Создание программ для станков с чпу. G-код. Структура управляющей программы для станка с ЧПУ Содержание управляющей программы для станков с чпу
Информация о порядке обработки изделия на станке вводится по кадрам. КАДР - это часть управляющей программы, вводимая и обрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды.
В каждом кадре записывается только та часть программы, которая изменяется по отношению к предыдущему кадру.
Кадр состоит из слов, определяющих назначение следующих за ними данных.
Например:
N3 - порядковый номер кадра
G02 - подготовительная функция
(G01 - перемещение по прямой к точке
G02,G03 - круговая интерполяция по часовой или против)
X - Координаты конеченой точки перемещения по осям, Y - (например, X+037540 (375,4мм)
Координаты центра дуги при круговой интерполяции
F4 - код подачи (например, F0060 (60мм/мин)) S2 - код частоты вращения шпинделя T2 - номер инструмента
M2 - вспомогательная функция (смена инструмента, смена стола, включение охлаждения, зажим заготовки...).
L3 -ввод и отмена коррекции геометрической информации.
LF - конец кадра.
Чтобы составить программу перемещения рабочих органов станка надо связать с ним определенную систему координат. Ось Z выбирается параллельно оси главного шпинделя станка, ось X всегда горизонтальна. При составлении программы пользуются понятием нулевой, исходной и фиксированной точки.
Подготовка управляющей программы включает:
1.Анализ чертежа детали и выбор заготовки.
Выбор станка по его технологическим возможностям (размеры, возможности интерполяции, количество инструментов и т.д.).
Разработка технологического процесса изготовления детали, выбор режущего инструмента и режимов резания.
4.Выбор системы координат детали и исходной точки для инструмента.
5.Выбор способа крепления заготовки на станке.
Простановка опорных точек, построение и расчет перемещения инструмента.
Кодирование информации
Запись программы на программоноситель, ее редактирование и отладка.
Применение станков с ЧПУ значительно обострило проблему использования человека в производственных условиях. Выполнение всех
действий
по изготовлению детали станком в
автоматическом режиме оставило человеку
наиболее тяжелую и не творческую работу
по установке и снятию заготовок.
Поэтому, одновременно с развитием
станочных систем с ЧПУ, велись работы
по созданию систем способных заменить
человека при выполнении специфических
действий, требующих применения "РУЧНОГО"
труда.
Фрезерный станок и многооперационный станок (обрабатывающий центр) с числовым программным управлением
3.3 Промышленные роботы
Промышленный робот (ПР) это механический манипулятор с программным управлением.
Манипулятор - механическое устройство, имитирующее или заменяющее действия человеческих рук на обьект производства.
Промышленные роботы подразделяются на технологические (изме-
няющие свойства обьекта) и транспортные.
Технологический робот производит сварку, транспортный робот перемещает заготовки в зону обработки.
По грузоподьемности подразделяются на:
Масса
обьекта сверхлегкие до 1 кг легкие
1 - 10 кг средние 10 -100 кг
тяжелые 100- 1000 кг сверхтяжелые
более 1000 кг
Сверхлегкие роботы собирают прибор, тяжелый робот перемещает крупногабаритные заготовки.
ПР подразделяются также по количеству степеней свободы рабочего органа, по системе ЧПУ (замкнутая и незамкнутая, контурная и позиционная, CNC, DNC, HNC).
Зона обслуживания транспортного робота и траектория перемещения заготовки
В настоящее время широкое распространение получили транспортные роботы, осуществляющие загрузку технологического оборудование, доставку заготовок со склада и транспортировку деталей на склад. При производстве штамповочных операций транспортные роботы осуществляют подачу заготовок на штамп и снятие их.
Широкое применение получили роботы производящие сварку кузовов автомобилей, их окраску. Роботы применяются при сборке радиоэлектронной аппаратуры, часов и др. приборов.
В совокупности с технологическим оборудованием с системами ЧПУ промышленные роботы образуют базу для комплексной автоматизации производства.
Роботы сваривают кузова легковых автомобилей и устанавливают деревянные панели на станок для обработки (примеры применения роботов)
Контрольные вопросы:
1.Какие системы ЧПУ позволяют обрабатывать сферические поверхности на токарных станках?
2.Какие системы ЧПУ целесообразно применять на сверлильных станках?
3.По скольки координатам возможна интерполяция при обработке заготовок на токарных станках? - на фрезерных станках?
4.Чем отличаются системы циклового программного управления от систем ЧПУ?
5.Какие функции выполняют промышленные роботы?
Образец вопросов карты тестового контроля.
На каких операциях целесообразно применение систем ЧПУ с контурным управлением?
А). При точении ступенчатых валиков.
Б) . При фрезеровании поверхностей двойной кривизны.
В). При обработке отверстий в печатных платах.
Какие виды роботов применяются при окраске сложнопрофильных деталей? А). Технологические с контурным управлением.
Б). Крупногабаритные с позиционным управлением.
В). Транспортные с контурным управлением.
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет
ГОУ ВПО МГИУ
Научно-образовательный материал
Круглый стол на тему «Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием современных CAD/CAM – систем»
Состав научно-образовательного коллектива:
Бурдина Е.А., к.п.н., доцент
Егоркина Е.Б., ведущий инженер
Чичекин И.В., к.т.н.
Москва 2010 г.
Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием современных CAD / CAM – систем.
Целью настоящего курса является повышение квалификации преподавателей высшей школы, связанных с эксплуатацией и обучением на станках с ЧПУ.
Процесс подготовки управляющей программы, проверки её на ЧПУ и окончательной отработки на станке, требует специальной подготовки в данной области.
Программой предусмотрен теоретический курс, а также практические занятия с использованием трех координатного вертикально фрезерного многоцелевого станка MIKRON 600 Рro c системой ЧПУ Heidenhain TNC530, токарно-фрезерного обрабатывающего центра INDEX ABC с системой ЧПУ Sinumeric.
"Подготовка и контроль управляющих программ для станков с ЧПУ фрезерной группы "
Тема 1. Введение. Вертикальный фрезерный многоцелевой станок с ЧПУ модели MIKRON 600 Pro. Назначение и область использования станка. Основные узлы и технические характеристики станка. Режимы резания.
