Автоматизированная разработка управляющих программ для учпу
На любом УЧПУ можно выполнить ввод управляющей программы непосредственно с клавиатуры. Однако такая программа возможно будет содержать большое количество ошибок. Поэтому все современные ЧПУ имеют программное обеспечение, позволяющее выполнять автоматизированную разработку управляющих программ. В старой литературе применяются термины "цикловая система" и "инструментальная система". В цикловых системах осуществлялась разработка таких операций, как сверление, а в инструментальных – программирование контурной обработки, т.е. обработку заданного в программе контура детали. Современные УЧПУ сочетают в себе как возможности цикловых систем, так и инструментальных.
Если рассмотреть процесс сверления отверстия можно заметить, что он состоит из последовательных типовых перемещений.
В качестве примера рассмотрим цикл многопроходного сверления с удалением стружки (рис.63).
Рисунок 63 – Цикл глубокого сверления
P0 – точка подвода инструмента. В эту точку инструмент движется на ускоренном перемещении, а после нее на рабочей подаче. Указывается в абсолютных размерах с учетом знака.
P1 – конечная точка. Инструмент достигает ее на рабочей подаче, после чего производится отвод в режиме ускоренного перемещения.
P2 – координата точки отвода по оси Z. Указывается в абсолютных размерах с учетом знака. По умолчанию параметр принимается равным P0.
P3 – время выдержки инструмента в конечной точке каждого прохода, программируется аналогично функции G4. По умолчанию – без паузы.
P4 – глубина первого прохода. Указывается относительно точки подвода. По умолчанию 1мм.
Р5 – глубина последующих проходов. Указывается в приращениях. По умолчанию 1мм.
P6 – время выдержки инструмента после выведения из зоны сверления после каждого из проходов. По умолчанию – без паузы.
P7 – величина рабочей подачи. По умолчанию действует установленная
ранее.
P8 – выдержка инструмента в точке P1.
Вызов функции для формирования отверстия, представленного на рисунке в общем виде, будет выглядеть так (не меняем величину подачи, не указываем параметры стружкодробления, пауза 100мс в конце последнего прохода, без пауз в середине цикла):
(P0, P1, P2,, P4, P5,,, 0.1); чистовое сверление
Кроме рассмотренного примера существует такие циклы обработки, как: однопроходное сверление, зенкерование, нарезание различных резьб, обработка пазов, карманов, сложных профилей, плоскостей.
Технологическая задача чпу
Существуют две совершенно разные задачи, входящие в технологическую задачу: для черновой и для чистовой обработки.
Технологическая задача чистовой обработки
При решении геометрической задачи инструмент перемешается по траектории, в точности соответствующей геометрии, заданной в программе (геометрии обрабатываемой детали). Однако такое перемещение, как правило, не может обеспечить обработку детали с заданной точностью, т.к. в процессе обработки приходится учитывать факторы, влияющие на точность:
Неточность установки заготовки на столе станка (погрешность базирования).
Погрешность приводов подач, связанная с конструктивными особенностями станка.
Погрешность, связанная с износом инструмента в процессе обработки.
Погрешность, вызванная влиянием дестабилизирующих факторов в процессе обработки: нагрев детали, вибрации рабочих органов станка, деформации под действием сил резания.
Первые три фактора рассматриваются как статические, а четвертый как динамический.
Как известно, перемещения режущего инструмента, заложенные в УП, заданы в системе координат заготовки и привязаны к ее началу координат. Чтобы станок мог обработать деталь по УП, оператор перед обработкой детали по УП должен ввести в УЧПУ, где в системе координат станка находится заготовка, т.е. привязывает начало координат заготовки к системе координат станка. Естественно, что реальное местоположение заготовки может быть смещено относительно предполагаемого. Определение реального местоположения заготовки выполняется с помощью специальных измерительных датчиков. Датчик устанавливается вместо режущего инструмента. Оператор подводит датчик к заготовке с заданных сторон, момент касания фиксируется системой автоматически, вследствие чего УЧПУ определяет истинные координаты месторасположения заготовки, которые автоматически заносятся в память УЧПУ и учитываются затем при отработке УП.
Наиболее известными и широко распространенными измерительными датчиками являются датчики RENISHAW. Фирма RENISHAW является ведущим разработчиком и производителем измерительных систем для станков с ЧПУ.
Просмотр видеоролика «RENISHAW работа»
Датчик RENISHAW – тензометрический. Он установлен на оправке, точно так же, как и обычный режущий инструмент, и помещается в магазин инструментов. Автооператор осуществляет установку датчика в шпиндель и замену его на режущий инструмент, после того, как все измерения будут выполнены.
Датчик RENISHAW имеет очень чувствительный элемент. К датчику прикрепляется шток на основе углеродного волокна. Малейшие деформации штока воспринимаются чувствительным элементом. Датчик RENISHAW фиксирует касания с точностью до 0,3мкм, если перемещение осуществляется в плоскости XY, и 1 мкм, если датчик перемещается в 3-х мерном пространстве X,Y,Z. Поскольку датчик устанавливается непосредственно в шпиндель, он не должен иметь никаких проводов. Передача сигналов измерения выполняется через инфракрасный порт и передается в УЧПУ.
Если станок работает в составе автоматического участка, и заготовка устанавливается автоматически, то измерение места ее положения выполняется с помощью специальных измерительных циклов, которые предусматриваются в управляющей программе. Данные об измерениях автоматически заносятся в УЧПУ.
Просмотр видеороликов «RENISHAW обмер детали» и «RENISHAW обмер 2»
При отработке управляющей программы, происходит коррекция системы координат заготовки по данным измерений и соответственное изменение перемещений инструмента.
Вторую составляющую погрешности обработки, связанную с погрешностями станка, и обусловленную люфтом и зоной нечувствительности в приводах подачи, теоретически просчитать невозможно. Но ее также можно вычислить с помощью измерений. Поскольку погрешность станка изменяется достаточно медленно, можно считать, что в течение обработки партии деталей она будет неизменной. Чтобы определить эти погрешности, выполняют обработку первой детали партии по образцовой управляющей программе, после чего осуществляют обмер готовой детали с помощью датчиков RENISHAW, результаты измерений запоминают в памяти УЧПУ, вычисляют погрешности станка и заносят их в таблицу параметров. Вторая и последующие детали уже будут обрабатываться с учетом вычисленных погрешностей станка.
Третья составляющая погрешности, обусловленная износом инструмента, также может быть учтена с помощью измерений. Некоторые детали могут обрабатываться десятки часов, при этом многократно меняется инструмент и производится периодическое измерение износа инструмента. Это так же может выполняться с помощью датчиков касания. По данным циклам измерения вносятся периодическое изменения в обрабатывающую программу.
Кроме того, фирмой RENISHAW выпускаются датчики на основе лазерного сканирования инструмента. Такие датчики осуществляют непрерывное сканирование инструмента в процессе обработки и могут обнаружить момент, когда инструмент входит из строя.
Динамическая настройка точности. С помощью датчиков температуры, установленных на станке, определяется температура детали. На основе полученных данных рассчитывается изменение размеров обрабатываемой детали.
С помощью датчиков вибрации контролируется вибрация станка (т.е. правильное назначение режимов резания, надежность закрепления заготовки и инструмента). При отделочной обработке (например, при финишном шлифовании) исполнение программы периодически прерывается, вместо режущего инструмента устанавливаются датчики касания (в частности, RENISHAW) и производится измерение детали.
По результатам данных измерений принимается решение о возможном прекращении обработки.