1.4.              Методи підготовки керуючих програм під час обробки деталей

1.4.1.       Ручне програмування

Підготовка керуючої програми (КП) для обробки деталі на верстаті з ЧПК у загальному випадку означає підготовку і нанесення на носій команд програми, які можуть бути автоматично прочитані та виконані системою керування і самим верстатом.

Під час підготовки КП детально вивчають технологічні операції, визначають послідовність переходів і найбільш раціональний режим їх виконання, що забезпечує отримання деталі заданих розмірів за мінімальний машинний час.

Існують такі методи підготовки КП:

1.   ручне програмування, за якого збір, впорядкування інформації і нанесення її на носій програми здійснює технолог-програміст;  

2.  машинне програмування, за якого такі роботи, як: кодування інформації, визначення переміщень інструменту, вибір режимів різання і оптимальної послідовності виконання переходів і ін., виконує ЕОМ;

3.  машинне програмування біля верстата, оснащеного мікропроцесорним ПЧПК (у найбільш доконаному вигляді – це завдання КП з клавіатури ПКЧПК в режимі діалогу, в процесі якого багато питань призначення режимів різання вирішуються МІКРОЕОМ ПЧПК і використовуються типові технологічні цикли, що зберігаються в пам'яті ПЧПК).

Під час ручного програмування за кресленням деталі складають таблицю КП, у яку вносять у тимчасовій послідовності всі робочі рухи верстата, необхідні для обробки деталі. Кожен відрізок КП містить досить багато додаткової інформації (у вигляді команд, характерних для відповідного верстата), що враховує властивості обробляючого матеріалу, розміри і положення інструменту, швидкість різання та ін. Потім отриману КП переносять на носій.

Спочатку розробляють технологічні переходи, вибирають інструменти і їх розташування на револьверних головках, визначають метод кріплення заготовки і режим різання для кожного переходу. Потім визначають траєкторію руху кожного інструменту.

Зазвичай інструкції з ручного програмування мають допоміжні таблиці, що спрощують розрахунок. На рис.1.4 наведена таблиця для розрахунку кінцевих положень різця під час обробки фаски (конуса), якщо радіус закруглення біля вершини різця 1,5 мм.

Описание: C:\Users\PC\Desktop\rus povshuk\2.jpg

Рис. 1.4. Визначення кінцевих положень різця під час обробки фаски (конусу)

 

У зв'язку зі зростаючою складністю верстатів і розвитком обчислювальної техніки створюється велика кількість систем автоматизації підготовки КП на універсальних ЕОМ,  МІКРОЕОМ, персональних комп’ютерах. Для ряду верстатів (токарних, шліфувальних) під час обробки деталей простої конфігурації використовується програмування верстата з мікропроцесорним ПЧПК. У цьому випадку термін "ручне програмування" також передбачає використання елементів автоматизації підготовки КП.

 

1.4.2.       Автоматизація підготовки керуючих програм

Створення системи автоматизації підготовки КП (САП КП) на універсальних ЕОМ зводиться до розробки необхідного для цього програмно-математичного забезпечення. Контроль КП виконуються за допомогою периферійного устаткування, що є на обчислювальному центрі. САП КП створюються також на базі автоматизованого робочого місця (АРМ) і МІКРОЕОМ.

Розрахунок КП на універсальних ЕОМ має велике значення також у зв'язку з постійним швидким розвитком систем автоматичного проектування (САПР). Створюється можливість одночасно з кресленням деталі проектувати технологію виготовлення деталі і отримати КП на носієві програми. Системи автоматичної підготовки програм на ЕОМ можна поділити на два види: універсальні, розраховані на широку групу верстатів, і спеціалізовані, орієнтовані на конкретні умови застосування верстатів (обмеження інструменту, видів обробки і тому подібне). Обидва типи систем знаходяться в безперервному розвитку: нарощуються завдання, що вирішуються під час підготовки КП; удосконалюються вхідні мови. САП все більше зливається із загальною системою технологічної підготовки виробництва. Остання включає розрахунок режимів різання, операційну технологію і розробку технологічного маршруту.

