Прежде чем начинать рассматривать станок с числовым программным управлением (ЧПУ) как таковой, следует определиться с термином «числовое управление». Под термином «числовое управление» подразумевается система, все действия которой выполняются путём прямого ввода числовых данных в некоторой точке процесса. Такая система призвана интерпретировать автоматически, как минимум, какую-то часть числовых данных. Однако применительно к станкам (машинам), как правило, используется термин «компьютерное числовое управление». Рассмотрим технологию и терминологию с целью лучшего понимания в общем и целом.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Индустриальный станок с числовым программным управлением (ЧПУ)
Идея компьютерного числового управления заключается в инсталляции компьютера непосредственно на индустриальном станке (рабочей машине). Соответственно, терминология «станки с ЧПУ» имеет прямое отношение к станкам (машинам).
Такого типа станки управляются вводом чисел с использованием компьютеров. Посредством компьютера обрабатывается вся технологическая информация, поступающая на индустриальный станок.
Числа, используемые для управления индустриальными станками, фактически представляют буквенно-цифровую символику. Эта символика, по сути, является кодами для станков с ЧПУ. Примеры: «G-коды», «M-коды» и подобные.
Программные коды станков с ЧПУ различаются номерным обозначением, например:
- G00, G01, G02;
- M01, M02, M03;
- T01;
- S2000;
- X40;
- Y20;
- Z30.
Каждый такой код заставляет индустриальный станок с ЧПУ выполнять определенную функцию или операцию.
Программные коды располагаются в логической последовательности, в зависимости от типа и последовательности операций на задание.
Эта логическая последовательность кодов ЧПУ называется программой инструкций (программой обработки детали). Программы выполнения инструкций для обработки деталей загружаются в контроллер – своего рода «мозг» индустриального станка с ЧПУ.
Если программы обработки деталей полностью разработаны оператором, тогда методику программирования станков с ЧПУ относят к ручному программированию деталей. Такой формат программирования индустриальных станков с ЧПУ, однако, утомителен и ограничен способностями человека.
Однако пока что используется именно этот подход, учитывая, что индустриальные станки с ЧПУ «понимают» только машинный код типа «G» и «M». Правда существуют также другие методы программирования станков с ЧПУ.
Благодаря такой методике, человек (оператор) станка с числовым программным управлением получает возможность генерировать программу обработки деталей в стандартном формате (например, ISO 6983 и других).
Методика и стандарты программирования обработки детали
Стандарт ISO 6983 (G-коды) сфокусирован на программировании траектории расположения центра локации фрезы, относительно осей станка с ЧПУ, но не на задачах обработки детали.
При этом индустриальные станки с ЧПУ, независимо от технологических возможностей, не способны делать другой работы, кроме как «точно» следовать программе «G-кода». Невозможно выполнить ни интеллектуальное управление, ни оптимизацию обработки.
По причине имеющихся ограничений устаревших стандартов, известных как «G-коды» (ISO 6983), были разработаны новые стандарты обмена данными о продукции:
- STEP (ISO 10303),
- STEP NC (ISO 14649),
с целью достижения портативности, совместимости, адаптации с очередным поколением индустриальных станков с ЧПУ — числовым программным управлением.
В отличие от текущего стандарта ЧПУ (ISO 6983), стандарт ISO 14649 не является методом программирования деталей и обычно не описывает перемещения инструмента для индустриального станка с ЧПУ.
Вместо этого стандартом предоставляется объектно-ориентированная модель данных для ЧПУ с подробным и структурированным интерфейсом данных. Этот интерфейс обеспечивает программирование на основе признаков, представленных некоторым диапазоном информации:
- особенности, подлежащие обработке,
- типы используемых инструментов,
- операции, которые необходимо выполнить,
- последовательность операций.
Футуристическое видение стандарта STEP-NC, это поддержка распределения интероперабельного интеллектуального производства через глобальные сети с помощью автономных рабочих станций. При этом осуществляется:
- интерпретация данных, соответствующему стандарту STEP,
- интеллектуальное создание программ обработки деталей,
- диагностика и техническое обслуживание,
- мониторинг и планирование производства работ.
