Статьи о станках


Технология машиностроения

Передача УП на станок с ЧПУ

Итак, программа обработки готова После постпроцессирования CAD/САМ система открывает файл УП в специальном редакторе или в стандартном "Блокноте" операционной системы Windows. Многие системы поставляются со специальными редакторами УП, которые являются простым и \ добным инструментом для правки и передачи программ на станок.
В большинстве случаев связь осуществляется в соответствии со оандартом RS-232. При этом СОМ-порт персонального компьютера соединяется кабелем со специальным разъемом на корпусе станка или панели УЧПУ. Для передачи данных необходимо, чтобы УЧПУ станка и коммуникационная программа были синхронизированы. Это достигается соответствующей настройкой параметров СЧПУ и коммуникационной программы. Например, если значение для стоповых битов (stop bits) системы ЧПУ станка равно двум, то такое же значение должно находится и в соответствующем параметре коммуникационной программы.
После настройки основных параметров УП можно передать на станок. Вам придется переключить систему ЧПУ станка в режим приема/передачи данных, нажать на панели УЧПУ клавишу "Прием данных", а в коммуникационной программе выбрать пункт меню "Передать". Для передачи данных со станка на ПК нужно действовать наоборот. Сначала переключаем СЧПУ станка в режим приема/передачи данных, затем в коммуникационной программе выбираем пункт меню "Принять" и нажимает клавишу на панели УЧПУ станка "Передать данные". Внимательно читайте документацию к станку - в ней вы обязательно найдете информацию о настраиваемых параметрах для приема и передачи данных, а так же последовательность действий при работе с внешними устройствами хранения информации.
Для передачи УП, размер которых превышает размер свободной памяти СЧПУ, используется режим DNC В этом режиме программа обработки не записывается в память системы ЧПУ, а выполняется прямо с компьютера. Система ЧПУ имеет (или создает в памяти) специальный программный буфер, в который приходит часть программы. Как только этот буфер заполняется, система посылает сигнал на компьютер, чтобы тот прекра-
тил передавать данные. В это время СЧПУ станка выполняет кадры УП, находящиеся в буфере. Когда буфер освобождается, система ЧПУ посылает новый сигнал на ПК, который разрешает дальнейшую передачу данных. Этот процесс продолжается до полного выполнения УП. Для работы в режиме DNC необходимо, чтобы СЧПУ станка было соответствующим образом подготовлено производителем, а на персональном компьютере находилась коммуникационная программа с поддержкой этого режима.
Наиболее продвинутые системы позволяют передавать данные по локальной сети, а не по RS-232. В этом случае пользователь прямо с ПК может "видеть" содержимое памяти станка. А прием и передача данных осуществляется привычным для Windows способом - перетаскиванием файлов из одной папки в другую, что очень удобно.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.29. На многих заводах до сих пор программы загружают в станок с ЧПУ при помощи перфоленты.
Рассмотренный способ передачи данных не является единственным. Многие отечественные предприятия до сих пор используют перфораторы в качестве основного прибора для загрузки программ обработки. Некоторые станки с ЧПУ снабжены встроенным дисководом или умеют читать информацию с флэш-карт.
Ассоциативность
Ассоциативность CAD/САМ системы заключается в ее способности связать геометрию с траекторией обработки, инструментом, материалом, параметрами и сформировать завершенную операцию Если какая-либо часть операции изменяется, то ее другие части остаются нетронутыми и могут быть
использованы для дальнейших расчетов и создания обновленной операции. Ассоциативность предоставляет технологу-программисту небывалые возможности по отладке технологии обработки и защищает его от утомительного исправления своих ошибок. Изменяя параметры операции, можно следить, как меняется траектория и машинное время обработки, и в результате выбрать наилучший вариант. Как правило, такая ассоциативность действует в пределах только одной CAD/САМ системы.
Пятикоординашос фрезерование и ЗБ-коррекция
В последнее время наблюдается значительный интерес к многоосевой обработке Это вызвано, с одной стороны, повышением спроса на изготовление деталей сложной формы, с другой стороны, снижением стоимости 5-ти координатных станков с ЧПУ и развитием математического аппарата CAD/САМ систем.
Традиционной областью применения этой технологии является авиационная промышленность, где 5-ти координатные обрабатывающие центры сл\ жат для механической обработки турбинных лопаток, лопастей и других деталей сложной формы. Постепенно эта прогрессивная технология внедряется в обычное производство для изготовления инструмента и пресс-форм.
При 5-ти координатном фрезеровании инструмент может обрабатывать поверхность детали торцевой или боковой частью. При такой обработке обычно используют концевые сферические фрезы, поэтому, в первом случае контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью будет точечным, а в во втором - линейным.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.30. Для расчета траекторий 5-ти координатной обработки используются CAD/CAM системы.
