойку станка компьютер предо­ставляет оператору возможность составить программу в режиме диалога. Работу на станке облегчает цветной дисплей на ком­пактной панели управления. Можно включить покадровый ре­жим просмотра, изменить «скорость» обработки, или «остано­вить» ее, нажав кнопку «Пауза».

Станки с ЧПУ оснащаются магазином инструментов, средст­вами активного контроля размеров обработанной поверхности и износа режущего инструмента. Они обеспечивают высокую ско­рость резания и точное позиционирование инструмента. Загруз­ка нужного для работы инструмента происходит автоматически. Автоматическая смена инструментов позволяет работать в круг­лосуточном режиме без участия рабочего.

Поскольку в условиях рынка полностью сформировать порт­фель заказов предприятию затруднительно, многие заводы, име­ющие станки с ЧПУ, берутся за изготовление единичных загото­вок сложной геометрической формы для других заводов, напри­мер, для рабочих частей крупных штампов.

На рис. 5.40 показан токарный станок SBL 500, оснащенный цветным дисплеем на тонкопленочных транзисторах. Программа обработки заготовки может создаваться с панели управления с использованием двухмерной графики. Возможно программиро­вание с использованием постоянных циклов, а также написание программы одновременно с выполнением другой работы на станке. Отображение вращательного и линейного перемещения с по­мощью цифровых датчиков облегчает работу на токарном станке.

В зависимости от сложности управляющую программу под­готавливают и редактируют с помощью вычислительной техники, входящей в состав станка, на сервере или на персональном компьютере. Обмен данными между ЭВМ и микропроцессором станка может производиться через локальную сеть цеха или завода по специальному кабелю. В эту же сеть интегрируют рабочие места технологов-программистов.

Система диагностики управляющей программы для станков с ЧПУ обеспечивает выявление ошибок программирования на этапе разработки программы, а не во время отладки программы на станке. Это позволяет сократить время простоя дорогостояще­го оборудования, избежать поломки технологической оснастки и режущего инструмента, исключить возможные столкновения ин­струмента с заготовкой, оснасткой или с рабочими механизмами

станка.

Рис. 5.40. Токарный станок с ЧПУ

Режущий инструмент, имеющий часто сравнительно про­стую геометрическую форму, совершает в процессе резания сложное движение формообразования. Применяются следующие траектории движения инструмента: по строке, по спирали, по ан­тиспирали и по зигзагу. Подход к заготовке и отход от нее режу­щего инструмента в горизонтальной плоскости может выпол­няться по касательной, по нормали или по дуге.

Ассоциативная связь между геометрией детали и управляю* Щей программой позволяет при изменении модели автоматичес­ки пересчитывать траекторию перемещения инструмента. Это

значительно сокращает время подготовки управляющей про­граммы. Технолог может дать задание программисту разработать программу для станка с ЧПУ. Компании-разработчики стремятся обеспечить многократное использование готовых технологий обработки отдельных конструктивных элементов детали.

Следует учитывать, что в ряде случаев режущий инструмент может изнашиваться в процессе обработки одной детали, изго­товленной, например, из труднообрабатываемого материала, и его размеры изменяются до завершения цикла обработки. Поэто­му программы для станков с ЧПУ могут предусматривать кадр с функцией паузы для организации «проверки инструмента» ста­ночником. Например, при сверлении 20—30 отверстий в титане одно сверло, как правило, может обработать только половину требуемого количества отверстий.

Для повышения производительности труда технолога созда­ются различные библиотеки: инструментов, приспособлений, обрабатываемых материалов, элементов креплений, операций и типовых переходов используемых шаблонов. При выборе из биб­лиотеки какого-либо элемента можно посмотреть его характери­стики и область применения. Технолог может ввести новый эле­мент в библиотеку и задать его параметры. Задание параметров, может производится по шаблонам или аналогии с ранее выпол­ненной операцией.

В состав такого шаблона входят стандартные переходы с вы­бранными стратегиями обработки, заданными технологически­ми параметрами и инструментом. Программы изготовления дета­лей и установочные процедуры хранятся в базе данных.

2,5-5-координатная обработка заготовок на станках с ЧПУ

В зависимости от числа координат, по которым осуществля­ется управление перемещением режущего инструмента, различа­ют следующие методы обработки заготовок на станках с ЧПУ: 2,5-координатная (2,5D) обработка. Она используется на операциях сверления, токарной и «плоской» фрезерной обработки. Управление перемещением инструмента выполняется по двум координатным осям. Третья ось используется как установочная, при выполнении движений подвода и отвода инструмента. Образующий контур детали располагается, как правило, в одной плоскости или в плоскостях, перпендикулярных оси инструмента. Для фрезерования контуров, выборок и карманов с островками, пазов, отверстий рассчитывается траектория обработки контура, которая выполняется боковой поверхностью концевой цилиндрической фрезы;

- трех координатная (3D) обработка. Предусматривает пе­ремещение инструмента по трем координатам с постоян­ным направлением оси шпинделя. Она выполняется, на­пример, на операциях трех осевого фрезерования;

- четырех координатная (4D) обработка. Осуществляется при одновременном перемещении инструмента по трем координатам с возможностью поворота оси шпинделя относительно одной оси координат. Модуль четырех координатной обработки обеспечивает выполнение сложных работ с вращением заготовки при фрезерной обра­ботке кулачков и распределительных валов, ходовых винтов и лопаток. Четырех координатная обработка используется при электроэрозионной резке;

- пяти координатная (5D) обработка. Обеспечивает фре­зерование поверхностей сложной геометрической формы, например, лопаток газо­турбинных колес. Шпиндель станка может иметь любой угол наклона по отношению к на­правлению движения инстру­мента или обрабатываемой по­верхности: торцом, боковой поверхностью. Рабочие органы станка совершают движения по трем координатам, а шпиндель или стол могут поворачиваться по двум осям, т. е. при поступательном перемещении инструмента может изменяться направление его оси относительно обрабатываемой поверхности (рис. 5.41).

• 

Рис. 5.41. Использование пяти степеней свободы для обработки детали

Пять степеней свободы при обработке детали можно осуще­ствить изменением ориентации шпинделя станка или за счет двух дополнительных осей поворота механизма, удерживающего заго­товку, обеспечивающих ее наклон и/или вращение.

Предлагаемые разработчиками системы подготовки управля­ющих программ обычно полностью интегрированы с выпускае­мыми ими САПР. Они обеспечивают сквозную параметризацию. Разработка управляющей программы для станков с ЧПУ предус­мотрена в САПР ГеММа 3D, КРЕДО, T-FLEX ЧПУ, SolidCAM, Solid Edge, Solid Works Pro/Engineer и некоторых других.

Обработка заготовок

на токарных станках с ЧПУ

На токарных станках с ЧПУ выполняют черновое и чистовое точение наружных, внутренних, цилиндрических, конических, фасонных (рис. 5.42), спиральных и винтовых поверхностей тел вращения, проточку канавок, растачивание, сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы метчиком. Специфика обработки заготовок на токарных станках сводится к определению траектории движения инструмента в осевом сечении (2,5-координатная обработка — установка резца на определенной высоте (ось z) и перемещение (по осям х и у)).

Рис. 5.42. Деталь, обработанная на токарном станке с ЧПУ

Траектория движения резца (рис. 5.43) по профильным и эк­видистантным линиям определяется конфигурацией детали. Она контролируется на возможность зарезов, соударения резца с де талью передней или задней частью и т. п.

Рис. 5.43. Резец, используемый для обработки заготовок