Тема 2. Pro ENGINEER . Построение геометрической модели, используя элемент Эскизирование. Создание твердого тела, формирующего типовую корпусную деталь.
Тема 3.
Тема 4. GPost .
Тема 5. Heidenhain TNC 530. Устройство имитационной панели управления. Управление файлами. Работа с таблицами инструментов. Данные инструмента. Коррекция инструмента.
Тема 6. Heidenhain . Движение инструмента. Функции траектории. Программирование контуров. Работа с применением циклов.
Тема 7. Ручное программирование контуров в кодах ISO .
Тема 8. Визуальный контроль траектории движения инструмента. Проверка программ оператором. Непосредственная обработка детали на станке.
"Подготовка и контроль управляюих программ для станков с ЧПУ токарной группы "
1. Тематическое содержание курса
Тема 1. Введение. Токарно-фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ модели INDEX ABC. Назначение и область использования станка. Основные узлы и технические характеристики станка. Режимы резания.
Тема 2. Основы геометрического моделирования в среде Pro ENGINEER . Построение геометрической модели, используя элемент Эскизирование. Создание твердого тела, формирующего типовую деталь для токарной обработки.
Тема 3. Разработка управляющих программ. Проектирование заготовки. Расчет технологических параметров производства. Создание таблицы инструментов. Построение траектории обработки. Получение управляющей программы.
Тема 4. Генерирование управляющих программ с помощью постпроцессора, используя встроенное приложение GPost . Основные функции. Выбор постпроцессора.
Тема 5. Основы ручного программирования SINUMERIC . Управление файлами. Работа с таблицами инструментов. Данные инструмента. Коррекция инструмента. Синхронизация инструментальых головок.
Тема 6. Ручное программирование контуров используя стандартные циклы. Токарные циклы. Циклы сверления. Функции траектории. Программирование контуров. Работа с применением циклов.
Тема 7. Ручное программирование контуров в кодах ISO . Основные функции. Вспомогательные функции. Формат кадра. Программирование контуров.
Тема 8. Визуальный контроль траектории движения инструмента используя вертуальную машину. Принцип работы, основные функции. Проверка программ оператором.
Тема 9. Обучение работе на оборудовании. Составление управляющих программ. Работа на оборудовании. Непосредственная обработка детали на станке.
Токарная обработка.
Токарный многоцелевой станок фирмы INDEX модели АВС предназначен для обработки широкой номенклатуры деталей тел вращения сравнительно простых геометрических форм, как на автомате (прутковый вариант заготовки), так и как на станке с ЧПУ для деталей сложной геометрической формы (обработка индивидуальных заготовок). Таким образом, станок INDEX модели АВС объединил преимущества автомата для обработки прутков с кулачковым управлением и универсального токарного станка с ЧПУ.
Необходимость совмещения на одном станке двух принципов обработки деталей определяется развивающейся в настоящее время технологии обработки мелких деталей, высокая эффективность обработки которых достигается использованием принципа продольного точения с подающей цангой.
Автоматы с подающей цангой могут работать с прутками диаметром до 22 мм. Большинство таких станков управляются от ЧПУ. Практически всегда станок комплектуется специальным устройством, автоматически подающим пруток в зону обработки через цанговый патрон.
Расширенные технологические возможности станка обеспечиваются широкой номенклатурой режущего инструмента и соответствующее этому количество инструментальных головок. Наличие, например, на станке 19 инструментов обеспечивает полную обработку подавляющей номенклатуры деталей изготавливаемых из прутка.
Для рассматриваемого варианта станка сегодня комплект режущего инструмента представляет собой оптимизированный набор, обеспечивающего следующие операции обработки деталей: токарные, резьбовые, отрезные, канавочные, а также расточные.. В этих инструментах используются все преимущества современных твердосплавных материалов с износостойкими покрытиями и сменных пластин, которые полностью используют возможности станка.
Требования к инструменту для мелкоразмерной обработки несколько отличаются от обычных требований. Эти требования должны обеспечивать следующие особенности мелкоразмерной обработки: более высокую точность и качество обработки; возможность обработки любых материалов; более внимательный контроль над процессом образования стружки; производить обработку с высокой производительностью.
Рис. 1 . Разновидности многогранных пластин, рекомендуемые к использованию мелкоразмерной обработки: 1 – для отрезки и обточки канавок; 2 – для нарезания резьбы; 3 – для отрезки труб и деталей небольшого диаметра; 4 – для наружного точения; 5 – для растачивания внутренних диаметров; 6 – для отрезки, обработки канавок, нарезания резьбы; 7 – обработка канавок; 8 – наружная резьба; 9 – наружное точение; 10 – внутренняя резьба; 11 – для внутреннего точения, обработки канавок и нарезания резьбы
Компоновка и основные узлы станка
Основание станка представляет собой сварную стальную конструкцию, на которой установлена наклонная станина с двумя независимыми револьверными головками. Такая конструкция обладает хорошей демпфирующей способностью, а также создает оптимальные условия для выполнения точной обработки, поскольку структура несущей части станка обладает высокой устойчивостью к изгибу и кручению, возникающим в результате процесса резания.
Все линейные перемещения по координатам происходят по направляющим качения, которые изготовлены с высокой точностью и обладают особой чувствительностью к малым перемещениям. Соединения с силовым замыканием между шпиндельной коробкой и станиной, а также предохранительные муфты на всех шариковых ходовых винтах защищают работоспособность станка от возможных непредвиденных столкновений и иных нестандартных ситуаций.
Благоприятные термодинамические условия работы станка обеспечиваются симметричной конструкцией шпиндельной коробки и контролем изменяющейся в процессе резания температуры, а также перпендикулярным расположением шпиндельной коробки к инструментальной плоскости.
Основные преимущества станка следующие:
Компактная конструкция станка, занимающая сравнительно небольшую площадь;
Сокращение штучного времени за счет обработки заготовки с двух сторон и с использованием до 3-х инструментов, работающих одновременно;
Возможность работы приводных (вращающихся) инструментов на всех суппортах станка;
Возможность обработки стальных многогранных прутков;
Удобное и доступное для наладки рабочее пространство станка.
