Высокоуровневая автоматизация разработки управляющих программ для станков с ЧПУ на базе NX™ CAM

В современном производстве все большую роль играют различные системы автоматизации. Одной из таких систем являются системы разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ (САМ системы).

В последние годы отмечается рост продаж многоосевых станков, а также многоканальных станков, которые постепенно заменяют простые 2- и 3-осевые станки.

Например, для программирования 2-суппортных токарно-фрезерных станков необходимо не только создать программы для каждого из каналов обработки, но и расставить метки задержки и синхронизации между каналами. Все это требует от технолога дополнительных, достаточно глубоких знаний по программированию сложного оборудования. При этом необходимо обеспечить разработку управляющей программы без ошибок, так как цена ошибки при программировании многоосевых и многоканальных станков очень высока.

Современные САМ-системы должны учитывать повышенные требования к уровню автоматизации программирования станков с ЧПУ. Одной из таких систем является NX™ CAM от компании Siemens PLM Software.

NX™ CAM предоставляет пользователю следующий набор инструментов для автоматизации программирования станков с ЧПУ:

• Обработка на базе элементов;
• Шаблоны обработки;
• Библиотека режимов резания;
• Мастер-процессы обработки;
• Создание собственных операций обработки (User Define Operation);
• Создание собственных методов управления для контурной обработки (User Define Drive Path).

Использование этих инструментов позволяет значительно сократить рутинные действия пользователя, такие как выбор геометрии, задание режимов резания, задание параметров операции и т. д. При этом пользователь имеет возможность уделить больше времени операциям обработки, создание которых на данный момент не автоматизировано.

Рассмотрим каждый инструмент более подробно.

Обработка на базе элементов

Модуль обработки на базе элементов может автоматически распознавать 3D аннотации и/или PMI-данные при назначении технологии обработки. Наиболее важны распознавание полей допусков размеров и параметры чистоты поверхности. Например, для точных отверстий помимо сверления будут автоматически добавлены операции растачивания или развертывания (причем можно настроить предпочтительный тип операции).

Поддерживается 5-осевая позиционная обработка, например, для обработки корпусных деталей с пяти сторон. Также поддерживается 3- и 5-осевая контурная обработка.

Обработка на базе элементов позволяет сократить время программирования до 90%.

Модуль обеспечивает:

• Автоматическое распознавание элементов – отверстий, пазов, карманов и т. д. При этом используется параметрическое распознавание, распознавание по идентификации элементов, распознавание по цвету и атрибутам граней элемента, а также ручное распознавание;
• Создание унифицированных процессов обработки на основе библиотеки правил или наборов шаблонов;
• Учет данных технических условий (PMI) при создании операций;
• Возможность настройки библиотеки базы знаний под условия конкретного производства с использованием приложения «Редактор базы знаний».

Обработка на базе элементов включает следующие операции:

• распознавание элементов обработки,
• создание типовых процессов для обработки элементов,
• автоматическое использование технологических данных, таких как допуск размеров и качество поверхности,
• использование унифицированных методов и ресурсов,
• генерирование траекторий,
• оптимизация траекторий,
• постпроцессирование.

Распознавание элементов обработки

Создание типовых процессов для обработки элементов

При создании операций обработки двух отверстий, показанных на рисунке выше, система распознает заданный допуск и для двух отверстий создает два различных набора операций обработки, как показано на рисунке ниже:

Таким образом, система автоматически выбирает технологию обработки отверстий с учетом допусков.

Кроме этого, система учитывает наличие инструмента в базе данных. Если в базе данных инструмента отсутствует развертка нужного диаметра, система создает операцию расточки, используя в качестве инструмента подходящую расточную головку.

Как видно из этого примера, процесс создания операций обработки значительно упрощается при использовании модуля обработки на базе элементов.

Настройка модуля обработки на базе элементов

1. Анализ деталей и поиск наиболее часто встречающихся типовых элементов;
2. Наполнение базы данных инструментов;
3. Создание таблицы наборов операций для элементов;
4. Обучение системы распознаванию пользовательских типовых элементов;
5. Обучение системы обработке пользовательских типовых элементов.

