Разработка управляющих программ

Подготовка процесса обработки на станке с ЧПУ начинается задолго до того, как заготовку устанавливают на станок. На первом этапе (рис. 6.5) формируют исходные данные, необходимые для расчета программ, по чертежу детали, заготовки и сведениям о технологии обработки (режимах резания, инструмента, приспособлений и т. д.). Второй этап — подготовка программирующих функций (управляющей программы с использованием специализированных языков), предназначенных для проведения расчета на ЭВМ. Третий этап — расчет УП ]на ЭВМ и ее запись либо в память ЭВМ, либо вывод па перфоленту и печать. Рассчитанная программа траектории движения инструмента вычерчивается на контрольном устройстве

Рис. 6.5. Блок-схема производ­ственного процесса обработки на станках с ЧПУ:

1 — геометрические параметры детали и заготовки; 2 – текущие технологические параметры; 3 – текущий план (число деталей в партии, повторяемость заказов и т п.); 4 – параметры станков и инструмента; 5 – программирующие программы; 6 – планирующие программы; 7 – стандартное матобеспечение(статистические задачи и т.д.) 8 – ЭВМ; 9 — устройства контроля (графопостроитель с ПУ или графический дисплей); 10 — устройство ПУ; 11 – станок; 12 – заготовка; 13 — транспортные устройства и манипуляторы; 14 — магазин инструментов; 15 – обработанная деталь; 16 - измерительная машина дли заготовок; 17 — измерительная машина для деталей

(графопостроителе или дисплее). При сложных деталях проводится также пробная обработка первой детали с проверкой режимов резания.

Текущий контроль заготовок и обработанных деталей выполняется измерительным устройством (машиной), что позволяет выделить систематическую слагающую погрешности и ввести коррекцию.

Согласно ГОСТ 20523—80 управляющая программа — совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки. Она содержит информацию о значениях и скоростях перемещений режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки, указания об изменении частоты вращения шпинделя или режима главного движения инструмента, коррекции, подачи и отключении охлаждающей жидкости и другие команды.

Подготовка УП — одна из составных частей производственного процесса изготовления деталей на станке с ЧПУ.

Под УП следует понимать кодируемую информацию, нанесенную на машинный носитель в последовательности, необходимой для обработки деталей.

Система автоматического программирования (САП) в условиях ГПС является одним из основных методов подготовки УП, однако в некоторых случаях используют и ручной способ подготовки УП, фрагменты которой могут быть вынесены в комплект программ для ЭВМ или отдельных станков.

Область применения САП определяется конструктивно-технологическими признаками детали и технологической группой станков с позиционными контурными СЧПУ.

Уровень автоматизации САП характеризуется задачами подготовки УП, решаемыми поэтапно на ЭВМ (табл. 6.1). 6.1. Этапы и уровни автоматизации САП

Номер этапа	Задачи подготовки УП	Уровни автоматизации
первый	второй	третий	четвертый
I	Разделение операции на установы и позиции	-	-	-	+
Выбор метода крепления заготовки	-	-	-	+
Подготовка операционной карты	-	-	-	+
II	Определение последовательности переходов	-	-	-	+
Выбор инструмента	-	-	-	+
Разделение переходов на элементарные движения	-	-	+	+
Расчет режимов резания	-	-	+	+
Подготовка карт наладки станка и инструмента	-	-	+	+
III	Определение настроечных размеров детали	-	-	+	+
Пересчет размеров в координаты опорных точек	-	-	+	+
Разделение проходов на ходы и шаги	-	-	+	+
Расчет координат опорных точек траектории	-	+	+	+
Преобразовании систем координат	-	+	+	+
IV	Формирование элементарных перемещений	-	+	+	+
Определение технологических команд	-	+	+	+
Пересчет размера перемещений в дискреты	-	+	+	+
Кодирование УП	+	+	+	+
Запись УП на программоноситель	+	+	+	+
Запись УП на программоноситель	+	+	+	+
Распечатка текста УП	+	+	+	+
V	Контроль программоносителя	+	+	+	+
Контроль траектории инструмента	+	+	+	+
Редактирование УП	-	+	+	+

Задачи при подготовке УП для технологических групп станков с ЧПУ распределяются на следующие уровни автоматизации: первый соответствует ручной подготовке УП на перфоленте с использованием УПДЛ; второй — низкий, предусматривает обработку на ЭВМ подробных указаний технолога-программиста о составе УП; третий — средний, реализует на ЭВМ обобщенные инструкции технолога отдельных переходов; четвертый — высокий, ЭВМ полностью разрабатывает операционный технологический процесс.

По назначению САП можно разделить на специализированные, универсальные и комплексные.