Радикальный подход стандарта STEP-NC требует совершенно нового вида контроллера ЧПУ. Следовательно, текущая реализация на существующей машине использует метод «вставляй и работай», где окончательные коды STEP-NC должны быть преобразованы в обычные коды NC.
Методы программирования ЧПУ для существующей практики
Движение инструмента / ползунов на станке с ЧПУ может быть выполнено оператором с помощью поворотных кнопок или электронного маховика таким же образом, как на обычных станках. Этот метод передачи движений станкам с ЧПУ известен как ручное управление и не является методом ЧПУ.
Методы программирования ЧПУ можно в целом классифицировать следующим образом:
- Ручной.
- Компьютерный.
- Диалоговое программирование.
- Использование программного обеспечения CAD / CAM.
- Параметрический метод.
Сейчас программирование станков с ЧПУ осуществляется в основном с использованием коммерчески доступного программного обеспечения CAD / CAM, а также посредством диалоговой формы на основе меню или функций.
Но для изготовления простых деталей ручной вариант (с параметрическим / макропрограммированием или без такового) также является оптимальным вариантом программирования.
Методика ручного программирования обработки деталей
Ручное программирование деталей традиционно берёт за основу стандарт ISO 6983 (G-коды), упомянутый ранее. Если такого рода кодирование выполнено и подаётся напрямую блок за блоком через консоль станка, процесс называется — ручной ввод данных.
При ручном варианте обработки детали, программа полностью разрабатывается и сохраняется в виде файла (например, файла «MS-Word» или другой совместимой программы), с последующей подачей на станок с ЧПУ.
Компьютерное программирование обработки деталей
Обработка деталей с помощью компьютера для станков с ЧПУ выполняется посредством различных машинных языков, разработанных для этой цели. Следует отметить: разработано достаточно много машинных языков, среди которых распространены «APT» (Automatically Programmed Tool) и «COMPACT II».
Несмотря на однотипный подход «APT» и «COMPACT II», первый язык относительно легко понимать и применять. Система «Automatically Programmed Tool» использует простые англоязычные слова для инструктирования станка с ЧПУ под выполнение различных функций.
Даже если учесть, что компьютерное программирование деталей в настоящее время не используется как таковое, система «APT» остаётся важным машинным языком в рамках всего мира. Обусловлено это тем, что большая доля подходов CAD / CAM к обработке деталей основана именно на «APT».
Машинный язык «APT» также важен, потому что многие из включенных в структуру языка концепций легли в основу других, впоследствии разработанных систем интерактивной графики.
Процедура компьютерной обработки станком с ЧПУ пошагово
Следующая процедура определяет обработку деталей с помощью компьютера:
- Программатор определяет геометрию детали, движения резца, подачу, скорость и другие параметры резания.
- Программист кодирует геометрию детали, движение резца, подачу и т. д., в соответствии с форматом языка программирования.
- Источник компилируется для получения независимого от станка списка перемещений резака и другой управляющей информации о машине (файл данных контроля местоположения резака или файл данных CL).
- Данные CL затем обрабатываются постпроцессором определенной машины, чтобы генерировать данные управления машиной / программу обработки детали для конкретной машины. Пост обработка включает добавление G-кодов, M-кодов и другой машинно-зависимой информации в требуемом формате.
Этот тип программирования – своего рода диалоговая связь станка ЧПУ с оператором. Это программное обеспечение диалогового поиска систематически ищет всю необходимую информацию о работах, выполняемых на станке с ЧПУ, непосредственно через оператора.
На основе полученной информации разрабатывается программа обработки детали. Информация, предоставляемая оператором программному обеспечению через диалоговую форму:
- размер заготовки,
- материал заготовки,
- тип и последовательности выполняемых операций,
- конечные параметры задания и т. д.
При диалоговом способе программа создаётся непосредственно на индустриальном станке с ЧПУ. Создание программы сопровождается использованием графических и управляемых меню функций с макросами — простыми программами обработки деталей, доступными в памяти контроллера.
Программист сможет визуально проверить правильность различных входных данных при создании программы. Когда процедура закончена, большинство диалоговых средств управления показывают программисту график траектории процесса, происходящего в моменты цикла обработки.
