Способы и технические средства подготовки управляющих программ

                                     Содержание

 

Введение …………………………….…………………………………………..3

Способы и технические  средства подготовки управляющих                                программ………………………………………………………………………...6

Составление управляющих  программ в цехе………………………………...8

Составление управляющих программ в специализированном подразделении  по программированию …………………………….…………………………10

Составление управляющих программ в конструкторско-технологическом подразделении………………………………………………………….12

Процедура ручного составления  управляющих программ……………….13

 Системы  автоматизации программирования (САП)……………………….15

Литература…………………………………………..…………………………20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                Введение

     История развития технических средств автоматизации а также сформировавшаяся структура определяющаяся их назначением. Средства формирования, передачи, первичной обработки и автоматического извлечения информации на автоматизированном производстве. Контроль, регулирование и управление при автоматизации производства.                                   .     К средствам формирования и первичной обработки информации относятся клавишные устройства для нанесения данных на носители информации механическим (перфорированием) или магнитным способами; накопленная информация передаётся на последующую обработку или воспроизведение. Из клавишных устройств, перфорирующих или магнитных блоков и трансмиттеров составляются регистраторы производства локального и системного назначения, которые формируют первичную информацию в цехах, на складах и в других местах автоматизированного производства.       Для автоматического извлечения информации служат датчики (первичные преобразователи). Они представляют собой весьма разнообразные по принципам действия устройства, воспринимающие изменения контролируемых параметров технологических процессов. Современная измерительная техника может непосредственно оценивать более 300 различных физических, химических и других величин, но этого для автоматизации ряда новых областей человеческой деятельности бывает недостаточно. Экономически целесообразное расширение номенклатуры датчиков в автоматизированном производстве достигается унификацией чувствительных элементов. Чувствительные элементы, реагирующие на давление, силу, вес, скорость, ускорение, звук, свет, тепловое и радиоактивное излучения, применяются в датчиках для контроля загрузки оборудования и его рабочих режимов, качества обработки, учёта выпуска изделий, контроля за их перемещениями на конвейерах, запасами и расходом материалов, заготовок, инструмента и др. Выходные сигналы всех этих датчиков преобразуются в стандартные электрические или пневматические сигналы, которые передаются другими устройствами.                                      В состав устройств для передачи информации входят преобразователи сигналов в удобные для транслирования виды энергии, аппаратура телемеханики для передачи сигналов по каналам связи на большие расстояния, коммутаторы для распределения сигналов по местам обработки или представления информации. Этими устройствами связываются все периферийные источники информации (клавишные устройства, датчики) с центральной частью системы управления.

 К устройствам для  логической и математической  обработки информации относятся  функциональные преобразователи,  изменяющие характер, форму или  сочетание сигналов информации, а также устройства для переработки  информации по заданным алгоритмам (в т. ч. вычислительные машины) с целью осуществления законов  и режимов управления (регулирования).

 Вычислительные машины  для связи с другими частями  системы управления снабжаются  устройствами ввода и вывода  информации, а также запоминающими  устройствами для временного  хранения исходных данных, промежуточных  и конечных результатов вычислений  и др.

     Устройства для представления информации показывают человеку-оператору состояние процессов производства и фиксируют его важнейшие параметры. Такими устройствами служат сигнальные табло, мнемонические схемы с наглядными символами на щитах или пультах управления, вторичные стрелочные и цифровые показывающие и регистрирующие приборы, электроннолучевые трубки, алфавитные и цифровые печатные машинки.Устройства выработки управляющих воздействий преобразуют слабые сигналы информации в более мощные энергетические импульсы требуемой формы, необходимые для приведения в действие исполнительных устройств защиты, регулирования или управления.

   Обеспечение высокого качества изделий связано с автоматизацией контроля на всех основных этапах производства. Субъективные оценки со стороны человека заменяются объективными показателями автоматических измерительных постов, связанных с центральными пунктами, где определяется источник брака и откуда направляются команды для предотвращения отклонений за пределы допусков. Особое значение для автоматизации производства приобретает автоматический контроль с применением ЭВМ на производствах радиотехнических и радиоэлектронных изделий вследствие их массовости и значительного количества контролируемых параметров.