На рис. 2 показаны основные узлы, входящие в состав станка,. Для наглядности станок представлен в виде открытом от защитных устройств и внешнего ограждения.
Рис.2 . Узлы токарного многоцелевого станка с ЧПУ Index серии ABC: 1 – основание; 2 – второй револьверный суппорт; 3 – мотор-шпиндель; 4 – главный привод; 5 – суппорт для обработки тыльной стороны детали; 6 – первый револьверный суппорт; 7 – наклонная станина; 8 – привод подачи
Рис. 3. Рабочая зона станка: 1 - правая часть обрабатываемой детали; 2 – цанговый патрон; 3 – шпиндель; 4 – суппорт для обработки тыльной стороны детали; 5 – сверло малого диаметра; 6 – сверло; 7 – левая часть обрабатываемой детали; 8 – резец; 9 – синхронный шпиндель; 10 – первый револьверный шпиндель; 11 – сверло; 12 продольный резец; 13 – второй револьверный суппорт; 14 – каретка
Правая сторона заготовки 1 может обрабатываться любым вариантом проходного (или подрезного) резца 12 , расположенного во втором суппорте 13 , который имеет линейные координатные перемещения по X 2 , Y 2 , а также возможность устанавливаться по углу по координате с1 . Линейные перемещения суппорта осуществляются каретками 14 . Кроме того, на этой части заготовки от первого суппорта 10 можно обрабатывать центральные или боковые поверхности инструментами 11 .
После полной обработки правой части заготовки, к ней подводится синхронно вращающийся шпиндель 9 и захватывает обработанную правую часть. Поперечным резцом, расположенным на втором суппорте (на рисунке не показано), правая часть отрезается от заготовки и суппорт первый 10 выводит заготовку 7 в положение, как это показано на рис. 3, для окончательной обработки ее инструментами 5, 6, 8 дополнительного суппорта 4. Окончательно обработанная деталь освобождается от зажима и падает в магазин готовых деталей.
При обработке пруткового материала, после окончания первой части обработки из загрузочного устройства подается заготовка до упора с целью не прерывания цикла обработки от совмещенного режима одновременной обработки правой и левой частей заготовки.
Таким образом, на станке при обработке заготовок можно использовать несколько вариантов технологических стратегий обработки.
Рис. 4 Образцы деталей, изготовленные на станках серии АВС INDEX : а - деталь из алюминия; б – бронзовая втулка; в – стальная шайба; г -медный штуцер; д – стальная втулка; е - вилка
Система управления INDEX C200-4
Система управления INDEX C200-4 (рис. 4.9) выполнена на базе системы Siemens 840 D и предназначена для осуществления интеллектуального управления процессами резания на станках фирмы INDEX.
Рис. 5. Система управления INDEX C 200-4
Отличительная особенность системы INDEX C200-4 заключается в независимости управления процессами и удобством программирования циклов обработки заготовок.
Независимость управления позволяет производить тестовые индикации, не влияя при этом на процесс управления станком. На экране пульта управления можно осуществлять общий обзор работы всех шпинделей и осей перемещения суппортов, определять место и причину появившихся ошибок, иметь оперативную справку о процесс работы станка или необходимую сервисную документацию в любое время.
Удобство программирования, прежде всего, определяется наличием более 70 подготовленных циклов, которые нашли большее приложение к технологическим процессам изготовления различных деталей. В процессе резания система обеспечивает оператора детальной информационной поддержкой и гарантирует также надежное выполнение программы при максимальной гибкости при решении конкретных задач заказчика. Кроме того, система может решать задачи обеспечения оптимальной загрузки станка.
Система управления обеспечивает быструю настройку на:
Блокировку при необходимости всех осей станка;
Пошаговый подвод инструментальных суппортов;
Тестирование перекрывающихся циклов обработки в состоянии до включения команды на начало обработки;
Контроль оператора перед каждым переключением револьверной головки.
Стартовое положение станка обеспечивается:
Возвратом в исходное положение (в ноль) нажатием соответствующей клавишей;
- «перемоткой» программы до требуемого места с сохранением синхронизации каналов;
Подвод с помощью REPOS точно в стартовую (новую) точку;
С помощью стартовых условий.
Структура системы управления
На рис.6 показана структура системы ЧПУ INDEX C200-4.
Для обработки заготовки разрабатывается, как правило, несколько программ. Эти программы хранятся в каталоге с именем заготовки. Каждая программа обработки содержит следующие друг за другом по времени команды для независимого перемещения определённого узла станка (например, инструментальной каретки / револьвера).
Выполнение отдельной программы обработки, т.е. первичная обработка кадра и интерполяция пути, происходит в отдельном канале. Для одновременного выполнения нескольких операций требуется несколько каналов. Эти каналы координирует PLC (Программируемый логический контроллер).
Каналам соответствуют управляемые оси, шпиндели и функции переключения станка, т.е. управляемые узлы.
Всем программам обработки деталей должны быть присвоены номера, по которым бы они однозначно определялись в общей памяти.
Рис.6. Структура системы управления
Один канал обрабатывает собственную программу обработки детали. Все каналы станка пронумерованы. Поскольку для одного зажима обрабатываемого изделия бывают необходимы несколько каналов и нередко дополнительные специальные операции (т.е. программы обработки детали), то необходимо соблюдать следующую структуру номера программы.
Обычная обработка (главная программа) для канала 1 (револьверная головка 1) называется: %_N_1_0_MPF или %_N_1_MPF.
Обычная обработка (главная программа) для канала 2 (револьверная головка 2) называется: %_N_2_0_MPF или %_N_2_MPF,
программа изготовления детали из прутка (программа начала прутка) для канала 1 называется: %_N_1_7_MPF.
Главные программы и подпрограммы записаны в программной памяти.
Наряду с ними существует ряд типов файлов, которые могут записываться в промежуточную память и при необходимости (например, при обработке определённой заготовки) переносятся в оперативную память (например, для инициализации).