САП, розрахована на певну групу верстатів із ЧПК, повинна бути пристосована до різних модифікацій верстатів усередині цієї групи. Для цього універсальні системи будують з двох основних частин (процесора і процесора поста), зв'язаних між собою проміжною мовою. Процесор — це частина системи, що розв’язує проблемно-орієнтовані завдання, тобто завдання, загальні для всіх верстатів даної групи. Процесором проводяться всі геометричні і більшою чи меншою мірою технологічні розрахунки, вирішуються завдання трансляції початкової інформації, записаної на вхідній мові (на мові ЦОМ). Важливо відзначити, що процесори підвищеного рівня мають бібліотеку з даними про інструмент, про оброблювані матеріали, про верстати і навіть про основні пристосування для затискання деталей і інструменту. Це дозволяє технологові-програмістові скоротити відомості, записуючі в початкові дані.

Процесор поста — це частина системи, що розв’язує  верстатно-орієнтовані завдання, тобто завдання, зв'язані з урахуванням конкретного типу верстата і його системи керування. Процесором поста вирішуються завдання кодування інформації, обліку розташування нульових точок, обліку динамічних характеристик приводів подач і ін. Деякі завдання можуть вирішуватися як у процесорі, так і в процесорі поста, якщо є необхідна бібліотека даних, наприклад вибір застосовуючих на верстаті подач і частот обертання. Доцільно, щоб процесор поста був мінімального об'єму і по можливості простим, а також щоб один процесор міг працювати з десятками процесорів поста.

З метою уніфікації стиковки процесорів поста з процесором і передачею інформації між ними Міжнародним Комітетом Стандартів ІСО була розроблена проміжна мова (CILDATA).

Під час забезпечення виходу з процесора на уніфікованій проміжній мові можлива уніфікація процесорів поста між підприємствами, що експлуатують різні САП.

Мова програмування включає словник із смисловим змістом і правила написання текстів початкових програм. У простому випадку мова програмування може бути набором спеціальних форм і таблиць з правилами заповнення їх рядків і стовпчиків. Для роботи з САП технологові досить ознайомитися з мовою системи.

Власне система програмування є комплексом обчислювальних програм, що знаходяться на машинних носіях інформації ЕОМ. За необхідності введення системи в дію обчислювальні програми заносяться в оперативну пам'ять машини. Здійснюється введення початкових програм на мові програмування, розшифровка їх змісту, виконання необхідних обчислень, кодування результатів розрахунку.

Рівень автоматизації систем програмування визначається співвідношенням між об'ємом інформації, що задається програмістом, і інформацією, закладеною в КП. Спостерігається тенденція до безперервного підвищення автоматизації систем програмування, в яких можна виділити три рівні. На самому нижньому рівні ЕОМ виконує розрахунок на підставі докладних вказівок технолога про всі операції, послідовність і характер переміщення, види інструменту та ін. Напівавтоматичний метод програмування передбачає участь технолога у тих елементах обробки, для яких відсутня формалізація технології обробки, а в решті випадків задаються узагальнені вказівки про обробку зон (нормалізовані схеми обробки), використовуючі інструменти і режими різання. За найбільшого ступеня автоматизації програмування початкова інформація містить тільки дані про остаточну форму деталі і заготовки. Всі необхідні технологічні рішення (послідовність обробки, режими різання, необхідні інструменти з наявного набору, облік собівартості обробки та ін.) виконуються системою програмування ЕОМ із оптимізацією окремих операцій.

Ефективною є підготовка КП на МІКРОЕОМ у поєднанні з планшетним копіювальником АРМ. Координатні дані зчитуються з креслення і автоматично перетворюються ЕОМ у дані для КП.