 Исполнительные устройства  состоят из пусковой аппаратуры, исполнительных гидравлических, пневматических  или электрических механизмов (сервомоторов) и регулирующих органов, воздействующих  непосредственно на автоматизируемый  процесс. Важно, чтобы их работа  не вызывала излишних потерь  энергии и снижения кпд процесса. Так, например, дросселирование, которым обычно пользуются для регулирования потоков пара и жидкостей, основанное на увеличении гидравлического сопротивления в трубопроводах, заменяют воздействием на потокообразующие машины или иными, более совершенными способами изменения скорости потоков без потерь напора. Большое значение имеет экономичное и надёжное регулирование электропривода переменного тока, применение безредукторных электрических исполнительных механизмов, бесконтактной пускорегулирующей аппаратуры для управления электродвигателями.

      В состав автоматизированного производства входят пневматические, гидравлические и электрические приборы и устройства. Наибольшей универсальностью отличаются электрические устройства, предназначенные для получения, передачи и воспроизведения информации.

 

 Способы и  технические средства подготовки управляющих                               программ

Технологический процесс  обработки детали и управляющие  программы для станков с ЧПУ  по ее изготовлению разрабатываются  на основе разнообразной информации, которая подготавливается различными подразделениями предприятия. Современный  уровень развития техники позволяет  осуществлять так называемый сквозной процесс, при котором автоматизированы и компьютеризированы все этапы  работы по созданию изделия – от  разработки до изготовления. На рис. 1изображена упрощенная схема такого процесса. 

 

 

Рисунок 1. Схема сквозного проектирования и изготовления изделий на производстве, оснащенном станками с ЧПУ


 

В условиях современного производства подготовка управляющих программ осуществляется разными способами с помощью  различных технических средств. Выбор определяется конкретными  условиями производства, в первую очередь моделями станков и систем ЧПУ, финансовыми возможностями  предприятия, уровнем квалификации специалистов и т.п.

В зависимости от перечисленных  факторов возможны три различных  организационных уровня, на которых  осуществляется разработка управляющих  программ:

  • уровень производственного цеха;
  • уровень специализированного подразделения по программированию;
  • уровень конструкторско-технологического подразделения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Составление управляющих программ в цехе

Составление управляющих программ в цехе производится, как правило, вручную для конкретной модели станка, оснащенном конкретной системой ЧПУ. При  ручном способе подготовки все необходимые  для составления программы вычисления выполняются в основном вручную  или с помощью калькуляторов. Затем на основе произведенных вычислений вручную или на каком-либо печатающем устройстве составляется управляющая  программа в специальных кодах  на языке системы ЧПУ станка. После  чего текст управляющей программы  с помощью специальной техники  переносится на программоноситель, а с него - в систему ЧПУ станка. 

В последнее время, благодаря быстрому развитию техники с ЧПУ, при ручном способе программирования в цехе широко используется ввод программы  в систему ЧПУ непосредственно  с пульта станка, используя для  этого имеющиеся на нем клавиатуру и дисплей. Возможности современных  пультов с ЧПУ позволяют выполнять  на них не только ручной ввод текста управляющей программы, но и предварительную  графическую имитацию обработки  по составленной программе, а также  коррекцию введенной программы.

Ввод программы с пульта станка имеет один принципиальный недостаток – при вводе текста новой программы  неизбежно происходит значительный простой дорогостоящего станка.

Как правило, программирование в цехе используется в относительно небольших  фирмах, имеющих несколько станков  с ЧПУ, в которых специалист по технологии и программированию не может  иметь  постоянной, полноценной загрузки. В этом случае целесообразней привлекать оператора станка для выполнения всего многообразия задач, связанных  с обслуживанием станков с  ЧПУ: не только снимать и устанавливать  заготовки и следить за обработкой, но и вводить управляющую программу  в ЧПУ, проверять и оптимизировать ее.  