Все заготовки сохраняются в каталоге "_ N_WKS_DIR", образуя подкаталоги. Каждый подкаталог состоит из упорядоченных программ обработки заготовки.
%_ N_1_0_ MPF
; Имя программы:...
;-- Начало программы ---
N10 L100
N20 GX73
N9999 M30
%_N_2_0_MPF
;$PATH=/_N_WKS_DIR/_N_TEST_WPD
; Имя программы:...
;-- Начало программы ---
N10 L100
N20 GX73
N9999 M30
Подпрограмма в заготовке "Test"
%_N_L10_SPF
;$PATH=/_N_WKS_DIR/_N_TEST_WPD
Подпрограмма в каталоге подпрограмм
%_ N_ L700_ SPF
;$ PATH=/_ N_ SPF_ DIR
Практические занятия.
Построение модели вала.
Файл > Задать рабочую папку c:\users\student\* .
· Название модели задайте VAL, затем нажмите ОК .
OK .
· Новый файл с названием VAL будет создан.
иконок, соответственно Базовые плоскости вкл/выкл и Вкл/выкл системы координат .
Настройте систему измерения.
В главном меню нажмите Править > Настройка > Единицы . В диалоговом окне Менеджер единиц измерения миллиметр Килограмм Сек и нажмите Задать, ОК .
В окне Менеджер единиц измерения нажмите Close (Закрыть ).
Сохранить > ENTER .
Следующим действием мы создадим эскиз вала см. Рис. 3.
Рисование Эскиз
Привязки привязки нажмите ОК .
Выберите иконку Создать линию, постройте контур вала в продольном сечении как показано на рисунке.
Выберите иконку Осевая линия, и проведите через начало координат как показано на рисунке 3.
Для завершения создания эскиза на панели эскиза
нажмите иконку Продолжить с текущим сечением . Готовый эскиз показан на рисунке 3.
На главной панели инструментов нажмите иконку Список сохраненных видов и в выпадающем списке выберите Standard Orientation .
На панели создания конструктивных элементов нажмите иконку Вращать . Далее в дереве конструирования выберите созданный эскиз «ЭСКИЗ 1». Система автоматически повернет эскиз с параметрами по умолчанию. В диалоговой панели вводим параметр вращения 360°. Смотри рисунок 4.
………
………
Модель должна выглядеть, как показано на рисунке
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ФРЕЗЕРНЫЙ МНОГОЦЕЛЕВОЙ СТАНОК
С ЧПУ МОДЕЛИ MIKRON VCE 600 Pro
Назначение и область использования станка
Вертикальный 3-х координатный фрезерный многоцелевой станок модели MIKRON VCE 600 Pro, внешний вид которого показан на рис. 7 предназначен для выполнения сверлильных, расточных, резьбовых отверстий (без использования компенсационного патрона) и фрезерных работ при обработке сложнопрофильных поверхностей деталей, изготовленных из стали, чугуна, высоколегированных сталей, цветных и других материалов.
Рис. 7. Внешний вид станка модели MIKRON VCE 600 Pro
Положительная особенность станка определяется высокой мощностью резания, точностью и простатой программирования непосредственно на станке с применением стандартных циклов (например, при фрезеровании открытых и углубленных плоскостей). Высокая частота вращения инструментального шпинделя (до 10000 мин -1) и стойкость инструмента (благодаря внутреннему охлаждению) позволяет обрабатывать высокопрочный алюминиевый сплав фрезами малого диаметра, что чрезвычайно важно при обработке длинномерных деталей авиационной и космической промышленности. Важной областью использования станка является область изготовления пресс-форм и штампов с применением фрез сферической формы, обеспечивающей чистовую операцию фрезерования поверхностей.
Область использования многоцелевого станка с ЧПУ – машиностроение.
Основные узлы и технические характеристики станка
На рис. 8 показаны основные узлы, входящие в состав станка MIKRON VCE 600 Pro.
Рис. 8 . Основные узлы MIKRON VCE 600 Pro : 1 – станина; 2 – рабочий стол; 3 – инструментальный шпиндель; 4 – инструментальный магазин; 5 – пневмогидравлический усилитель давления; 6 – шпиндельная бабка; 7 - стойка; 8 – привод подачи
Станина 1 и стойка 7 станка являются конструктивной основой системы связи всех узлов, обеспечивающих формообразующие движения при резании. Высокостабильное и жесткое основание достаточно больших размеров приспособлено для успешного гашения вибраций даже при полной нагрузке и в режиме непрерывной работы. Эта особенность полезна при проведении фрезерных работ, когда требуется обеспечивать высокое качество при обработке различных поверхностей деталей с требуемой точностью по форме и геометрии.
Рабочий стол 2 предназначен для установки, закрепления и позиционирования заготовки относительно режущего инструмента. Рабочий стол в станке выполняет линейные движения по координатам X и Y . На открытой поверхности рабочего стола расположены Т-образные пазы параллельные координаты X . В передней части стола предусмотрено подключение сжатого воздуха для зажима паллет.
Инструментальный шпиндель 3 расположен в шпиндельной бабке 6 на высокоточных шариковых подшипникам, опоры которых расположены друг от друга на расстоянии, обеспечивающем высокую жесткость шпинделя. Подшипники смазаны консистентной смазкой на длительный период. Защита переднего подшипника основана на использовании «воздушной» заслонки, что является простым и надежным уплотнением подшипника. Зажим режущего инструмента происходит за счет пружины, расположенной в шпинделе, а разжим – от гидравлической системы. При смене инструмента внутренний «крутой» конус обдувается сжатым воздухом. Инструментальный шпиндель обеспечивает работу на большие усилия при фрезеровании и расточках, а также высокие частоты вращения шпинделя при обработке алюминиевых сплавов. Инструментальная шпиндельная головка имеет водяное охлаждение. Охлаждающая жидкость закачивается из резервуара СОЖ. Охлаждение постоянное, но не контролируемое и не регулируемое. Применение активного охлаждения шпинделя положительно сказывается на работе шарикоподшипников, сохраняя при этом высокую термостабильность шпинделя и сохраняя долгий срок службы. Вращение инструментального шпинделя происходит от мотора-шпинделя через ременную зубчатую передачу.
