Рекламодатель: ЗАО «Топ Системы»

ИНН 7726601967 ОГРН 1087746953557

Рекламодатель: АО «СИЭС Групп»

ИНН 7722146379 ОГРН 1027700367661

Рекламодатель: ООО «АТИМ»

ИНН 9710098156 ОГРН 1227700259863

Рекламодатель:
ООО «С3Д Лабс»

ИНН 7715938849 ОГРН 1127747049209

12 - 2009

К вопросу о гибкости и оперативности подготовки производства для станков с ЧПУ

Сергей Кугаевский

В настоящее время на машиностроительных предприятиях большое внимание уделяется подготовке производства с использованием станков с ЧПУ. Сфера применения этих станков не ограничивается только серийным и мелкосерийным производством. На многих предприятиях станки с ЧПУ стали использоваться в условиях единичного производства, когда требуется при отсутствии разработанного технологического процесса однократно изготовить партию деталей средней сложности, состоящую из 10÷50 штук. Раньше такие работы проводились опытными рабочими на универсальных станках. Но за последние 15 лет квалифицированных рабочих заметно поубавилось, да и точность универсальных станков уменьшилась из­за их физического износа.

В то же время предприятия зачастую не используют возможности станков с ЧПУ на 100%. Главной проблемой является обеспечение оперативности и качества расчета управляющей программы (УП). Выходом может служить передача функций программиста­технолога операторам и наладчикам станков, благо современные устройства ЧПУ позволяют применять оперативное программирование непосредственно у станка. В статье «Кому поручить программирование ЧПУ­обработки: программисту­технологу или оператору станка?» («САПР и графика» № 12’2008, www.delcam.ru/public/sg_08.12_01.pdf) эта тема уже обсуждалась. На наш взгляд, оперативное программирование у станка имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Преимущества оперативного ЧПУ­программирования:

  • оперативность подготовки УП (подготовка УП с нуля занимает всего пару часов);
  • надежность разработанной УП (при расчете оператор ориентируется на имеющийся комплект  инструмента, свой производственный опыт и реальное состояние станка);
  • отсутствие затрат на приобретение дополнительного ПО и на зарплату программиста­технолога.

Недостатки оперативного ЧПУ­программирования:

  • ограничение по сложности обрабатываемых контуров;
  • затраты рабочего времени станочника и (частично) времени работы станка, не связанные с выпуском продукции;
  • отсутствие практики архивирования созданных УП, в результате чего при повторении заказа создавать УП приходится вновь;
  • влияние субъективного подхода к выбору стратегий и режимов обработки;
  • невозможность использования для расчета управляющей программы имеющейся 3D­модели (в лучшем случае  при оперативном ЧПУ­программировании применяются плоские 2D­эскизы в формате DXF).

Во многих случаях оперативность расчета УП, разработанной с учетом имеющегося в наличии инструмента, приобретает решающее значение. Это касается не только единичных партий изделий, но и выпускаемой серийно продукции. Если необходимый для выполнения конкретной операции инструмент отсутствует, то его замена на ближайший типоразмер потребует пересчета УП. В результате управляющие программы, созданные в отделе главного технолога, заменяются на УП, создаваемые у станка. Беда не только в том, что это  двойная работа. Плохо, что при этом в очередной раз рвется информационная цепочка между проектированием и производством. Трудно проводить технологические изменения, связанные с изменением конструкции детали, нет объективности в расчете норм времени и т.д.

Вывод можно сделать один: существующие CAM­системы должны быть «ближе к станку». То, что программисты­технологи перебираются из отдела в цех, недостаточно. Все равно на участке обычно имеются станки с ЧПУ разных моделей, требующие различных подходов к созданию УП. В то же время большинство современных CAM­систем сначала строят траекторию перемещения инструмента, а уже потом адаптируют ее к станку с помощью постпроцессора.

Учитывая вышесказанное и руководствуясь собственным опытом, мы считаем, что в качестве прообраза будущих CAM­систем может рассматриваться программа FeatureCAM. Уральский государственный технический университет (УПИ) уже несколько лет занимается вопросами адаптации этой CAM­системы к российским условиям. В первую очередь это разработка БД российского режущего инструмента (по ГОСТ), методология подготовки 3D­моделей для расчета УП и т.д. О возможностях модуля распознавания конструкторско­технологических элементов (КТЭ) в FeatureCAM журнал «САПР и графика» писал уже неоднократно. Напомним, что для распознанных КТЭ в FeatureCAM имеются заранее разработанные стратегии обработки. Они позволяют автоматически выбрать инструмент из существующих наборов и назначить режимы резания из связанных с этим инструментом таблиц. По сути, мы имеем вариант диалога с системой, аналогичный процессу расчета УП у станка в режиме оперативного программирования.

Отметим одну очень важную особенность CAM­системы FeatureCAM: в ней можно хранить несколько конфигураций системы, настроенных «под станок». Они учитывают технологические возможности станка, имеющийся на данном рабочем месте набор инструментов, допустимые нагрузки на приводы конкретного станка и т.д. Различия УП для обработки одного и того же КТЭ, но для разных настроенных «под станок» конфигураций системы формируются уже на этапе расчета траектории. В этом суть нового уровня гибкости CAM­системы.

Последовательность действий пользователя в системе FeatureCAM состоит из шести этапов.

На первом этапе готовая 3D­модель импортируется в CAM­систему FeatureCAM. Если CAD­модель детали отсутствует, для ее построения, конечно же, можно использовать и встроенный геометрический моделировщик FeatureCAM, но в этом случае пропадает основное преимущество — оперативность расчета УП, связанная с применением модуля распознавания КТЭ.