Планшетний кодувальник працює в двох режимах: 1) фіксація даних під час натиснення кнопки; 2) послідовна вибірка з певним кроком, заданим оператором. У першому випадку автоматично генеруються значення кодів ІСО: G 00, G01 (позиціонування, лінійна інтерполяція) або G02, G03 (кругова інтерполяція, що проходить через три точки).

На базі великих і середніх ЕОМ розроблені ефективні системи автоматизованої підготовки і контролю КП для верстатів із ЧПК.

1.4.3.       Діалогові методи програмування на ПЧПК

Всі мікропроцесорні ПЧПК дозволяють виконати підготовку КП біля верстата з клавіатури пульта. Така можливість у багатьох пристроях поєднується з іншими методами введення КП: переносного носія, електронної пам'яті та ін. Причому введення з клавіатури пульта може бути суміщене з обробкою, тобто верстат у цей час не простоює. Природно, що введення завдання КП з клавіатури пульта верстата застосовується для простих видів обробки. Істотно полегшують цехове програмування діалогові методи введення КП. Під час використання таких методів на екрані дисплея ПЧПК висвічується послідовність питань, на які повинен відповісти оператор натисненням певних буквених або цифрових клавіш. Ці питання можуть також задаватися у вигляді переліку, з якого треба вибрати бажаний варіант.

Діалоги виконуються з текстом, орієнтованим на певну групу верстатів і характерну для цієї групи технологію обробки. Перелік варіантів обробки чи питань, пропонованих діалогом, висвічується на екрані дисплея. При цьому застосовуються два методи звернення до інформації. Згідно першого методу на загальному полі екрану висвічується перелік питань із присвоєнням кожній позиції порядкового номера. Вибір позиції (рядка) виконується натисненням відповідного номеру рядка цифрової клавіши на пульті.

Згідно другого методу поряд із екраном дисплея розміщується ряд кнопок. Напроти цих кнопок відводиться поле дисплея, на якому висвічуються скорочені слова, що позначають варіанти обробки або режими роботи ("меню"). Для вибору треба натиснути кнопку, яка знаходиться напроти слова. Ці кнопки називаються кнопками "Меню" або віртуальними  (перепризначуваними).

Перший метод виконання діалогу має перевагу в частині можливості використання більшого поля дисплея, що дозволяє висвічувати повніший текст питань. Перевагою другого методу є простота введення, обумовлена тим, що кожна кнопка знаходиться напроти питання. Це дозволяє легко виконати різні типи блокування.

Для контролю КП у деяких діалогових системах передбачене викреслювання на дисплеї контуру деталі і траєкторії руху інструменту.

Для задання КП у діалогових системах не вимагається знання умовних зображень і формату кадру. За даними, що вводяться оператором, МІКРО-ЕОМ формує КП у вигляді, необхідному для роботи ПЧПК. Зокрема, може формуватися автоматично програма у вигляді форматів ІСО, у разі потреби вона відображається на дисплеї.

Система "Діалог Ш" підготовки КП для круглошліфувальних верстатів, реалізована в ПЧПК. При цьому "Діалог Ш" забезпечує введення і редагування інформації про геометрію деталі, характеристики матеріалу заготовки, необхідну послідовність виконання технологічних операцій, константи верстата, константи технології. На підставі цих даних система розраховує чи вибирає з констант параметри, що визначають виконання конкретних технологічних переходів, і проводить генерацію КП в коді ІСО. "Діалог Ш" забезпечує зберігання введеної інформації на ЗП ЦМД.

Діалогова система складається з п'яти технологічних форматів: 1) "Бібліотека КП"; 2) "Загальні дані"; 3) "Геометричні дані"; 4) "Послідовність переходів"; 5)"Технологічні дані". Блок-схема зв'язку форматів із вказівкою на кнопки "меню" наведена на рис. 1.5. Окрім цих форматів у системі є допоміжні формати: "Константи верстата" (F6) і "Константи технології" (F7). Ці формати не доступні операторові верстата. Вони використовуються на верстатобудівному заводі під час стиковки з ПЧПК.