Существует два вида 5-ти координатной обработки: одновременная (непрерывная) и обработка с индексированием. В первом случае в каждом кадре УП действительно находится пять адресов осевого перемещения, например: X, Y, Z, А, В. Во втором случае, нельзя говорить об одновременном перемещении по всем пяти осям - в каждом кадре обычно содержатся только три координаты. Остальные адреса стоят отдельно и используются как вспомогательные - для поворота инструмента или детали в определенное положение и дальнейшей 3-х координатной обработки.
Управляющие программы для многоосевой обработки создаются исключительно при помощи CAD/САМ систем. Зачастую технологу-программисту приходится строить дополнительные направляющие поверхности и ограничивать угол наклона режущего инструмента. Для получения корректной программы требуется тщательная настройка постпроцессора, создание которого может обойтись предприятию довольно дорого.
Теперь поговорим о ЗО-коррекции. Этот термин часто используется, когда речь заходит о технологии объемной обработки. При обычном плоском фрезеровании существует возможность выполнить коррекцию на радиус инструмента слева или справа от запрограммированного контура при помощи кодов G41 и G42. А как поступить в случае объемной поверхностной обработки, например при изготовлении матриц и пуансонов?
Когда производится обработка плоского контура, корректирующее смещение указывается справа или слева, то есть, по нормали к обрабатываемой поверхности в точке контакта с инструментом. При использовании 3D-коррекции - ситуация аналогичная, просто необходимо знать вектор ориентации инструмента и вектор нормали поверхности в точке контакта с инструментом. Исходя из взаимного положения этих векторов и корректирующего значения, система ЧПУ рассчитывает пространственное смещение режущего инструмента с сохранением его ориентации и заданной точки контакта.
Если система ЧПУ на вашем станке поддерживает ЗИ-коррекцию инструмента, то оператор может влиять на размеры деталей со сложной геометрией, изменяя значение радиуса инструмента как "в плюс", так и "в минус". Однако, в этом случае, САМ система и СЧПУ станка, скорее всего, не смогут контролировать возможные столкновения и ошибки позиционирования.
Высокоскоростная обработка (ВСО)
Теория использования высоких режимов резания при механической обработке металлов возникла давно. Однако только сейчас, с появлением самых современных станков с ЧПУ, частота вращения шпинделя у которых достигает 60000 об/мин., а скорость рабочей подачи переваливает за 5000 мм/мин, из области научных предположений мы переходим к реальному производству.
Экспериментально установлено, что при увеличении скорости резания температура в зоне резания постепенно возрастает и достигает некоторого максимального значения. При дальнейшем увеличении скорости резания происходит некоторое падение температуры и крутящий момент, необходимый для выполнения резания, тоже снижается. Это означает, что существует некоторая область сверхвысоких скоростей обработки, в которой процесс резания происходит спокойно и режущий инструмент не подвергается катастрофическим нагрузкам. В настоящее время для каждого обрабатываемого материала и инструмента эта область определяется только опытным путем.
Работа в условиях ВСО имеет ряд нюансов и предъявляет особые требования к оборудованию, инструменту и управляющей программе.
При работе в таком режиме, во-первых, станок должен иметь частоту вращения шпинделя не менее 15000 об./мин. и подачу не менее 2500 мм/мин., во-вторых, он должен успевать за программой, то есть быстро ускорять и замедлять рабочую подачу. Желательно, чтобы станок обладал высокой жесткостью и имел эффективные средства для удаления стружки.
Режущий инструмент является главным "ограничителем" скорости обработки. Как правило, режущая часть инструмента для ВСО имеет специальное износостойкое покрытие. Уделите особое внимание патрону, так как малейшая погрешность установки вызывает биение, особо опасное на таких скоростях вращения шпинделя. Вылет инструмента должен быть минимальным.
Теперь поговорим об особенностях программирования. В случае ВСО, глубина и шаг обработки гораздо меньшие, чем при обычном фрезеровании. Траектория перемещения должна быть плавной, без резких смен направления и скорости подачи. Часто линейные перемещения заменяют на петлеобразные, используют трохоидальную траекторию. Врезание инструмента в металл должно проходить по спирали или под небольшим углом, но никак не вертикально. Конечно же, все это делается для поддержания неизменных условий резания, уменьшения нагрузки на инструмент и исключения его поломки.
Так как УП для ВСО содержит очень много перемещений, то ее размер может превышать размер обычной программы обработки в десятки или сотни раз. Система ЧПУ станка должна успевать отрабатывать кадры и иметь достаточно большой программный буфер для подготовки к последующим перемещениям. Если система не имеет значительного объема памяти для хранения программ, то не обойтись без DNC режима. При этом предъявляются особые требования по скорости и надежности к персональному компьютеру, коммуникационному программному обеспечению и линии связи.
