6 - 2000

JobShop — мы подошли из-за угла!

Андрей Карцев, Виктор Киселев

Простота освоения

Ручное управление станком

Управление инструментом

Подготовка и выполнение управляющей программы (УП)

Вы еще программируете или уже фрезеруете?

В современном машиностроении значительное место занимает единичное и мелкосерийное производство. Гибкость и время освоения новых изделий становятся основными преимуществами небольших предприятий, опытных производств или участков малых серий крупных машиностроительных предприятий. 80% изготавливаемых ими деталей относятся к категории средней сложности и не содержат сплайновых поверхностей, а объем партий деталей составляет от несколько десятков до сотен деталей. В этих производствах особенно важна скорость переналадки станков с ЧПУ. При этом на первый план выходят организационные и технические проблемы в подготовке управляющих программ (УП).

Фирма Siemens предложила свое решение этой задачи, которое отличается от идеологии традиционных САМ-систем, — это группа программных продуктов под общим названием JobShop (ShopMill — для фрезерной обработки, ManualTurn, AutoTurn — для токарной обработки).

Эти программные пакеты инсталлируются непосредственно на IBM-совместимый компьютер (Intel Pentium 133/200 MГц 32/64 Mбайт RAM), входящий в состав панели оператора современных УЧПУ фирмы Siemens.

Главная идея, реализуемая при этом, — создание УП непосредственно на станке не профессиональным программистом, а станочником-оператором.

ShopMill — программный пакет, предназначенный для работы на фрезерных станках и обрабатывающих центрах, максимальное количество осей у которых не превышает четырех (2,5D-интерполяция), и которые оснащены системами управления SINUMERIK 810D/840D.

ShopMill — графически ориентированный пакет для быстрого создания качественных УП непосредственно на станке путем последовательного заполнения предлагаемых графических масок. Написание программ в ShopMill ведется в диалоговом режиме и не требует знания стандартов программирования. Создание новых УП может вестись параллельно с обработкой заготовки на станке.

На рис. 1 приведена панель оператора УЧПУ, используемая при работе с ShopMill.

Остановимся на основных достоинствах и возможностях ShopMill v4.4.

В начало В начало

Простота освоения

Это тот «конек», который позволил ShopMill стать законодателем моды подобных систем на западном рынке. Даже после краткого ознакомления понимаешь, что в ее разработке участвовали специалисты со значительным опытом работы на станках с ЧПУ, знающие все нюансы на практике. Главное требование, которое предъявляется к работающему персоналу, — это понимание технологии обработки изделия и режимов резания; при этом знать систему команд ЧПУ совершенно не обязательно. Интерфейс системы интуитивно понятен. Все вводимые параметры сопровождаются графическими схемами и текстовой информацией в командной строке и строке сообщений. Свободно программируемые клавиши содержат описания выполняемых операций на русском языке. Общая структура меню — древовидная (выбирая соответствующую команду, вы попадаете в ее расширение). После непродолжительного знакомства можете начинать работать самостоятельно.

В начало В начало

Ручное управление станком

Этот режим нельзя назвать аналогом режима «Наладка» на типовых станках с ЧПУ, его возможности значительно больше. Все необходимые операции по управлению механизмами станка и перемещением осей собраны на одну строку кнопок управления. Используя их, вы можете легко, просто и наглядно установить любой инструмент в шпиндель, задать скорость и направление вращения, установить единицы измерения (миллиметры или дюймы). Задавая координаты, можно переместиться по осям в любую область в рабочем пространстве. Без дополнительных усилий реализуется операция фрезерования плоскостей (необходимо только установить параметры обрабатываемой поверхности, режимы резания и выбрать стратегию обработки). Для очень многих вводимых параметров реализован механизм выбора из списка допустимых значений (это не только сокращает время, но и избавляет от ошибок). Для настройки инструмента или определения нулевой точки детали можете использовать как датчик касания, так и метод пробных зарезов (в этом случае базовый размер сообщается системе, а расчет и занесение коррекций происходит автоматически).

В начало В начало

Управление инструментом

В данном разделе реализована идея «интеллектуального» управления инструментом (все логические операции по управлению сменой инструмента реализуются системой и не требуют участия человека). В список инструмента может быть внесено до 250 наименований. При этом выбрать для работы вы можете только тот инструмент, который загружен в инструментальный магазин. Это позволяет избежать лишних ошибок. Кодирование рабочих мест в магазине может быть гибким — при смене инструмент возвращается в закрепленную за ним ячейку или в первую свободную, подходящую по габаритам. Вид экрана ЧПУ с управлением инструментом представлен на рис. 2. Каждому инструменту присваивается символьное имя — до 17 знаков, что удобно при чтении программы и поиске нужного инструмента (само имя может подсказать вид или тип инструмента). Типаж, параметры и количество инструмента представлены в сводной таблице и соответствуют конфигурации инструментального магазина. Каждый инструмент обозначен своим графическим символом. Потребитель может назначить режущему инструменту стойкость — «время жизни» в машинных циклах или в минутах работы. По достижении заданной величины он может быть автоматически заменен на равноценный. Неисправные позиции магазина получают отметку в таблице и не используются. В зависимости от размера инструмента он может занимать более одной позиции, все это конфигурируется и автоматически учитывается при смене. В случае необходимости набор «интеллектуальных» возможностей по управлению инструментом может быть расширен.