Специализированные САП разрабатывают для обработки деталей различных классов, участков ГАУ; универсальные САП — для подготовки УП обработки различных деталей на станках с ЧПУ отдельных технологических групп. Комплексные САП объединяют функции специализированных и универсальных.

Автоматизированную подготовку УП можно проводить в различных режимах в зависимости от организации рабо­ты ЭВМ, состава внешних устройств и возможностей кон­кретной САП.

Затраты времени при ручном и автоматизированном методах подготовки УП приведены на рисунке 6.6.

Функциональная особенность УП зависит от общей структуры СЧПУ, имеющей определенный иерархический уровень, определяющийся степенью детализации системы.

Во всех случаях подготовленные и отредактированные УП для оборудования участка хранятся в памяти ЭВМ, управляющей группой УЧПУ,

6.3.1. Особенности разработки операций для станков с ЧПУ

Несмотря на разнообразие форм деталей, можно установить типовую последовательность переходов обработки; предварительная (черновая) обработка основных участков; обработка дополнительных участков детали (торцы, пазы, канавки, фаски и т. п.); окончательная (чистовая) обработка основных участков поверхности.

Для станков с программным управлением можно разрабатывать операции по единичным циклам.

Существует несколько видов одиночных циклов обработки: типовые, постоянные и гибкие.

Рис. 6.6. Затраты времени при ручном и автоматизированном методах подготовки УП

Рис. 6.7. Схемы обработки плоскостей

Типовые циклы предназначены для различных вариантов обработки. Плоская обработка предполагает рабочие ходы в плоскости, параллельной одной из трех координатных плоскостей (X, Y, Z). Объемная обработка ведется одновременно по двум, трем и более координатам. Типовые схемы обработки в плоскости показаны на рисунке 6.7. Открытые плоскости по опорным точкам обрабатывают в прямом и обратном направлениях (рис. 6.7, а); при черновом фрезеровании и спусками в прямом направлении по схеме «петля» (рис. 6.7, б); для обработки полуоткрытых

Рис. 6.8. Двух- (а) и четырехполюсная (б) спирали

Рис. 6.9. Зоны обработки участков заготовки: 1... 4 – зоны соответственно открытая, полуоткрытая, закрытая, контурная

плоскостей по схеме «лента» (рис. 6.7, б, в); для обработки закрытой плоскости по схеме «виток» (рис. 6.7, г). Расстояние между проходами принимают равным 0,6...0,8 d _фр (d _фр – диаметр фрезы).

При линейно-круговой интерполяции закрытую плоскость обрабатывают по спирали (рис. 6.8), образованной сопряженными дугами окружностей. Данная спираль так же, как и архимедова, удовлетворяет условию непрерывности первой производной. Спирали из сопряженных дуг окружностей строят в два и четыре полюса, включая участок 1 — 2 ввода фрезы в предварительно подготовленное отверстие.

Детали типа «тела вращения» обрабатывают на токарных станках с ЧПУ, устанавливая последовательность проходов и зон обработки, которые делятся на зону выборки массивов материала и зоны контурной обработки (рис. 6.9). Варианты токарной обработки ступенчатых поверхностей и сверления ступенчатых отверстий показаны на рисунке 6.10.

Технологические переходы отверстий обрабатывают по типовым схемам, определяющим отдельные коды для построения участков траектории инструмента и технологические команды. Траектория инструмента в пределах перехода состоит из участков рабочего и вспомогательного ходов (подвод и быстрый отвод сверла, участок резания).

Рис. 6.10. Варианты токарной обработки ступенчатых поверхностей и сверления ступенчатых отверстий:

а — ступенчатая обработка резцами зон 1 2. 3; б — ступенчатая обработка резцами зон 1 2. 3, 4, 5. 6; - ступенчатое сверление с последовательным углублением отверстия: г — ступенчатое сверление с последовательным рассверливанием отверстия

При программировании выбирают недоход — общий для всех переходов обработки группы отверстий и для каждого I -го перехода циклов при различных вариантах обработки.

Постоянные (автоматические) циклы — это небольшая жесткая программа, не подлежащая изменению.

Гибкие циклы сделаны как подпрограммы, которые можно менять при программировании.

Постоянные циклы и подпрограммы можно повторять в любом месте программы и тем самым упрощать программирование обработки деталей, имеющих несколько одинаковых элементов.

Все многообразие элементов деталей, обрабатываемых фрезерованием, можно разделить на две группы: элементы, поверхности которых обрабатывают фрезой вдоль контура, и элементы, для получения поверхности которых необходима многопроходная обработка заготовки.

В зависимости от числа координат, одновременно управляемых, различают плоскую и объемную обработки контуров и поверхностей.

Типовые последовательности ходов и технологических команд реализуются в стандартных циклах и подпрограммах.