Оптимизация управляющей программы для станка с чпу

Данные о геометрии и технологии изготовления детали на станках с ЧПУ вводятся в компьютер посредством языкового опи­сания или интерактивного графического ввода, а также в режиме «сквозного проектирования», с использованием файлов-черте­жей, подготовленных в CAD/САМ и САМ-системах. Специали­зированные пакеты позволяют выполнить расчет управляющих программ, повысить качество и производительность обработки.

Расчет нескольких вариантов обработки с различной комби­нацией инструментов и различной траекторией их перемещения облегчает выбор оптимального варианта обработки. При этом

автоматически вычисляются такие параметры, как длина траек­тории перемещения инструмента и время обработки. Выполня­ются два вида коррекции перемещения инструмента: линейная — на длину и положение, а также контурная — на радиус. Большой набор функций, предлагаемых программами, позволяет миними­зировать время и повысить качество механообработки, исклю­чить зарезания и столкновения.

Для расчета управляющих программ создается математичес­кая модель. Программа для САПР-ЧПУ, как правило, состоит из двух разделов: данные и процедуры. Раздел данных содержит описания геометрических элементов в выбранной системе коор­динат. В языке САП Р-ЧПУ используются как стандартные техно­логические команды управления станком (смена инструмента, плоскости и т. п.), так и команды, введенные в паспорт станка са­мим технологом. Технологическая команда имеет произвольное имя и необязательный номер. Технологической команде соответ­ствует от одной до нескольких кадров, воспринимаемых станком как команды, например, включение шпинделя.

Язык программирования позволяет реализовать десятки спо­собов задания точек, прямых и окружностей. В разделе процедур записывается совокупность фраз, описывающих траекторию хвижения, режимы обработки, технологические команды управ­ления станком.

Каждой из возможных процедур соответствует одна управля­ющая программа. Последовательность построения траектории инструмента задается геометрическими операторами. Для работы с данными используются форматы ACIS, CADDS, CATIA, IGES, PARASOLID, Pro/Engineer, UGS PLM Software (Unigraphics), VDA-FS и др. Язык программирования САПР-ЧПУ постоянно развивается и пополняется новыми возможностями.

Система автоматизированного программирования для стан­ков с ЧПУ может предлагать пользователю автоматическое назна­чение скоростей подач и оборотов для выбранных их материалов и инструментов, основанное на алгоритмизации некоторого опы­та и технологической практики. Технолог может использовать ав­томатически назначенные параметры обработки или изменить их на основе имеющегося у него опыта. При составлении управляю­щей программы желательно соблюдать следующие правила:

- минимизировать количество изменений направления движения инструмента, так как это влечет за собой сни­жение скорости подачи;

- сохранять постоянной, насколько это возможно, нагруз­ку на инструмент, что обеспечивает увеличение его про­изводительности и стойкости;

- установить безопасный угол врезания инструмента в за­готовку, чтобы избежать выкрашивания или поломки ин­струмента (в большинстве случаев это обеспечивается автоматически);

- при обработке угловых поверхностей замедлять или ус­корять подачу инструмента на отдельных участках для получения равномерной шероховатости поверхности;

- черновая и чистовая обработки должны предусматривать разную величину снимаемого припуска, а следовательно, и разные силы резания. Программы чистовой обработки для повышения ее точности предусматривают мини­мальную нагрузку на инструмент для уменьшения отжи­мов детали и инструмента.

Анализ траекторий позволяет определить время обработки, количество команд движения инструмента и общее число строк в управляющей программе. С помощью преобразования траекто­рий можно изменить направление движения инструмента на об­ратное. Копирование методов, параметров и стратегии обработки для группы однотипных деталей сокращает время разработки уп­равляющих программ для станков с ЧПУ.

Объектно ориентированный метод расчета траектории дви­жения инструмента предусматривает сохранение фрагментов траектории движения вместе с соответствующим технологичес­ким переходом. В случае изменения размеров обрабатываемой детали и параметров перехода пересчитывается только соответст­вующий фрагмент траектории движения инструмента. За счет этого сокращается время, необходимое на подготовку управляю­щей программы.

В качестве примера приведем возможности программного модуля контроля качества управляющих программ фрезерной обработки, входящего в состав системы геометрического модели­рования и программирования для станков с ЧПУ ГеММа-ЗР.

Программный модуль предоставляет следующие возможности:

- манипуляция линейными и угловыми положениями си­стемы «наблюдатель — источник освещения — модель»(в том числе во время и по завершении имитации процесса обработки);

- построение и визуальное отображение траекторий пере­мещения инструмента;

- расчет параметров, связанных с обработкой детали впроцессе работы управляющей программы, — объема удаляемого материала, вспомогательное время и время обработки, определение длины траекторий, количества и

- продолжительности отдельных элементов операций: быстрые перемещения, фрезерование линейными переме­щениями, дугами и винтами с разделением статистики по отдельным плоскостям и направлениям, смена инструмента;

- фрезерование с динамической визуализацией процесса;

- быстрое построение поверхности модели и отображение

результата;

- редактирование управляющей программы и ее проверка на синтаксические ошибки, врезание в заготовку на скорости быстрого позиционирования, вертикальное врезание, превышение ограничений рабочего хода станка;

- определение зон дефектов и недоработки (в качестве оригинала используется импортируемая STL-модель спроектированной детали); сохранение и загрузка проекта и др.

Если необходимо обработать несколько однотипных деталей, технология обработки которых идентична, например отвер­стия, то разрабатывается групповая технология. Для реализации групповой технологии создаются параметризованные управляющие программы. При разработке управляющей программы для станка с ЧПУ создается математическая модель обработки детали на станке в определенном формате, с которым может работать данный станок с ЧПУ (рис. 5.66). Интерфейс разрабатывается таким образом, чтобы его мог использовать оператор в цехе.

Рис. 5.66. Этапы разработки управляющей программы для станков с ЧПУ

Большинство технологических операций не требует составления управляющей программы команда за командой, кадр за кадром. Необходимо только указать, что и как обработать. Техно­лог задает обрабатываемую модель и общие требования к процес­су обработки: высота гребешка, максимальный угол врезания, способы подхода и т. п. Система автоматически рассчитает опти­мальную траекторию по введенной информации с учетом задан­ных ограничений.

Геометрическая модель может быть подготовлена в CAD-си-стеме и передана на станки с ЧПУ через файлы форматов IGES, DXF, STL и т. д. Для генерации управляющих программ имеется множество файлов настройки на распространенные системы ЧПУ. Ассоциативная связь между исходной моделью и сформи­рованной траекторией инструмента позволяет автоматически переопределить все операции обработки в соответствии с измененной геометрией, упрощает обновление параметров обработки.