КП для круглошліфувальних верстатів виконують у вигляді послідовності технологічних переходів. На кожному переході задаються загальні дані, геометричні дані, технологічні дані. Послідовність технологічних переходів вибирається оператором. КП задається безпосередньо з креслення. При цьому може бути використана технологічна карта.

На основі даних форматів "Геометричні дані" і "Послідовність переходів" автоматично формується "меню" формату "Технологічні дані", яке відповідає вибраному циклу обробки, корекції чи правки. Заповнення формату "Технологічні дані" числовими значеннями технологічних параметрів виконується автоматично, шляхом використання констант, що зберігаються в пам'яті ЕОМ; є можливість редагування цих даних оператором-технологом. Такий спосіб задання КП називають також методом "лоцмана".

Вибране "меню" формату "Технологічні дані" заповнюється числовими даними після натиснення кнопки "меню" "Автоматичний розрахунок". Кожному формату в режимі редагування відповідає фіксований склад "меню".

Формат "Бібліотека КП". ПЧПК дозволяє одночасно звертатися до двох КП. За однією КП може проводитися обробка на верстаті, тоді як інша КП може формуватися і редагуватися. Формат "Бібліотека КП" передбачає відображення на екрані повного списку КП, що зберігаються на ЦМД. "Меню" формату "Бібліотека КП" дозволяє за допомогою функціональних кнопок будь-яку КП із відображеного на екрані списку переводити в ОЗП.

Ідентифікація кожної КП проводиться за номером деталі (креслення) в цифровому вигляді. Вибір відповідного рядка з номером КП (із загального переліку на екрані) проводиться за допомогою курсора у вигляді зірочки (*). Після закінчення перезапису КП (з пам'яті на ЦМД в ОЗП) може бути проведений її перегляд або редагування. Після закінчення редагування натисненням кнопки "Генерація" проводиться формування КП у коді ІСО і включення її в штатну пам'ять на ЦМД.

Завдання інформації на форматах "Загальні дані", "Геометричні дані", що описані нижче, і "Послідовність переходів" проводиться в режимах введення і редагування. Режим введення забезпечує завдання оператором значень параметрів у послідовності, передбаченій в інструкції.

Режим редагування дозволяє оператору вибрати параметр, числове значення якого можна задати або відредагувати.

Формату "Загальні дані" відповідає одне "меню" — твердість матеріалу всієї деталі. Кнопкове "меню" дозволяє вибрати систему вимірювання твердості (HRC; НВ; HV). Під час натиснення однієї з відповідних клавіш у набірному полі на екрані дисплея з'являється напис "ТВЕРДІСТЬ НВ" (HRC або HV). Число набирається за допомогою цифрової клавіатури. Після натиснення клавіші "Кінець введення" інформація з набірного поля переноситься в основне технологічне поле екрану.

Введені дані зберігаються в пам'яті ЕОМ і виводяться на екран у наступному форматі "Геометричні дані". У випадку, якщо твердість будь-якого ступеня виробу відрізняється від загальної твердості деталі, необхідно (за допомогою клавіатури "меню" формату "Геометричні дані") змінити твердість для цього ступеня.

1

Рис. 1.5. Блок-схема зв’язку форматів системи "Діалог Ш": Режими: 1 – введення і редагування КП, 2 -  введення констант, 3 – робота з бібліотекою КП; Кнопки: S18 – змінювання сторінки всередині формату,  S19 – змінювання формату, S36 – кнопка виклику режиму введення і редагування,  S37 – кнопка виклику формату роботи з бібліотекою даних на ЗП ЦМД, S38 – кнопка виклику формату константи

 