1. Анализ деталей и поиск наиболее часто встречающихся типовых элементов

Внедрение модуля обработки на базе элементов начинается с анализа типовых деталей. Этот процесс обычно заключается в распознавании типовых элементов, которые входят в стандартную поставку модуля. После этого определяются наиболее часто встречающиеся элементы, и именно для этих элементов нужно настроить процессы обработки, чтобы обеспечить максимальный эффект от внедрения модуля обработки на базе элементов.

На рисунке ниже показан пример распознавания элементов типовой детали.

2. Наполнение базы данных инструментов

Следующий шаг – наполнение базы данных инструментов. На этом шаге необходимо дополнить базу данных инструментов теми инструментами, которые используются на предприятии для обработки типовых элементов, выбранных на предыдущем шаге.

3. Создание таблицы наборов операций для элементов

Для минимизации количества операций необходимо составить таблицу наборов операций. Как правило, для обработки различных типов элементов используется некоторый набор одинаковых операций, например операция центровки при сверлении отверстий.

Таблица наборов операций для элементов

4. Обучение системы распознаванию пользовательских типовых элементов

Для обучения системы распознаванию типовых элементов необходимо вначале создать систему координат элемента, а затем запустить процесс обучения. В меню «Обучение элементам» необходимо выбрать тип элемента, в который будет помещен элемент, правило, которое будет использоваться при распознавании, добавить дополнительные условия соответствия, такие как Аннотации ТУ (Технических условий), имена ребер/граней, атрибуты ребер/граней, цвета граней, и в графическом окне выбрать грани, из которых состоит элемент.

5. Обучение системы обработке пользовательских типовых элементов

Для обучения системы обработке пользовательских типовых элементов необходимо вначале создать набор операций для обработки элемента, а затем запустить процесс обучения. В меню «Обучение операциям» необходимо выбрать класс, в который будет помещен метод обработки, и в графическом окне выбрать элемент, который должен быть обработан выбранными операциями.

Выводы

• поверхностей свободной формы;
• призматических деталей;
• элементов токарной обработки (валов, отверстий, проточек, резьбы);
• электроэрозионных элементов;
• на основе цвета и атрибутов.

При выборе метода обработки NX™ CAM может считывать информацию, заданную как 3D аннотации (PMI) (ТУ), включая значения допусков и шероховатости поверхности, указанные в модели.

Шаблоны обработки

NX™ CAM позволяет использовать заранее определенные процессы на базе правил и устанавливать шаблоны для обработки для сокращения времени программирования. Как правило, такие шаблоны применяются для обработки определенного класса деталей с использованием оптимальных методов и заданных инструментов.

Так как в NX™ CAM в качестве шаблона можно использовать любой файл детали, который имеет настройку обработки, то использование шаблонов становится максимально гибким и не требует для этого специальных настроек системы, за исключением случаев, когда возникает необходимость внести шаблон обработки в постоянный набор наравне со стандартными шаблонами обработки.

Шаблоны являются одним из наиболее эффективных способов стандартизации разработки управляющих программ для станков с ЧПУ в NX™ CAM.

Библиотека режимов резания

NX™ CAM автоматически вводит требуемые значения скоростей резания и подачи согласно выбранному типу операции, выбранному инструменту, обрабатываемому материалу, материалу инструмента, методу резания и параметрам обработки (глубине и ширине резания). Библиотека режимов резания может быть привязана к инструменту (так как большинство производителей инструмента рекомендуют режимы резания в привязке именно к инструменту).

Мастер-процессы обработки

Рассмотрим один из них – «Мастер-процесс обработки пресс-форм по уровням».

После запуска мастер-процесса на экран выводится меню шага «Добро пожаловать».

Для создания мастер-процессов обработки используется инструмент Process Studio.

Использование мастер-процессов NX™ CAM позволяет стандартизировать используемые методы и подходы к разработке управляющих программ для станков с ЧПУ и значительно сократить время их разработки.

Создание собственных операций обработки (User Define Operation)

Для разработки собственных операций обработки доступны следующие языки программирования:

• ANSI C
• C++
• JAVA
• Python
• .NET C#
• .NET VB
• .NET C++

Создание собственных методов управления для контурной обработки (User Define Drive Path)

Итоги

Остались вопросы?

Посетите специальную страницу или напишите эксперту Алексею Гранкину: Alexey.Grankin@softlinegroup.com.