Написание технологии и управляющих программ для металлообработки

Изготовление детали на современном оборудовании с ЧПУ условно может быть разделено на два этапа - создание управляющей программы (УП) и её воплощение непосредственно на станке. И если физические возможности пяти координатной обработки определяются типом оборудования и, по большому счёту, не зависят от обслуживающего персонала, то разработка программы управления целиком зависит от профессионализма программиста-технолога.

Процесс разработки технологии обработки, создания и внедрения управляющей программы для станка с ЧПУ можно представить в виде следующих этапов:

• Анализ конструкции детали
• Выбор обрабатывающего оборудования
• Определение схемы базирования заготовки на столе станка
• Порядок обработки
• Выбор металлорежущего инструмента
• Создание управляющей программы
• Наладка станка
• Отработка первой пробной детали
• Проверка первой детали на соответствие техническим требованиям, заданным в техническом задании (конструкторская документация)
• Корректировка и оптимизация (опционально) управляющей программы
• Запуск второй и последующих деталей.

Разработка управляющих программ

Схема работы программистов-технологов, на оборудовании с ЧПУ, носит одинаковый характер: с использованием САМ-системы производится разработка состоящей из отдельных траекторий движения инструмента управляющей программы. Данная программа, в дальнейшем, преобразуется в программный код. Каждая система ЧПУ имеет свои особенности кодировки. Задача программиста, выбрать для каждой детали наиболее эффективные способы и стратегии обработки. К ним относятся, черновые переходы, обеспечивающее удаление большей части материала заготовки, стратегии получистовой обработки и, непосредственно, чистовые переходы. Для каждой стратегии определяются фиксированные параметры обработки, такие как: скорость подачи стола или инструмента, глубина обработки, величина шага обработки, минимальный радиус в углах, частота вращения шпинделя, точность описания криволинейной траектории прямыми перемещениями и различные другие параметры, которые в точности определяют режим работы станка.

Основные положения при создании управляющих программ

Несколько упрощая и акцентируя внимание на создании управляющей программы, можно представить стандартную последовательность программирования станка с ЧПУ в виде следующих этапов:

• разработка собственной (или импорт готовой - что в условиях современного производства встречается чаще) 3D-модели детали;
• построение траектории движения инструмента (отдельно для каждого этапа обработки - чернового, чистового и пр.);
• экспорт управляющей программы с использованием постпроцессора под конкретную модель фрезерного станка.

Как правило, современные CAD/CAМ-приложения для создания УП не привязаны к конкретному оборудованию, т.е. позволяют разрабатывать технологию обработки «в чистом виде». А конкретные особенности кинематики станка будут учтены специальным постпроцессором - при экспорте готовых файлов непосредственно перед загрузкой в ЧПУ.

Постпроцессор - это приложение к CAМ-программе (программный модуль), предназначенный для преобразования траектории обработки, в G-код (управляющую программу) для определенной системы управления (стойки) конкретного станка с ЧПУ. Разрабатывая постпроцессор, мы имеем дело с двумя фундаментальными объектами CAМ систем:

• Траектория - кривая движения кромки центра инструмента, которую инженер-программист рассчитывает в CAМ системе. Траектория состоит из линейных участков и дуг. Набор данных о траектории называется СLDATA(CutterLocation DATA). Такая информация непонятна для станка.
• Управляющая программа - набор данных в заданном формате (на языке конкретного УЧПУ) для управления перемещением рабочих органов станка, а также другими установленными на нем устройствами.

Среди постпроцессоров следует выделить настраиваемые и встроенные. Встроенные обычно создаются производителями контроллеров ЧПУ и обладают надежностью, главный их недостаток - они недостаточно гибки, из-за ограниченности набора параметров настройки. Когда необходима оптимизация УП или нестандартные функции контроллеров, наиболее привлекательны настраиваемые постпроцессоры.

Основное назначение постпроцессора - это перекодирование информации из формата CLDATA непосредственно в управляющую программу станка. Таким образом, постпроцессор - это промежуточное звено между CAМ системой и станком.

Однако, это не означает, что для создания «настоящей» УП под 5-ти координатный станок достаточно на финальном этапе воспользоваться нужным постпроцессором - и ограничиться этим. На сегодняшний момент далеко не все САМ-системы предоставляют средства для действительного программирования одновременной обработки по 5-ти координатам. Ведь эта технология довольно сложна и в обязательном порядке должна предполагать решение таких вопросов как:

• фрезерование по контуру (в том числе сложной формы);
• контроль и поддержание нормали к обрабатываемой поверхности (независимо от наклона фрезы/заготовки);
• дробление и отвод стружки (одинаково эффективно для различного типа материала и вида фрезы - с одной или несколькими спиральными канавками и пр.);
• полный контроль угла наклона инструмента.

Соответственно САМ-система должна в обязательном порядке решать эти и целый ряд других не менее сложных вопросов. Отдельно следует упомянуть обязательное требование компьютерной системы быть способной оптимизировать маршрут движения инструмента по 5-ти координатам, автоматически предлагать (назначать) параметры обработки (скорость, подачу) для конкретного материала и инструмента (в том числе нестандартного), быть совместимой/воспринимать различные форматы импортируемых данных и т.д.

Без соблюдения вышеописанных требований (прежде всего относящихся к САМ-системе), «честная» процедура 5-ти координатной обработки будет затруднительна. А работа дорогостоящего оборудования без использования всех технологических возможностей обернётся потерей времени и средств.