Облік твердості матеріалу заготовки здійснюється системою під час вибору режимів обробки, що вказуються у форматі "Технологічні дані". Відповідно до цього алгоритму обробляючі матеріали за твердістю поділяються на три групи: 1) легкошліфовані матеріали (HRC<30) — сталі в стані постачання (відпалені, нормалізовані, покращені); 2) середньошліфовані матеріали (HRC 30—50) – сталі, що пройшли термічну обробку, а також спеціальні сталі; 3) важкошліфовані матеріали (HRC>50) — азотовані і цементовані сталі. Окружна швидкість V обертання обробляючої деталі складає до 60 м/хв. - для легкошліфованих матеріалів, до 45 м/хв. - для середньошліфованих матеріалів і до 30 м/хв - для важко шліфованих. Розраховані по заданій твердості константи швидкості, не враховують фактичного діапазону твердості обробляючого матеріалу, стану шліфувального круга (кола) і його ріжучої здатності, що визначається режимами правки і ступенем затупленості круга. Тому оператор може коректувати величину окружної швидкості.

Формат "Геометричні дані" забезпечує введення і редагування геометричної інформації, необхідної для обробки деталі на верстаті. Вся геометрична інформація береться безпосередньо з креслення деталі. До складу формату входить "меню", що забезпечує введення загальної для циліндра і конуса інформації, а також даних, відповідних циліндровій або конічній поверхні.

Під час натиснення на відповідну функціональну кнопку кнопкового "меню" в набірному полі екрану висвічується найменування і розмірність вибраного параметра (функції). Цифрова інформація набирається на цифровій клавіатурі пульта керування ПЧПК і також висвічується в набірному полі екрану дисплея. Кнопкою "№ СТУП" вводиться номер обробляючого ступеня, до якого відноситься геометрична інформація.

Кнопками "меню" вводяться такі дані: координата Z (мм), діаметр обробляючого ступеня D (мм), допуск на обробку ступеня (мкм), вид поверхні обробляючого ступеня (гладка, переривиста, конус, циліндр), а також твердість ступеня (якщо ця твердість відрізняється від твердості виробу, заданої за допомогою формату "Загальні дані"). Передбачена можливість корекції величини твердості (у HRC, НВ або HV).

Підготовка креслення деталі для введення КП полягає в приведенні основних геометричних розмірів до абсолютного вигляду від єдиної бази відліку і в розкритті допоміжної інформації. Повинні бути наведені абсолютні розміри всіх (у тому числі і необробляючих) ступенів з відліком по координаті Z від лівого торця деталі і з відліком від осі деталі для координати D. На ступені з конусною поверхнею вказуються абсолютна координата торця, правий діаметр конуса і конусність. На кресленні повинні бути також наведені і розкриті числові значення допусків на обробку. Усі (зокрема необробляючі) ступені деталі повинні бути пронумеровані за порядком зліва направо.

На рис. 1.6 представлений формат "Геометричні дані" із заповненою інформацією по обробці конуса. Конусність відображається з додатним (якщо діаметр справа більший за діаметр зліва) або від’ємним (діаметр зліва більший за діаметр справа) знаком.

На рис. 1.7 представлений формат "Послідовність переходів". Цикли обробки можуть відрізнятися за режимом обробки ступеня: чорнове, чистове чи змішане шліфування. За допомогою кнопок "меню" вибираються цикли корекції похибки верстата і правки шліфувального круга: осьова орієнтація, узгодження по ПАК, правка правого торця круга, правка периферії шліфувального круга.

У полі "меню" рис. 1.7 показаний можливий вибір переходів, що є на даній сторінці формату. Щоб вибрати один із них, треба натиснути розташовану поряд кнопку (на рисунку не показана). Номер послідовності, який слід дати цьому переходу, встановлюється курсором. Натиснення кнопки напроти напису "Возв." викликає повернення попереднього формату. У полі коментарів вказано, що переходи вибираються в режимі редагування ("Ред.").

Прийняті скорочення ("ПАК" — прилад активного контролю; "Соглас." — узгодження і ін.) швидко засвоюються оператором.