Инструментальный магазин 4, входит в состав автоматической смены инструмента. Устройство смены инструментов выполнено как магазин барабанного типа, который комплектуется инструментами, необходимыми для процесса обработки. Автооператор подает инструмент из магазина в рабочий шпиндель и выгружает из шпинделя в магазин отработанный инструмент. Управление сменой происходит автоматически в общем цикле работы станка. В барабанном магазине инструменты размещаются в гнездах (ячейках) и с помощью пружинного устройства механически поддерживаются в гнезде от выпадения. Стандартная процедура заправки магазина производится вручную, путем установки инструмента в шпиндель станка. Затем из шпинделя автооператором передается инструмент в соответствующую ячейку магазина.
Пневмогидравлический усилитель давления 5 создает высокое давление, необходимого для приведения в действие (разжима инструмента) гидромеханического устройства установки инструмента. Инструментальный шпиндель имеет пассивную систему установки инструмента. Это означает, что инструмент удерживается в шпинделе за счет пружины, а освобождается гидравлически. Пневмогидравлический усилитель расположен над инструментальным шпинделем.
Перемещения на станке (привода подач 8) осуществляются столом по двум координатам (X и Y ) и шпиндельной бабкой 6 вертикально по координате Z . Каждая координата представляет систему, состоящую из высокомоментного электродвигателя, соединительной муфты шариковой винтовой пары. Шариковые ходовые винты, зафиксированные с двух сторон, монтируются с предварительным натягом. Благодаря этому обеспечивается точность движения, что в свою очередь является важным условием достижения высокого качества изготовления изделия на станке. Перемещения исполнительных органов станка (стола, шпиндельной бабки) осуществляются по линейным направляющим (изготовленных из закаленной стали) с шариковыми блоками. Эти решения обладают отличными динамическими свойствами и не требуют больших затрат энергии. Величина и точность перемещения по координатам обеспечивается резольверами, встроенными в двигателях. Сигнал от резольвера передается в систему управления.
Управление станком и ручная наладка отдельных его функций
Описание элементов управления. На рис. 9 показан экран и панель управления станком системы CNC фирмы Heidenhain, где горизонтальные и вертикальные функциональные кнопки запрограммированы фирмой. Остальные кнопки, функциональные назначения которых указаны в подрисуночных описаниях, предназначены для включения соответствующей функции управления.
Рис. 9. Экран и панель управления: 1 – горизонтальная панель функциональных клавиш; 2 – переключение на горизонтальную панель управления; 3 – выбор сектора экрана; 4 – переключение на вертикальную панель управления; 5 – вертикальная панель функциональных кнопок; 6 – клавиша переключения экрана на режимы работы станка или программирования
Практические занятия
Запускаем Pro/ENGINEER двойным нажатием на иконку на рабочем столе.
Задайте рабочую папку. Нажимаем Файл > Задать рабочую папку откроется окно где мы выбираем нужную папку, где будут храниться все модели нашего задания, например c:\users\student\* .
Создайте новую модель с использованием шаблона, предложенного по умолчанию.
· Название модели задайте PLITA_V, затем нажмите ОК .
· Оставьте без изменения выбранный шаблон и щелкните OK .
· Новый файл с названием PLITA_V будет создан.
Если опорные плоскости и система координат в детали не показаны, на главной панели инструментов включите их отображение с помощью
иконок, соответственно Базовые плоскости вкл/выкл и Вкл/выкл системы координат .
Выберите каждый объект в дереве конструирования для подсветки его в рабочем окне.
Плоскости в окне моделирования.
Настройте систему измерения.
В главном меню нажмите Править > Настройка > Единицы . В диалоговом окне Менеджер единиц измерения (рис. 2) обратите внимание на активную систему единиц измерения, если она отличается от стандарта ГОСТа то выберете миллиметр Килограмм Сек и нажмите Задать, в появившемся окне выбираем интерпретировать 1 мм = 1” и нажимаем ОК .
В окне Менеджер единиц измерения нажмите Close (Закрыть ).
Рисунок 2: Окно выбора активной системы единиц измерения.
На главной панели инструментов нажмите Сохранить > ENTER .
Следующим действием мы создадим эскиз для верхней плиты
На панели инструментов нажмите иконку Рисование . В качестве эскизной плоскости укажите опорную плоскость TOP (в дереве конструирования или непосредственно на модели). В диалоговом окне Эскиз нажмите Эскиз . После чего, Вы должны войти в режим эскизирования.
В качестве привязок, если появилось окно Привязки , выберите систему координат PRT_CSYS_DEF. В диалоговом окне привязки нажмите ОК .
На панели инструментов эскиза выберите иконку Окружность . Постройте окружность произвольного радиуса с центром в точке начала координат, дважды нажмите на колесико мыши, выберите появившийся размер двойным нажатием и введите значение 90 мм, нажмите Enter .
Выберите иконку Создать прямоугольник, постройте прямоугольник как показано на рисунке 3 (200Х170) с началом в центре окружности, нарисуйте вторую окружность с центром в вершине прямоугольника.
Выберите иконку Создать линию, постройте четыре касательные к окружностям под углом 45°.
Задайте рабочую директорию c:\users\student\* .
Нажмите Файл > Новый .
Выберите тип Производство и подтип ЧПУ Сборка .
Введите имя PLITA_V и нажмите OK .
В менеджере меню нажмите Настройка > Единицы в появившемся окне выберите пункт Миллиметр.Килограмм.Секунда и нажмите Задать, в появившемся окне выбираем интерпретировать 1 мм = 1” и нажимаем ОК .
В менеджере меню нажмите Модель производства > Собрать > Ссылочная модель .
Выберите PLITA_V.PRT и нажмите Открыть . Появится модель, как показано на следующем рисунке
Ссылочная модель.
Закрепление заготовки. Курсором укажите систему координат сборки, а потом систему координат детали как показано на рисунке. Нажмите , ОК .
: Выбор привязок.
Нажмите Сделано / Возврат .
Создание заготовки.