Программирование в цехе имеет  определенные положительные и отрицательные  стороны. Оно не требует больших  затрат на организацию работы и позволяет  оперативно вносить изменения в  уже существующие программы. Однако чтобы оно было эффективным, необходимо выполнить ряд условий:

  • управляющая программа должна иметь небольшой объем и не требовать при ее составлении громоздких и сложных вычислений;
  • ассортимент обрабатываемых на станках с ЧПУ изделий не должен быть большим и не должен часто меняться;
  • оператор станков с ЧПУ не должен одновременно обслуживать много станков;
  • оператор станков с ЧПУ должен иметь высокую квалификацию, позволяющую выполнять не только простые операции по обслуживанию станка, но и функции технолога-программиста.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        Составление управляющих программ

в специализированном подразделении  по программированию

Подготовка программ силами специализированных подразделений характерна для относительно крупных производственных фирм, оснащенных разнообразным оборудованием с  ЧПУ и имеющих стабильные заказы. В этом случае для фирмы экономически нецелесообразно производить составление  программы в цехе непосредственно  у станков, так как это приводит к значительным потерям машинного  времени. Гораздо более выгодным является организация отдельного подразделения, выполняющего исключительно расчеты  и составление управляющих программ, благодаря чему постоянно создаются  условия для максимальной загрузки станков с ЧПУ и бесперебойного изготовления на них изделий.

Если подразделение располагает  программистами высокой квалификации, изготавливаемые изделия не отличаются высокой сложностью, и смена номенклатуры изделий происходит редко, то для  составления эффективных управляющих  программ, как правило, вполне достаточно ручного способа программирования. Если одно из перечисленных условий  не соблюдается, то для успешной работы в современных условиях необходимо использовать автоматизированные способы  подготовки программ.

Существует несколько уровней  автоматизации программирования для  ЧПУ:

  • первый уровень – расчет на компьютерах геометрических координат характерных точек траектории, по которым режущий инструмент перемещается в процессе обработки;
  • второй уровень – расчет на компьютерах управляющей программы по выполнению одним инструментом отдельного перехода технологической операции и составление  текста программы на этот переход в кодах конкретной системы ЧПУ;
  • третий уровень - расчет на компьютерах управляющей программы на операционный технологический процесс и составление  текста программы в кодах конкретной системы ЧПУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             Составление управляющих программ

 в конструкторско-технологическом  подразделении

Благодаря интенсивной компьютеризации  производства появилась возможность  проводить подготовку управляющих  программ силами сотрудников конструкторско-технологических  подразделений. Эта работа выполняется  с помощью CAD/CAM-систем, которые позволяют организовать на одном компьютере универсальное рабочее место и выполнять на нем весь комплекс работ: от разработки изделия до разработки управляющих программ для его изготовления на станках с ЧПУ.

Использование CAD/CAM-систем  при составлении управляющих программ в работе конструкторов и технологов:

  • позволяет использовать геометрическую модель изготавливаемого изделия для составления в интерактивном диалоговом режиме операционного технологического процесса ее обработки;
  • избавляет от необходимости выполнять математические вычисления траекторий перемещений режущего инструмента при обработке на станках с ЧПУ;
  • позволяет составить управляющую программу в специальных кодах для различных систем ЧПУ, задавая исходные технологические параметры в словесной форме с использованием общетехнических терминов;
  • позволяет выполнить графическую имитацию обработки изделия по составленной управляющей программе и внести, при необходимости, корректировки в программу;
  • позволяет получить большую часть необходимой для документооборота технологической документации.

В большинстве случаев применение CAD/CAM-систем позволяет объединить труд представителей нескольких специальностей в лице одного специалиста – конструктора-технолога-программиста. Исключение составляют лишь программы обработки особо сложных деталей, разработка которых требует специфических знаний по технологии и математике.

