Сравнительный анализ особенностей проектирования управляющих программ для различных систем ЧПУ

числовой программный обеспечение фрезерование

Основная часть

Технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ) все шире применяется в производстве изделий энергетического машиностроения. Процесс подготовки управляющих программ (УП) является наиболее ответственным этапом технологической подготовки производства с применением программно-управляемых станков [1]. Ограниченность финансовых ресурсов на модернизацию производства предприятий машиностроительного комплекса часто заставляет последних более эффективно задействовать внутренние резервы при изготовлении деталей различной конфигурации [2,3]. Одним из направлений повышения эффективности технологической подготовки производства является сокращение времени на проектирование УП для станков с ЧПУ и обеспечения их гибкости и быстрой корректируемости без повышения риска возникновения брака.

Ранее в статье [4] были рассмотрены возможности системы FMS-3000(3200) по проектированию модальных и специализированных параметрических циклов с помощью системных, глобальных и локальных параметров и переменных. Программное обеспечение системы FMS, как известно, реализовано на базе ядра жесткого реального времени с использованием библиотеки RT-Kernel [5]. Открытая архитектура ядра дает возможность для постоянного обновления и развития математического обеспечения системы FMS [4,6].

Далее указанные возможности проиллюстрированы конкретными примерами из производственной практики, проанализированы варианты УП в разных устройствах ЧПУ, обеспечивающие одинаковое качество обработки изделий. Сравнивались общее количество кадров программы (длина УП), сложность ее корректировки при обработке однотипных элементов с различными размерами.

В качестве первого примера рассмотрена одноинструментальная обработка 14 пазов в плите-основании (рис.1). Геометрия пазов однотипна, но размеры и пространственная конфигурация различаются.

Рисунок 1 Плита-основание

Устройство ЧПУ 2С42-65. Для обработки на данной стойке потребуется относительно длинная программа (на один паз требуется четыре кадра) с четырьмя подпрограммами (с каждой из сторон используется своя подпрограмма), какая-либо параметризация в УП не предусмотрена [7]:

Длина УП для обработки 14 пазов составила 88 кадров.

Устройство ЧПУ FANUC (HAAS) [8]. УП состоит из основной программы и трех локальных подпрограмм: одна корневая (для возможности использования зеркальной обработки), и две - обрабатывающие. Текст основной программы небольшой, но в корневой подпрограмме потребуется прописать обработку 7 пазов (половина от 14), и на каждый паз требуется 4 кадра:

Общая длина УП для обработки 14 пазов равна 54 кадрам.

Устройство ЧПУ Sinumeric-825.Структура УП такая же, как и на стойках FANUC или HAAS:

Общая длина программы для обработки 14 пазов составит 54 кадра. Заметим, что подпрограммы должны быть созданы как отдельные файлы, что значительно увеличивает количество файлов в архиве.

При составлении УП на трех вышеуказанных устройствах ЧПУ есть один общий существенный недостаток - при смене инструмента может потребоваться корректировка текста УП сразу в двух или более подпрограммах.

Устройство ЧПУ FMS-3000(3200). Вместо составления на каждое изделие подпрограмм возможно применение модального цикла G71 для обработки пазов с возможностью поворота оси обработки. Применение данного обрабатывающего цикла приводит к параметризации программы и, как следствие, к общему сокращению длины УП:

N1 G0 G54 X500 Y-120 Z160

N2 S2000 M3

N3 G71 E1 L54 S28 R12.5 U0 Z-50 V2 Q50 F200 (шапка цикла, E1 - вариант исполнения цикла, длина паза L = 54 мм, ширина паза S = 28 мм, угол поворота плоскости обработки А = 0^о - по умолчанию, радиус инструмента R = 12,5 мм, начальный уровень обработки U = 0, глубина фрезерования Z = 50 мм, съем за один проход V = 2 мм, подъем на безопасную высоту для перехода на следующий паз Q = 50 мм, подача F = 200 мм/мин)

N4 Y0

N5 Y120

N6 X320 Y300 G71 A90 L80 S40 (корректировка шапки цикла, для этой и всех последующих точек угол поворота плоскости обработки А = 90⁰, длина паза L = 80 мм, ширина паза S = 40 мм)

N7 X160

N8 X-160

N9 X-320

N10 X-500 Y120 G71 A180 L54 S28

N11 Y0

N12 Y-160

N13 X-320 Y-300 G71 A270 L80 S40

N14 X-160

N15 X160

N16 X320

N17 G80

N18 G0 Z200

N19 M30

Таким образом, для обработки 14 пазов требуется 19 кадров - это самая короткая программа фрезерования пазов из всех рассмотренных выше устройств ЧПУ.

Еще один пример - многослойное фрезерование в трубной доске 192 отверстий, расположенных как показано на рис. 2.

Рисунок 2 Расположение отверстий в трубной доске

Для краткости даны фрагменты УП только для чернового фрезерования, что не меняет принципиальной оценки по длине УП для разных вариантов обработки.

Устройство ЧПУ 2С42-65. Приведены фрагмент текста основной части программы обработки для одного отверстия и одной подпрограммы:

Длина УП для обработки 192 отверстий составит 777 кадров.

В случае нехватки времени для завершения УП необходимо зафиксировать номер кадра, на котором прервана обработка. Но при аварийном прерывании УП сделать это удается далеко не всегда. В этом случае последующее возобновление обработки может потребовать внесения изменений в УП, что нежелательно.