Не стоит увлекаться методом ВСО для обработки всей детали целиком. В большинстве случаев, черновую обработку можно выполнить на обычных режимах "грубым" инструментом. Серьезная САМ система обязательно должна иметь инструменты дообработки, средства определения излишков материала и возможность сравнить результаты обработки с исходной моделью. Используя различные программные фильтры и оптимизаторы, произво дящие анализ перемещений в УП. можно значительно сократить размер программы, сделать ее наиболее подходящей для метода ВСО.
Каковы преимущества от использования ВСО? Меньший шаг и глубина фрезерования в сочетании с большими значениями рабочей подачи и оборотов шпинделя при чистовой обработке существенно повышают качество поверхности и значительно сокращают машинное время. Это позволяет избежать ручной доводки, например при изготовлении пресс-форм. При ВСО можно использовать инструмент меньшего размера и фрезеровать такие мелкие детали и острые углы, которые в другом случае пришлось бы получать электроэрозионной обработкой.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 12.31. Трохоидальная траектория состоит из множества "петелек".
Что касается черновой обработки, то положительный эффект от В СО не так очевиден и проявляется лишь при обработке деталей небольшого размера или высокой твердости и при достаточной загрузке станка.
Требования к современной САМ системе
Сегодня на рынке CAD/САМ представлен не один десяток систем, отличающихся возможностями, интерфейсом и стоимостью. Как сделать правильный выбор и приобрести систему, которая бы полностью устраивала технолога и позволяла бы максимально автоматизировать процесс создания УП? Есть ряд параметров, по которым можно составить первоначальное мнение о САМ системе.
Первое что бросается в глаза при знакомстве с системой - ее интерфейс, то есть совокупность меню, пиктограмм и окон. Главное требование к интерфейсу - это удобство и эффективность работы. Подавляющее большинство современных САМ систем имеет привычный Windows интерфейс, позволяющий сформировать удобную для пользователя атмосферу. Что же касается наглядности и графического оформления - то это дело вкуса. Обратите внимание на язык интерфейса. Если вы не владеете иностранным языком. то предпочтительнее, чтобы все меню были представлены на русском языке.
САМ система не должна ограничивать технолога выбором только стандартного инструмента. Функция поддержки оригинального (пользовательского) инструмент а позволит вам спроектировать инструмент любой формы прямо в системе и правильно рассчитать траекторию его перемещения. Поверьте, рано или поздно эта функция обязательно понадобится.
Вряд ли вам понравится, если вы обнаружите зарезы на детали после черновой или чистовой обработки. Хорошая САМ система обязана иметь механизм, обеспечивающий предотвращение зарезов и столкновений инструмента с заготовкой и элементами крепежа.
Если траектории перемещения инструмента рассчитываются с учетом заданной заготовки произвольной формы, то это говорит о высокой эффективности созданных системой операций. Другими словами - система должна "видеть" заготовку. Преимущество этой функции проявляется при работе с заготовками в виде отливок и штамповок. Когда система не имеет этой функции, то она производит расчет траекторий на основе цилиндра или параллелепипеда. Полученная траектория окажется неоптимальной, в ней может присутствовать довольно большое количество холостых перемещений.
Способность системы "помнить", сколько материала было снято в предыдущих операциях, говорит об "интеллектуальном" потенциале системы. Функция дообработкн позволяет автоматически находить недоработанные области и гарантирует получение максимально эффективных траекторий.
К верификатору САМ системы нужно отнестись очень внимательно. Во-первых, система должна обеспечивать возможность импорта трехмерной модели заготовки из CAD модуля и верификацию этой модели. Во-вторых, верификатор должен уметь вращать заготовку, динамически масштабировать и перемещать по экрану. В-третьих, при верификации система должна отмечать цветом места зарезов и столкновений инструмента с заготовкой.
Верификаторы большинства современных CAD/CAM систем имеют несколько режимов работы и множество полезных настроек. Режим верификатора "Turbo" используется для работы со сложными заготовками и большими траекториями, если ожидаемое время процесса верификации слишком велико. При работе в режиме Turbo верификатор производит расчеты и показывает только конечный результат - модель обработанной детали.
Графическое качество процесса верификации сильно зависит от производительности компьютера и от соответствующих настроек верификатора. Как правило, между качеством и скоростью существует прямая зависимость -чем выше качество верификации, тем медленнее она производится.
Обычно верификаторы позволяют осуществлять визуальную проверку 3-х осевой обработки.

Обсудить вопрос в студенческом форуме

 

Сайт содержит информацию о учебном заведении и студенческой общине и не является официальным