 

 

 

Процедура ручного составления  управляющих программ

Ручной способ подготовки управляющих  программ применяется, как правило, в двух случаях:

  • при изготовлении технологичных и несложных по конструкции изделий, когда трудоемкость подготовки управляющей программы вручную соизмерима с трудоемкостью подготовки исходных данных для автоматизированного программирования;
  • когда на предприятии отсутствуют технические средства по автоматизированной подготовке управляющих программ.

Для выполнения ручного программирования необходимо иметь:

  • чертеж детали с техническими требованиями на ее изготовление;
  • руководство по эксплуатации станка с ЧПУ, на котором будет выполняться обработка;
  • инструкцию по программированию для системы ЧПУ данного станка;
  • сведения об имеющемся режущем инструменте с указанием настроечных размеров;
  • нормативы режимов резания.

Результатом ручного программирования является текстовая или табличная  запись управляющей программы, которая  затем либо набирается непосредственно  на пульте станка, либо наносится с  помощью специальной техники  на программоноситель, с которого загружается в систему ЧПУ станка.

Ручная подготовка управляющей  программы организационно представляет собой достаточно сложный процесс, в котором собственно составление  текста управляющей программы является лишь одним из нескольких взаимосвязанных этапов. На рис.2 изображена структурная схема организационного процесса ручного составления управляющей программы, характерного для стабильно работающего предприятия.

Рисунок 2. Структурная схема ручного составления управляющей программы


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 Системы автоматизации программирования (САП)

 

Составной частью процесса технологической подготовки производства является программирование работы оборудования с ЧПУ, которое может выполняться как в ручном режиме, так и с применением средств автоматизации.

“Ручное” программирование состоит в том, что технолог по заданному операционному технологическому процессу рассчитываем траекторию перемещения инструмента, назначаем необходимые технологические команды (подачу, охлаждение, смену инструмента и т.д.). При этом требуется детальная проработка технологического процесса, когда определяются не только отдельные рабочие ходы, но и производится расчленение каждого из них на шаги, представляющие собой перемещения инструмента вдоль определенного геометрического элемента поверхности детали (цилиндр, конус, дуга и др.). Шагами могут быть и отдельные участки поверхности, обрабатываемые  с резными режимами резания.

Результатом программирования является управляющая программа (УП), которая представляет собой совокупность команд на языке программирования и  определяет алгоритм функционирования станка по обработке конкретной заготовки.

При автоматизированном программировании в идеальном случае все задачи ручного программирования должны решаться на ЭВМ.

Оператор, управляющий станком  с ЧПУ, обычно не принимает непосредственного  участия в формировании детали, точность получаемых размеров и качество обработки  обеспечивается УП и точностью станка.

“Автоматизированное” программирование заключается в том, что ряд задач выполняется с помощью  системы автоматизации программирования (САП). САП – это комплекс технических, программных, языковых и информационных средств, осуществляющих преобразование данных чертежа и технологии в коды устройства для управления оборудованием с ЧПУ. Они обычно организованы по структуре: входной язык, процессор, промежуточный язык, постпроцессор.

Структуру САП можно представить  себе в виде, рис. 3.

Рисунок 3. Структурная схема  САП 

Входной язык САП- это проблемно ориентированный язык, для описания исходных данных о детали и технологическом процессе ее обработки на оборудовании с ЧПУ, служит для ввода исходной информации в процессор.

Процессор САП - программное изделие для решения геометрических и технологических задач, и для управления процессом обработки данных на ЭВМ.

Промежуточный язык - внутренний программно-ориентированный язык, служащий для представления данных, передаваемых от процессора к постпроцессору.

В литературе промежуточный  язык называют CL DATA (Cutter Location Data-данные о перемещении инструмента).

Постпроцессор САП - программное изделие, для адаптации УП к конкретному оборудованию с ЧПУ.

САП классифицируется по нескольким критериям, рис. 3.2:


а) по числу управляющих координат

б) по уровню принимаемых решений

в) по уровню

специализации

г) по форме представления исходных  данных

д) по режиму работы


                                                 Рис. 3.2. Критерии классификации САП

 

а). Двух-координатные САП готовят УП для токарных, электроэрозионных, газо-резательных и др. станков. Движение инструмента происходит в одной из координатных плоскостей.