Устройство ЧПУ FANUC (HAAS). УП состоит из основной программы с двумя локальными подпрограммами (корневой и обрабатывающей) и примерно в два раза короче, чем для УЧПУ 2С42-65:

Длина полной программы в данном случае составит 396 кадров. Однако не каждая версия системы ЧПУ FANUC позволяет запустить УП с произвольно выбранного отверстия и начать обработку с требуемой глубины.

Устройство ЧПУ Sinumeric-825 [9]. Станочник получает два файла: основную программу и подпрограмму геометрии расположения отверстий. В результате длина основной части УП резко сокращается.

Длина УП составила 207 кадров. Здесь пуск программы с произвольно выбранного кадра не представляет труда, но:

- под каждое изделие требуется хранить в отдельных файлах все требуемые подпрограммы, что приводит к увеличению библиотеки;

- начать обработку с любой глубины в случае прерывания многослойной обработки сможет далеко не каждый оператор, т.к. найти требуемую информацию затруднительно [10].

Устройство ЧПУ FMS-3000(3200). Вместо подпрограмм под каждое изделие возможно применение модальных циклов для обработки отверстий G70 или G72 по стандартным алгоритмам:

N1 G0 G54 X 180 Y-415.68 Z120

N2 S120 M3

N3 G72 E1 D27 R10 B20 U0 Z-14.6 V5 Q50 F50 (шапка цикла, E1 - вариант исполнения цикла, диаметр дна отверстия D = 27 мм, радиус инструмента R = 10 мм, угол конусности отверстия B = 20^о, начальный уровень обработки U = 0, глубина фрезерования Z = 14.6 мм, съем за один проход V = 5 мм, подъем на безопасную высоту для перехода на следующий паз Q = 50 мм, подача F = 50 мм/мин), далее следует перечисление 191 точки, где повторяется цикл

N117 G80

N118 G0 Z200

N119 М30

Длина программы составит всего 198 кадров.

В системе ЧПУ FMS-3000(3200) предлагается использовать специализированный цикл для обработки трубных досок G754, что многократно сокращает текст УП:

G54 S120 M3

G754 E1 B960 M90 L60 H51.96 (шапка цикла, E1 - вариант исполнения цикла, В960 - внешний диаметр поля для расположения отверстий, М90 - внутренний диаметр поля для расположения отверстий, L60 - межосевое расстояние для отверстий по горизонтали, H51.96 - межосевое расстояние для отверстий по вертикали)

G72 E1 D27 R10 B20 U0 Z-14.6 V5 Q50 F50

G0 Z200 M5

M30

Для обработки 192 отверстий требуется всего 5 кадров программы, и при этом количество обрабатываемых отверстий не влияет на длину программы. Программа для сверления данной трубной доски, написанная в том же ключе, также будет очень компактной:

G54 S120 M3

G750 E1 B960 M90 L60 H51.96

G83 Z-25 U0 V3 W0.5 I50 F30

G0 Z200 M5

M30

Таким образом, из всех рассмотренных устройств ЧПУ усовершенствованная система FMS-3000 (3200) предоставляет наиболее широкие возможности для программирования станочных УП оптимальной длины без потери качества обработки изделий. Применение специализированных модальных циклов в устройства ЧПУ FMS-3000(3200) резко повышает эффективность программно управляемой станочной обработки.

Литература

1. Серебреницкий П.П., Схиртладзе А.Г. Программирование автоматизированного оборудования / Под ред. Ю.С. Соломенцева. М.: Высшая школа, 2003. 592 с.

2. Варфоломеев А.А., Овдиенко М.В., Мецлер А.А., Томилин С.А. Оптимизация конструкции и технологии изготовления отбойника молотковой дробилки // Инженерный вестник Дона. 2016. № 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2016/3493.

3. Овдиенко М.В., Мецлер А.А., Томилин С.А., Арсентьева Е.С. Оптимизация конструкции и технологии изготовления лопастного вала горизонтального смесителя СГ-2 // Инженерный вестник Дона. 2017. № 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2017/4021.

4. Кудриков Ю.Н., Казеннов Ю.Н., Томилин С.А., Ольховская Р.А. Расширение программного обеспечения станков с ЧПУ на операциях фрезерования при изготовлении изделий атомного машиностроения // Глобальная ядерная безопасность. 2014. № 3 (13). С. 45 - 52.

5. Устройство ЧПУ: FMS 3000: руководство оператора. Нижний Новгород: ООО «Модмаш Софт», 2011. 64 с.

6. G-код. Основы CNC (ЧПУ) программирования. URL: cncexpert.ru/CNC-milling/CNC-programming.php.

7. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник. Л.: Машиностроение. Ленинградское отд-ние, 1990. 588 с.

8. Mill Series Training Manual: Haas CNC Mill Programming. USA, Minnesota, Minneapolis. Haas factory Qutlet, 2015. Rev2/2015. 113 p.

9. EMCO WinNC Sinumerik 810D/840D Milling: Software Description: Software version from 21.00. F-5400 Hallein-Taxach. EMCO Maier Ges.m.b.H, 2007. Edition G2007-06. 283 p.

10. Ловыгин А.А., Васильев А.В., Кривцов С.Ю. Современные станки с ЧПУ и CAD/CAM системы. М.: Эльф ИПР, 2006. 286 с.

Размещено на Allbest.ru