Это самый простой способ разработки программы обработки деталей, который широко используется в промышленности. Однако этот тип внедрения кода ограничен производством компонентов или работ с относительно простой геометрией деталей.
Программное обеспечение диалогового программирования, как правило, предоставляется производителем машины в соответствии с возможностями техники.
Программирование посредством программного обеспечения CAD / CAM
Этот тип программирования выполняется с использованием коммерчески доступного программного обеспечения CAD / CAM, разработанного под использование с различными индустриальными станками с ЧПУ.
Некоторые производители предоставляют свои собственные версии программного обеспечения CAD / CAM, но здесь применимость обычно ограничивается конкретной машиной. Программное обеспечение CAD / CAM обычно поставляется в комплекте с инструментами черчения (рисования).
Также поставляются инструменты для создания программы обработки детали из чертежа выполняемой работы. Чертеж выполняемых работ может быть представлен непосредственно в 2D или 3D формате с использованием инструментов рисования программного обеспечения CAD / CAM.
Чертежи допускается предоставлять в совместимом формате, поддерживаемом программным обеспечением. После того как чертёж программного обеспечения готов к работе с программным обеспечением, ищется некоторая соответствующая информация аналогично программному обеспечению диалоговой формы.
Если соответствующая информация найдена, программы CAD / CAM способны генерировать процедуры обработки деталей для конкретного типа станка. Между тем, программное обеспечение CAD / CAM генерирует программы обработки деталей только для машин или контроллеров, которые зарегистрированы в базе данных софта.
С точки зрения полезности, различие программного обеспечения диалогового программирования и программного обеспечения CAD / CAM заключается в степени универсальности. Программное обеспечение CAD / CAM выглядит более универсальным, оснащено более сложными инструментами, по сравнению с программным обеспечением диалогового программирования.
Разработаны пакеты CAD / CAM, которыми предоставляются возможности генерации кода ЧПУ:
- MasterCAM,
- CATIA,
- Pro / ENGINEER,
- Pro / Toolmaker,
- Siemens NX,
- DELCAM,
- EdgeCAM,
- Work NC,
- GibbsCAM и другие.
Процедура генерации кодов для производства компонент на станке с ЧПУ варьируется от одного программного обеспечения CAD / CAM к другому программному обеспечению CAD / CAM. Однако при этом выполняются три основных этапа практически в любой вариации:
- Программист предоставляет некоторую общую информацию.
- Геометрия заготовки определена и обрезана в соответствии с формой заготовки.
- Операции обработки определены.
Методика параметрическое программирование для станка с ЧПУ
Под методикой параметрическое программирование понимается оснащение станков с ЧПУ возможностями вычислений с помощью контроллера. Например, для выполнения арифметических вычислений, формул подачи, сохранения и присвоения значений системным переменным, а также локальным и общим переменным.
Параметрическое программирование также известно как макропрограммирование. Макросы — простые программы обработки деталей, которые находятся в памяти контроллера и вызываются использованием специального кода для конкретного макроса. Все виды постоянных циклов в основном представлены макросами.
Параметрическое программирование впору сравнить с любым машинным языком, например «Basic», «C», «Pascal». Однако язык параметрического программирования доступен непосредственно в контроллере станка с ЧПУ на уровне кода G, что допускает комбинирование с методами ручного программирования станков с ЧПУ.
Как и любой язык компьютерный, язык параметрического программирования также обладает компьютерными функциями, связанными с переменными, арифметикой, логическими операторами и циклами.
Как и в других случаях, параметрическое программирование также доступно в нескольких версиях. Наиболее популярным является:
- «Custom Macro B»,
- «Q Routine»,
- «Advanced Programming Language».
Дополнительно к функциям компьютерным, параметрическое программирование допустимо использовать для расширенных функций применительно к станкам с ЧПУ.
Связь чаще всего предусматривается с такими утилитами, как счётчики деталей, менеджеры ресурса или инструмента и т. п. Также допустима связь с приводом вспомогательных устройств, таких как датчики, в процессе и после процесса измерения.
При помощи информации: Krishisanskriti