2.5-координатные САП готовят УП для токарных, фрезерных, сверлильных и др. станков, при этом одновременное перемещение только по двум координатам.

Трех-координатные САП готовят УП для обработки произвольной поверхности второго порядка. Многокоординатные САП могут также обеспечивать угловые перемещения вокруг одной из координатных осей.

Примеры САП: 2,5коорд.: ЕСПС-ТАУ, САП-СМ, ТЕХТРАН, АДАРТ (США), NELAPT(Англ.), AutoText(ГДР), IFAPT(Франц), Гарт (Яп).

3- коорд.: MODAPT (Итал), PROMO (Франц).

Многокоорд.: АРТ(США-Automatically Programmed Tools).

б). К технологическим задачам, решаемым автоматизированно или нет, относятся такие, как типовые технологические циклы течения, сверления, нарезания резьбы, фрезерования кругового и прямоугольного, фрезерования пазов и карманов, разбиения припусков на проходы, расчет режимов резания и др.

в). универсальные САП – это системы широкого назначения. Например: АРТ-позволяет программировать обработку конусов, цилиндров, эллипсоидов, сфер, и др.

Специализированные САП - для подготовки УП по видам обработки (токарной, фрезерной, сверлильно-расточной, и др.).

Последние годы развития САП  идет по пути создания специализированных систем с высоким уровнем автоматизации  решения технологических задач.

Пример.            EXAPT(ФРГ), состоит из трех подсистем:     

EXAPT-MO1 - ядро системы;

EXAPT-MO2 - для токарных станков;

EXAPT-MO3 –сверл., фрез., ОЦ.

Подсистема EXAPT-MO2 включает следующие этапы:

                         -описание геометрии детали;

                         -описание технологических переходов;

                         -описание процесса обработки;

При этом автоматизировано решение задач:

-разбиение на проходы;

-расчет режимов резания;

-построение траектории  движения инструмента при черновой. и чистой обработке;

- контроль на наличие  столкновений.

В настоящее время выпускаются  системами ЧПУ типа CNC со встроенными САП программаторами. Они поздравляют оперативно подготавливать УП (разрабатывать, отлаживать и редактировать) во время обработки другой установки. Это сокращает простой оборудования.

г). Большинство САП имеют свободную форму представления исходных данных на входном языке, в том числе – геометрическая модель.

При табличной форме технолог заполняет специальные бланки в  виде таблиц.

Представление в форме  «меню» это свойство интерактивных  САП, когда с экрана дисплея запрашивается  требуемая информация и по выбору пользователя она вводится в систему.

д). Первые САП работали в пакетном режиме, когда данные, подготовленные технологом, вводились в ЭВМ и преобразовывались в УП для станка. В случае ошибок - процедура повторялась.

  

                                          Литература

 

1. Валиков А.Н. Технология XSLT. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 544 с

2. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Концепция числового программного управления мехатронными системами: реализация диагностической задачи управления - Мехатроника №3 2001 с. 2-6

3. Харченко А.О. Станки  с ЧПУ и оборудование гибких  производственных систем: Учебное  пособие для студентов вузов.  – К.: ИД «Профессионал», 2004. –  304 с.

4. Шохрин А.В., Абзаев Р.С., Кузьминых Т.В., Потягайло О.Н., Платонов А.И. Исследование физических явлений процесса резания на основе применения компьютерного центра диагностики. Будущее машиностроения России. Сборник трудов всероссийской конференции молодых учёных и специалистов. 25-27 ноября.

2008г.- МГТУ имени Н.Э.  Баумана. М 2008 г.

5. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник в 3-х т. Т. 3: Проектирование станочных систем /Под общей ред. А.С. Проникова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана; Изд-во МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.

Интернет ресурсы:

http:// www.cftech.ru

http://www. bibt.ru

http://xmlhack.ru

http://web.envos.com.ua

 


Способы и технические средства подготовки управляющих программ