Нажмите в менеджере меню Модель производства > Создать > Заготовка .
Введите PLITA_V_ZAG и нажмите OK .
Нажмите Твердотельный >Выступ
Нажмите Рисование . Выберите нижнюю плоскость детали и нажмите кнопку «Эскиз». Откроется меню Эскиза, в меню Привязки выберете в качестве привязки систему координат детали.
: Привязки .
Нарисуйте прямоугольник как показано на используя команды , , и нажмите Готово .
: Эскиз заготовки.
В менеджере меню нажмите Сделано .
Введите значение выступа 55мм убедитесь, что вытягивание происходит в тело детали и нажмите
Модель примет вид как показано на рисунке.
: Заготовка.
Рисунок 24: Окно настройки операции.
3.2. Нажмите [Параметры станка] в диалоговом окне Настройка операции.
Появится окно Настройка станка. Заполняем поля имя станка и управление ЧПУ согласно рисунку 25.
Текст готовой программы в СL-коде выглядит следующим образом:
$$* Pro/CLfile Version Wildfire 4.0 - M040
$$-> MFGNO / PLITA_V_MFG
PARTNO / PLITA_V_MFG
$$-> FEATNO / 2437
MACHIN / UNCX01, 1
$$-> CUTCOM_GEOMETRY_TYPE / OUTPUT_ON_CENTER
$$-> CUTTER / 0.472441
$$-> CSYS / 1.0000000000, 0.0000000000, 0.0000000000, 0.0000000000, $
0.0000000000, 1.0000000000, 0.0000000000, 0.0000000000, $
0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 0.0000000000
SPINDL / RPM, 2000.000000, CLW
FEDRAT / 500.000000, IPM
GOTO / -0.3515327633, 2.4880299013, 0.0000000000
CIRCLE / -0.6299212598, 2.7664183978, 0.0000000000, $
GOTO / -0.2362204724, 2.7664183978, 0.0000000000
GOTO / -0.2362204724, 5.1075973502, 0.0000000000
CIRCLE / -0.6299212598, 5.1075973502, 0.0000000000, $
0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 0.3937007874
GOTO / -0.3515327633, 5.3859858467, 0.0000000000
GOTO / -1.4197813323, 6.4542344157, 0.0000000000
CIRCLE / -0.0000000000, 7.8740157480, 0.0000000000, $
GOTO / 1.4197813323, 9.2937970803, 0.0000000000
GOTO / 2.4880299013, 8.2255485113, 0.0000000000
CIRCLE / 2.7664183978, 8.5039370079, 0.0000000000, $
0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 0.3937007874
GOTO / 2.7664183978, 8.1102362205, 0.0000000000
GOTO / 6.6928980436, 8.1102362205, 0.0000000000
CIRCLE / 6.6928980436, 7.8740157480, 0.0000000000, $
GOTO / 6.9291185160, 7.8740157480, 0.0000000000
GOTO / 6.9291185160, -0.0000000000, 0.0000000000
CIRCLE / 6.6928980436, -0.0000000000, 0.0000000000, $
0.0000000000, 0.0000000000, -1.0000000000, 0.2362204724
GOTO / 6.6928980436, -0.2362204724, 0.0000000000
GOTO / 2.7664183978, -0.2362204724, 0.0000000000
CIRCLE / 2.7664183978, -0.6299212598, 0.0000000000, $
0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 0.3937007874
GOTO / 2.4880299013, -0.3515327633, 0.0000000000
GOTO / 1.4197813323, -1.4197813323, 0.0000000000
CIRCLE / 0.0000000000, -0.0000000000, 0.0000000000, $
0.0000000000, 0.0000000000, -1.0000000000, 2.0078740157
GOTO / -1.4197813323, 1.4197813323, 0.0000000000
GOTO / -1.4197813323, 1.4197813323, 3.9370100000
Современное машиностроительное производство трудно представить без станков с числовым программным управлением. Сегодня они широко применяются как на промышленных гигантах, так и на малых предприятиях. Несомненно, что успешное развитие машиностроительной промышленности невозможно без активного использования оборудования с ЧПУ и автоматизации производства.
Увеличение парка станков с ЧПУ приводит к повышению требований к технологической подготовке производства, в том числе к качеству разработки управляющих программ (УП).
Сегодня все основные разработчики САПР в составе своих программных комплексов предлагают модули для разработки УП для станков с ЧПУ. К достоинствам этих модулей можно отнести то, что, будучи интегрированными в системы автоматизированного проектирования и соответственно обеспечивая корректный обмен моделями между конструкторскими и технологическими модулями, они позволяют успешно разрабатывать УП для основных видов металлообрабатывающего оборудования со стандартными технологическими возможностями - для фрезерных, токарных и электроэрозионных станков. Недостатками же многих систем являются необходимость в высокой квалификации технологов для работы в CAM-системе, зачастую неинформативный интерфейс пользователя, необходимость выполнения многочисленных ручных операций, недостаточно развитые функции диагностики программ на предмет выявления ошибок, ограниченные возможности создания УП для наиболее современных или уникальных видов оборудования.
Решить все эти проблемы взялись разработчики специализированного программного обеспечения (ПО). Например, для проверки и оптимизации УП инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР (SOLVER) предлагает применять программный комплекс Vericut фирмы CGTech (США), позволяющий сократить время обработки на 30-50% .
Кроме того, на рынке программных продуктов для производства предлагается ПО для автоматизированной подготовки УП, о котором мы расскажем подробнее.
PartMaker: автоматизированная разработка УП
Для автоматизированной разработки УП для металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ фирма СОЛВЕР предлагает (впервые в России) использовать программный комплекс PartMaker от компании IMCS (США). Наряду с подготовкой УП для традиционной группы металлообрабатывающих станков (токарных, фрезерных и электроэрозионных) это современное и эффективное ПО дает возможность разрабатывать программы для наиболее современного и уникального оборудования, в том числе для станков-автоматов продольного точения (SwissType) и многоцелевых токарно-фрезерных центров.