Рис. 1. Модель детали «корпус»

Рис. 1. Модель детали «корпус»

Рис. 2. Диалоговое окно задания свойств заготовки

Рис. 2. Диалоговое окно задания свойств заготовки

На втором этапе назначаются форма и размер заготовки (рис. 2). В большинстве случаев при мелкосерийном производстве используются заготовки простейшей формы в виде цилиндров и прямоугольных параллелепипедов. Последние версии FeatureCAM, кроме 3D­модели детали, позволяют импортировать и 3D­модель заготовки. В этом случае система удаляет только тот припуск, который определяется разницей между моделями заготовки и детали.

На третьем этапе производится автоматическое распознавание конструктивно­технологических элементов (рис. 3).

Четвертый этап — использование базы знаний FeatureCAM для задания режимов обработки (рис. 4).

Рис. 3. Возможность автоматического распознавания КТЭ —
одна из ключевых особенностей FeatureCAM

Рис. 3. Возможность автоматического распознавания КТЭ — одна из ключевых особенностей FeatureCAM

Рис. 4. Взаимодействие с базой знаний и последовательность работы в FeatureCAM

a

Рис. 4. Взаимодействие с базой знаний и последовательность работы в FeatureCAM

б

Рис. 4. Взаимодействие с базой знаний и последовательность работы в FeatureCAM

в

Рис. 4. Взаимодействие с базой знаний и последовательность работы в FeatureCAM

г

Рис. 4. Взаимодействие с базой знаний и последовательность работы в FeatureCAM

д

Рис. 4. Взаимодействие с базой знаний и последовательность работы в FeatureCAM: а — задание атрибутов обработки; б — менеджер выбора инструмента; в — назначение параметров обработки;  г — задание последовательности выполнения операций; д — назначение материалов и режимов резания; 
е — выбор постпроцессора и генерация УП

е

Рис. 4. Взаимодействие с базой знаний и последовательность работы в FeatureCAM: а — задание атрибутов обработки; б — менеджер выбора инструмента; в — назначение параметров обработки; г — задание последовательности выполнения операций; д — назначение материалов и режимов резания; е — выбор постпроцессора и генерация УП

На пятом этапе проводится имитация работы готовой УП на экране компьютера. На заключительном, шестом этапе осуществляется генерация управляющего G­кода для конкретного станка с ЧПУ.

Например, нам необходимо обработать корпусную деталь, показанную на рис. 1. Обработка может вестись на одном из станков, установленных на участке. На станке ГФ2171 с системой 2С42­65 можно выполнять фрезерно­расточные работы, но допустимая скорость вращения шпинделя у него составляет до 2000 об./мин. На рабочем месте применяется комплект режущего инструмента по ГОСТ.

Рис. 5. Траектория движения инструмента, полученная для конфигурации обычного фрезерного станка с ЧПУ

Рис. 5. Траектория движения инструмента, полученная для конфигурации обычного фрезерного станка с ЧПУ

Альтернативным вариантом является обработка на станке DMC 635V, у которого шпиндель имеет скорость вращения до 8000 об./?мин и на котором применяется инструмент фирмы SECO. Используя одну и ту же модель для разных конфигураций CAM­системы, мы получим различные траектории обработки. Как показано на рис. 5, для станка ГФ2171 система автоматически выполнила моделирование «классической» выборки материала по стратегиям силового фрезерования с невысокими подачами. На рис. 6, как видите, смоделирована стратегия скоростного фрезерования, характеризующаяся малым сечением стружки.

Рис. 6.  Траектория движения инструмента, полученная для конфигурации высокоскоростного обрабатывающего центра с ЧПУ

Рис. 6. Траектория движения инструмента, полученная для конфигурации высокоскоростного обрабатывающего центра с ЧПУ

Выбор стратегии, инструмента и режимов обработки производится автоматически по умолчанию в соответствии с настройками. Если на предприятии налажен процесс 3D­проектирования конструкции деталей, то оно получает оперативность и гибкость подготовки производства «в одном флаконе».

Разумеется, переход к программированию в FeatureCAM требует определенных усилий. Мы можем рекомендовать следующий порядок мероприятий для успешного освоения пакета:

1. Обязательное условие — наличие подготовленных 3D­моделей деталей в одной из популярных CAD­систем. Лучше всего FeatureCAM работает с твердотельными моделями.

2. Ограничение БД применяемых инструментов комплектом инструмента, имеющегося на данном рабочем месте. Это можно сделать путем изменения встроенной БД или созданием собственной БД в формате MS Excel.

3. Отладка постпроцессора для выбранной модели станка.

4. Учет обрабатываемости материала заготовки с использованием таблицы поправочных коэффициентов. Возможно также изменение режимов обработки интерактивно в процессе расчета УП.

5. Сохранение конфигурации исходных настроек с именем станка или рабочего места.

***

Возможно, мы немного опережаем события, но при такой организации проектирования CAM­системы уровня FeatureCAM могли бы быть встроены в программное обеспечение самого устройства ЧПУ. Вопрос только в их стоимости…

САПР и графика 12`2009

Регистрация | Войти

Мы в телеграм:

Рекламодатель:
ООО «Нанософт разработка»

ИНН 7751031421 ОГРН 5167746333838

Рекламодатель: ЗАО «Топ Системы»

ИНН 7726601967 ОГРН 1087746953557