Описание: C:\Users\PC\Desktop\rus povshuk\___ _____-2.jpg

Описание: C:\Users\PC\Desktop\rus povshuk\___ _____-3.jpg

 

 

 

Рис. 1.6. Формат «Геометричні дані» з заповненою інформацією з обробки конуса (поле «меню» не заповнене)

     Рис.1.7.Формат                  «Послідовність переходів

 

 

 

У верхньому полі екрану дається вказівка з необхідності заповнення рядків ("Выберите параметр").

Вся функціональна і цифрова інформація висвічується у відповідному набірному полі екрану. Для перенесення її в технологічне поле екрану використовується кнопка "Конец набора".

Окремою кнопкою "Обраб" можна відмінити чи призначити виконання переходу обробки ступеня, корекції погрішностей чи правки шліфувального круга. Запис про виконання або невикористання переходу з'являється у відповідному рядку технологічного поля екрану в колонці з найменуванням "Обраб". Якщо в рядку є запис "Нет", то відробіток даного переходу відміняється. Якщо ж у колонці "Обраб." немає ніяких записів (див. рис. 1.7), то перехід, записаний в даному рядку, виконуватиметься.

На екрані формату «технологічні дані» висвічуються довідкові дані: номер КП і обробляючого ступеня (СТ), номер переходу (№), що визначає цикл обробки на даному ступені, вигляд і форма поверхні, геометричні дані Z, D, В, назва циклу обробки. Значення технологічних параметрів, необхідні для даного циклу, висвічуються автоматично на основі масиву констант. Ці ж параметри можуть призначатися і коректуватися оператором у допустимому діапазоні величин.

На рис. 1.8 наведені приклади відображення на екрані технологічних параметрів, отриманих автоматично на основі інформації попередніх форматів.

На основі введеної інформації автоматично формується КП у коді ІСО. Під час виконання представлених у "меню" операцій, пов'язаних із можливістю втрати інформації, а саме: стирання переходу, стирання КП, запис КП, система перепитує оператора про виконувану дію. Наприклад:

Стирання КП – Стирання КП. Ви впевнені?

Стирання переходу — Стирання переходу. Ви впевнені?

 

Описание: C:\Users\PC\Desktop\rus povshuk\___ _____-1.jpg

Рис. 1.8. Формат «Технологічні дані» для обробки ступеню врізанням (а) і обробці в рядок (б)

 

Для запуску операції необхідно провести повторне натиснення вибраної клавіши.

На екрані дисплея висвічуються також відомості про відмови ПЧПК і помилки оператора. Деякі рекомендації оператору-наладчику по усуненню цих дефектів наведені в табл. 1.2 [6].

 

Таблиця 1.2. Помилки оператора і рекомендації оператору-наладчику.

№ з/п

Повідомлення оператору

Рекомендовані дії оператора

1

Носій зіпсований

Перезаписати програму

2

ЗП ЦМД зіпсований

Перезаписати ЗП ЦМД у ПЧПК

3

Носій переповнений

Видалити з носія непотрібні КП

4

Не визначені переходи

Повернутися в задані послідовності технологічних переходів

5

У бібліотеці деталі немає

Перевірити рядок у якому стоїть «*». Якщо в рядку немає номера деталі, то перемістити  «*» до необхідного рядка. Якщо в рядку є номер деталі:

а) видалити КП

б) зробити розмітку і перезапис касети

6

Введення не завершене

а) продовжити введення,

б) повторити натискання клавіші. Раніше введена інформація стирається.

7

Помилка в переходах

а) провести корекцію КП,

б) повторити натискання клавіши «Технологічний перехід не враховується».

8

Введіть константи

Генерація КП неможлива.

а) ввести константи верстата і технології,

б) аналогічно п. 7.б.

9

Виберіть параметр

а) виберіть параметр із «Меню»,

б) натисніть будь-яку режимну клавішу за необхідності.

10

Задайте число виду: ХХХ, ХХ

а) введіть число,

б) у режимі «Редагування» виберіть параметр із «Меню».