В начало В начало

Подготовка и выполнение управляющей программы (УП)

Для более подробного ознакомления с возможностями системы рассмотрим последовательность создания управляющей программы непосредственно на станке. Это наиболее интересный и большой раздел ShopMill, но при этом человек, даже впервые приступивший к работе на станке с ЧПУ, не будет серьезно озадачен. Все, что от него требуется, — это выбирать операции из предлагаемого списка.

Задание параметров заготовки

Первым шагом в создании УП будет присвоение ей имени — может быть использовано до 24 символов. Создаваемая при этом файловая структура знакома любому пользователю РС. Далее оператор задает размеры заготовки, а также параметры и стратегию отвода от контура при обработке пазов и отверстий (рис. 3). Каждый выполняемый шаг визуально отображается.

Обработка простых поверхностей

Как правило, большинство деталей имеет прямоугольные поверхности. Их обработка выделена в отдельный раздел. Действия оператора сводятся к заданию размеров поверхности, режимов резания (в понятных любому технологу терминах — м\мин, мм\об., мм\зуб), типа инструмента (его наименование берется из списка загруженных в магазин). Стратегия перемещения представлена набором клавиш с изображением траектории перемещения (рис. 4). Заполнив предлагаемый набор данных, переходим к следующему шагу.

Подготовка сложного контура

Контур создается как комбинация прямых линий и дуг окружностей создает довольно сложные контуры. При их вводе система обеспечивает автоматический расчет не заданных параметров. Встроенный вычислитель контура очень удобен при вводе промежуточных точек. Каждый такой контур можно сохранить под его именем и затем использовать в других программах. Для каждого созданного контура доступны операции копирования, масштабирования, зеркального отображения. Комбинируя наборы этих операций, можно значительно сократить время создания новой программы. Задание размеров возможно в абсолютных или полярных координатах, а также в приращениях. Создание дуг окружности может производится разными способами (используя абсолютные размеры, приращения, полярные координаты, задание в радиусах, угол дуги и т.д. в произвольном сочетании этих вариантов). При этом у оператора нет необходимости все помнить, он выбирает нужный вариант из списка. При обработке углов внутренних контуров отслеживается возможность зарезов и автоматически используется фреза меньшего диаметра. Все траекторные перемещения отображаются на экране. Активная траектория выделяется цветом. При выборе траектории обработки клавишами управления имеется возможность редактирования геометрических параметров.

На обрабатываемой детали могут быть заданы зоны безопасности. Система автоматически учитывает их при формировании траектории движения.

Обработка карманов и отверстий

Удобные встроенные циклы обеспечивают обработку прямоугольных и круговых выемок, сверление отверстий и т.д. Порядок обработки повторяющихся отверстий (произвольное расположение, на прямой или на окружности) задается нажатием соответствующей клавиши. Пользователь может выбрать стратегию врезания (по винтовой линии, прямое врезание, осциллирующее) и тактику обхода контура. Наряду со встроенными циклами пользователь может создавать свои подпрограммы.

Представление программы обработки как последовательности технологических переходов

Каждый шаг обработки представлен в отдельной строке (рис. 5). Он содержит графический символ типа обработки (пиктограмму), номер кадра, краткое текстовое описание содержания перехода, поясняющие вспомогательные символы (например, обработка справа/слева от контура). Операции, объединенные общей логикой обработки (например, центрование, сверление, нарезание резьбы), автоматически соединяются в группы, и их пиктограммы также соединяются.

В любой момент оператор может перейти в стандартный режим работы ЧПУ.

Визуализация процесса обработки

На любой стадии создания УП может быть включена симуляция обработки (рис. 6). При этом пользователь видит траекторию движения инструмента в трех проекциях одновременно. Обработанную деталь можно увидеть в объемном аксонометрическом изображении. Управляя секущими плоскостями, можно изучать внутреннее строение детали. Любой фрагмент изображения может быть увеличен. Как результат выполнения симуляции выдается время, необходимое на обработку. При обработке деталей возможна визуализация этого процесса.

Среднее время создания, отладки УП с помощью ShopMill составляет 15-20 мин.

Новые функции ShopMill v 5.0

  • поддержка универсальных фрезерных головок (имеющих две оси вращения);
  • возможности программирования фрезерной обработки тел вращения;
  • многопозиционная обработка группы одинаковых деталей;
  • поддержка ориентации инструмента;
  • работа в сети Ethernet;
  • установка на отдельный персональный компьютер.
В начало В начало

Вы еще программируете или уже фрезеруете?

Представьте себе, что компьютерная фирма предложила вам два варианта офисного компьютера: 386-й с системой MS-DOS и текстовым редактором «Лексикон» и более дорогой — Pentium, Windows 98 и Word 97. Скорее всего, возможности Microsoft Word, в том числе режима WYSIWYG («что видишь, то и получаешь») и удобства графического интерфейса приведут вас к выбору второго варианта.

Точно так же при выборе системы ЧПУ для покупаемого или модернизируемого станка технологические возможности ЧПУ и производительность работы оператора являются не менее важными, чем аргументы надежности, ремонтопригодности и цены.

ShopMill — это внедрение возможностей WYSIWYG в современное производство. В результате — выигрыш во времени и в конечном итоге выигрыш в деньгах. Ведь недаром фирма Siemens продвигает ShopMill под девизом: «Вы еще программируете или уже зарабатываете деньги?»

«САПР и графика» 6'2000