Модульная структура PartMaker позволяет приобретать лишь то ПО, которое является для предприятия актуальным на данный момент, и дооснащать программный комплекс новыми модулями по мере необходимости. В ПО входят пять основных модулей для разработки УП:
Для станков-автоматов продольного точения - SwissCAM;
Для токарно-фрезерных станков - Turn-Mill;
Для токарных станков Turn;
Для фрезерных станков Mill;
Для электроэрозионных станков - Wire EDM.
Удобный интерфейс пользователя: легкое освоение ПО, быстрая разработка УП
Основным достоинством PartMaker является простота создания и проверки УП. ПО работает под управлением Windows. Для упрощения и ускорения процессов разработки УП используется система графических и текстовых подсказок. Кроме того, в PartMaker применяется база данных обработки, позволяющая накапливать производственный опыт об использовании металлорежущего инструмента, режимах резания, а также о повторяющихся операциях. Все это облегчает освоение ПО и позволяет технологу (а не программисту) быстро пройти обучение и начать разрабатывать качественные программы.
Для программирования в PartMaker применяется современная методика визуального программирования . Детали со сложной обработкой разбиваются на группы плоскостей и поверхностей вращения, а при помощи картинок-подсказок выбирается нужный вид обработки. Стратегия обработки устанавливается пользователем. Например, можно выполнить полный цикл обработки одной поверхности, а затем перейти к обработке другой или же обработать все поверхности одним инструментом, заменить его следующим (согласно разработанной технологии) и снова обработать все поверхности.
Визуализация обработки возможна как на этапах создания технологических переходов, так и у всей программы в целом. Имитация процессов обработки осуществляется на экране компьютера с динамической трехмерной демонстрацией удаления материала. Есть возможность поворота, масштабирования и изменения точки и панорамы наблюдения. При этом можно наблюдать одновременную работу нескольких инструментов, а также процесс передачи детали в противошпиндель. Для заготовки возможно задание режима полупрозрачности, а также создание разреза, позволяющего увидеть процесс обработки внутренних полостей или закрытых зон. При четырехкоординатной обработке можно наблюдать вращение заготовки вокруг инструмента. Для автоматов продольного точения ПО моделирует перемещения прутка внутри направляющей люнетной втулки, позволяя увидеть реальный процесс обработки, происходящий на станке.
В PartMaker есть свой встроенный графический редактор для создания математических моделей обрабатываемых деталей с помощью графических примитивов (точек, линий, дуг, фасок и т.п.). Интерфейс пользователя разработан таким образом, чтобы максимально облегчить и ускорить процесс создания геометрии моделей. Этому способствуют и стандартные команды Windows: «Копировать», «Вырезать», «Вставить» и т.д. Предусмотрена возможность выполнения таких корректирующих операций, как сдвиг и поворот изображения. Кроме того, возможен импорт в PartMaker двумерных моделей в формате DXF и трехмерных моделей из любой системы CAD/CAM, включая Pro/Engineer, AutoCAD, SolidWorks, Unigraphics и др. При необходимости импортированные модели могут быть доработаны технологом, а затем возвращены обратно в систему конструирования.
Разработка УП для механической обработки
Программирование механической обработки в PartMaker ведется по технологическим переходам в зависимости от вида обработки (токарной или фрезерной), в том числе для токарно-фрезерных центров и автоматов продольного точения, и включает следующие возможности:
2-осевое фрезерование с 3-осевым позиционированием инструмента, обработка карманов с любым количеством выступов, с учетом попутного или встречного фрезерования, а также с введением режима коррекции;
Контурное фрезерование;
CAM (англ.Computer-aided manufacturing ) - подготовка технологического процесса производства изделий, ориентированная на использование ЭВМ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами.
Русским аналогом термина является АСТПП - автоматизированная система технологической подготовки производства. Фактически же технологическая подготовка сводится к автоматизации программирования оборудования с числовым программным управлением (2- осевые лазерные станки), (3- и 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ; токарные станки, обрабатывающие центры; автоматы продольного точения и токарно-фрезерной обработки; ювелирная и объёмная гравировка).
CAM системы имеют очень широкое распространение. Примером таких систем могут быть NX CAM, SprutCAM, ADEM.
NX CAM - система автоматизированной разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (числовым программным управлением) от компании Siemens PLM Software.
В зависимости от сложности детали применяется токарная обработка, фрезерная обработка на станках с тремя-пятью управляемыми осями, токарно-фрезерная,электроэрозионная обработка проволокой. Система обладает всеми возможностями для формирования траекторий инструмента для соответствующих типов обработки.
Кроме того, система имеет широкий набор встроенных средств автоматизации - от мастеров и шаблонов до возможностей программирования обработки типовых конструктивных элементов.
Генератор программ ЧПУ включает в себя стратегии обработки, предназначенные для создания программ с минимальным участием инженера.
Концепция мастер-модели является базой, на которой строится распределение данных между модулем проектирования и остальными модулями NX, в том числе и модулями CAM. Ассоциативная связь между исходной параметрической моделью и сформированной траекторией инструмента делает процесс обновления траектории быстрым и лёгким.
Для того чтобы программу можно было запустить на определённом станке, необходимо её преобразовать в машинные коды данного станка. Это делается с помощью постпроцессора. В системе NX существует специальный модуль для настройки постпроцессора для любых управляющих стоек и станков с ЧПУ. Основные настройки выполняются без использования программирования, однако возможно подключение специальных процедур на языке Tcl, что открывает широкие возможности по внесению в постпроцессор любых необходимых уникальных изменений.
NX CAM включает следующие элементы:
Токарная обработка;
3-х координатное фрезерование;
Высокоскоростное фрезерование;
5-координатное фрезерование;
Программирование многофункциональных станков;
Электроэрозионная обработка;
Визуализация процесса обработки;
Автоматизация программирования;
Пополняемая библиотека постпроцессоров;
Управление данными, связанными с обработкой;
Разработка технологических процессов;
Создание цеховой документации;
Управление ресурсами;
Средства обмена данными;
Средства моделирования в среде CAM.
Интерфейс программы NX CAM представлен на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 – Интерфейс программы NX CAM
NX CAM обеспечивает колоссальную гибкость методов обработки и широчайшие возможности программирования для станков с ЧПУ. Система получила широкое распространение на промышленных предприятиях во всем мире .
Другим примером САМ систем является SprutCAM.
SprutCAM -
программное обеспечение для разработки
управляющих программ для оборудования
с ЧПУ.
Система поддерживает разработку УП для
многокоординатного, электроэрозионного и
токарно-фрезерного оборудования с
учетом полной кинематической 3D-модели
всех узлов в том числе.
Программа позволяет создавать 3D-схемы станков и всех его узлов и производить предварительную виртуальную обработку с контролем кинематики и 100 % достоверностью, что позволяет наглядно программировать сложное многкоординатное оборудование. Сейчас для свободного использования доступны более 45 схем различных типов станков.
SprutCAM используется в металло-, дерево-, обрабатывающей промышленности; для электроэрозионной, фрезерной, токарной, токарно-фрезерной, лазерной, плазменной и газовой обработке; при производстве оригинальных изделий, штампов, пресс-форм, прототипов изделий, деталей машин, шаблонов, а также гравировки надписей и изображений.
Перед любым владельцем станка с ЧПУ встает вопрос выбора программного обеспечения. Софт, используемый для подобного технологического оборудования, должен быть многофункциональным и простым в использовании. Желательно приобретать лицензионные программные продукты. В этом случае программы для станков с ЧПУ не будут зависать, что позволит повысить эффективность производственных процессов.
Набор программного обеспечения для станков с ЧПУ
Выбор софта во многом зависит от типа оборудования и тех задач, которые пользователь намерен решить. Однако существуют универсальные программы, которые можно использовать практически для всех видов станков с ЧПУ. Наибольшее распространение получили следующие продукты:
1.
. Этот программный пакет был разработан для моделирования и проектирования изделий, изготавливаемых на станках. Он оснащен функцией автоматического генерирования моделей из плоских рисунков. Пакет программ ArtCAM содержит все необходимые инструменты для дизайна креативных изделий и создания сложных пространственных рельефов.
Стоит отметить, что данный софт позволяет использовать трехмерные шаблоны для создания проектов будущих изделий из простых элементов. Кроме того, программа позволяет пользователю вставлять один рельеф в другой, как в двухмерном рисунке.
2.
Универсальная программа управления LinuxCNC. Функциональным назначением этого софта является управление работой станка с ЧПУ, отладка программы обработки деталей и многое другое.
Подобный программный пакет можно использовать для обрабатывающих центров, фрезерных и токарных станков, а также машин для термической или лазерной резки.
Отличием этого продукта от других программных пакетов является то, что его разработчики частично совместили его с операционной системой. Благодаря этому программу LinuxCNC отличается расширенными функциональными возможностями. Скачать этот продукт можно совершенно бесплатно на сайте разработчика. Она доступна как в виде инсталяционного пакета, так и в виде LifeCD.
Пользовательский интерфейс этого программного обеспечения интуитивно понятный и доступный. Для бесперебойного функционирования софта на жестком диске компьютера должно быть не меньше 4 гигабайтов свободной памяти. Подробное описание программы LinuxCNC можно найти в свободном доступе в интернете.
3.
. У этого программного обеспечения огромная армия поклонников во всех странах мира. Софт используется для управления фрезерными, токарными, гравировальными и другими видами станков с ЧПУ. Этот пакет программ можно установить на любой компьютер с операционной системой Windows. Преимуществом использования данного софта является его доступная стоимость, регулярные обновления, а также наличие русифицированной версии, что облегчает использование продукта оператором, не владеющим английским языком.
4.
Mach4. Это новейшая разработка компании Artsoft. Mach4 считается преемницей популярной программы Mach3. Программа считается одной из самых быстрых. Ее принципиальное отличие от предыдущих версий заключается в наличии интерфейса, который взаимодействует с электроникой. Это новое программное обеспечение может работать с большими по объему файлами в любой операционной системе. Пользователю доступно руководство по использованию программы Mach4 на русском языке.
5.
MeshCAM. Это пакет для создания управляющих программ для станков с ЧПУ на основе трехмерных моделей и векторной графики. Примечательно, что пользователю необязательно обладать богатым опытом CNC-программирования, чтобы освоить этот софт. Достаточно обладать базовыми навыками работы на компьютере, а также точно задавать параметры, по которым будет производиться обработка изделий на станке.
MeshCAM идеально подходит для проектирования двухсторонней обработки любых трехмерных моделей. В этом режиме пользователь сможет быстро обрабатывать на станке объекты любой сложности.
6.
SimplyCam. Это компактная и многофункциональная система для создания, редактирования, сохранения чертежей в формате DXF. Это обеспечение генерирует управляющие программы и G-коды для станков с ЧПУ. Они создаются по растворным рисункам. Пользователь может создать изображение в одной из графических программ своего компьютера, а затем загрузить его в SimplyCam. Программа оптимизирует этот рисунок и переведет его в векторный чертеж. Пользователь также может использовать такую функцию, как ручная векторизация. В этом случае изображение обводится стандартными инструментами, которые используются в AutoCAD. SimplyCam создает траектории обработки изделий на станках с ЧПУ.
7.
CutViewer. Это программа имитирует обработку с удалением материала на двухосевых станках с ЧПУ. С ее помощью пользователь может получить визуализацию обрабатываемых заготовок и деталей. Использование этого софта позволяет повысить производительность технологического процесса, устранить имеющиеся ошибки в программировании, а также сократить временные затраты на проведение отладочных работ. Программа CutViewer совместима с широким спектром современного станочного оборудования. Ее действенные инструменты позволяют обнаружить серьезные ошибки в технологическом процессе и своевременно их устранить.
8.
CadStd. Это простая в использовании чертежная программа. Она используется для создания проектов, схем и графики любой сложности. С помощью расширенного набора инструментов этой программы пользователь может создать любые векторные чертежи, которые могут использоваться для проектирования фрезерной или плазменной обработки на станках с ЧПУ. Созданные DXF-файлы можно впоследствии загрузить в CAM-программы, чтобы генерировать правильные траектории обработки деталей.
