Автоматизация технологической подготовки и программирования для станков с ЧПУ

Анализ технологических задач, возникающих в многономенклатурном производстве, показывает, что при их решении значительная часть времени (более 20%) затрачивается на поиск необходимой информации о выборе заготовки, оборудования, инструмента, режимов резания и др. Эта часть работ, выполняемых при технологической подготовке производства, может быть полностью автоматизирована.

Другим фактором, способствующим развитию систем автоматизации технологической подготовки производства, является возможность повышения качества получаемых при этом проектных решений, т. е. получение более совершенных технологических маршрутов, оптимизированных режимов резания, технически обоснованных норм времени, повышение уровня унификации и нормализации и, следовательно, снижение затрат на их внедрение.

Таким образом, автоматизированные системы технологической подготовки производства решают следующие основные задачи:

• • сокращение цикла технологической подготовки производства и повышение производительности труда технологов;
• • повышение качества и технико-экономического уровня технологических процессов;
• • уменьшение трудоемкости и стоимости проектирования технологических процессов;
• • уменьшение затрат на внедрение технологических процессов за счет повышения уровня их унификации, нормализации и стандартизации.

Современные автоматизированные системы технологической подготовки производства выполняют следующие основные функции:

• • расчет заготовок, в том числе заготовок из проката, а также получаемых ковкой, холодной штамповкой, сваркой, литьем;
• • проектирование маршрута обработки, при котором производится выбор способов обработки деталей, видов операций, оборудования на каждой операции, типа и характеристик приспособлений;
• • проектирование операций и переходов, определение их последовательности внутри операции, выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента для каждого перехода, расчет припусков на обработку, числа проходов инструмента, межоперационных размеров, а также некоторых других технологических параметров;
• • определение режимов резания при обработке, включая выбор скорости резания, величин подач, оборотов шпинделя, а также проверку мощности привода главного движения и оптимизацию режимов резания по критерию максимума производительности, минимуму себестоимости и т. п.;
• • техническое нормирование переходов, операций и технологического процесса в целом, а именно определение основного, вспомогательного штучного и штучно-калькуляционного технологического времени;
• • оформление технологической документации согласно требованиям стандартов и вывод ее на печать и на видеотерминалы;

Рис. 17.5. Структура методов автоматизированной технологической подготовки

• • сопровождение информационной базы, что подразумевает выполнение сервисных функций ввода, удаления, корректировки и просмотра массивов информационной базы, а также некоторые служебные функции по ее обновлению;
• • трассировку работы программного обеспечения, имеющую целью локализацию ошибок и установление причин их возникновения, что необходимо при отладке программного, методического и информационного обеспечения системы автоматизации технологической подготовки.

Методы автоматизированной технологической подготовки производства можно разделить на две группы, как показано на структурной схеме рис. 17.5.

К первой группе относятся так называемые методы системно-структурного синтеза технологических процессов. Суть их состоит в том, чтобы, основываясь на некоторых исходных технологических фактах и на известных следствиях из этих фактов, построить некую технологическую теорию, которую можно представить ветвящимся древовидным графом выбора решений. Далее строится система, реализующая процедуру выбора и синтеза технологических решений по принципу «сверху вниз». На базе таких теоретических концепций создаются алгоритмы и программы для компьютерного синтеза технологических процессов применительно к конкретным деталям и оборудованию.

Вторая группа методов, наоборот, основана на обобщении конкретного опыта по построению технологических процессов. Она также известна под названием типизационных методов проектирования технологических процессов, или методов многоуровневой типизации. Эти методы включают разбиение деталей по группам, выделение деталей-представителей для каждой группы, проектирование и отладку типовых технологических процессов для деталей-представителей и создание обобщенного технологического процесса, пригодного для построения компьютерных алгоритмов и программ.

Названные методы автоматизации проектирования технологических процессов заканчиваются разработкой технологической документации в том или ином объеме.

Однако в практике эксплуатации технологического оборудования с ЧПУ возникает задача разработки текстов управляющих программ и последующего их представления в форме, пригодной для использования системами ЧПУ, на которые они ориентируются.

Здесь также возможны два предельных случая. В одном из них вся необходимая технологическая документация уже разработана и необходимо лишь закодировать ее в соответствии с инструкцией по программированию и нанести полученные таким образом тексты на соответствующий носитель. Во втором случае задача сокращения объема вводимой исходной информации заставляет вспомнить, что все данные, необходимые для разработки технологической документации, находятся на рабочем чертеже детали. Поэтому весьма актуальным является создание таких систем разработки управляющих программ для станков с ЧПУ, которые в качестве исходной использовали бы меньший объем информации о детали, чем ее содержится в подробной и всеобъемлющей технологической документации. Системы такого рода называют системами автоматического программирования (САП). Они характеризуются разным уровнем автоматизации, разной степенью использования типовых решений и ориентацией на различные группы оборудования.

Для систем автоматического программирования характерно построение по принципу «процессор — постпроцессор». Под процессором в данном случае понимают не блок вычислительной машины, а программу, представляющую собой основную и инвариантную часть системы автоматизации программирования. Выходом процессора здесь является массив данных, полностью описывающих положение инструмента при обработке данной детали, безотносительно к станку, на котором будет производиться такая обработка. Форма представления этих данных стандартизована и должна соответствовать международному языку «процессор — постпроцессор», называемому языком CLDATA (Cutter Location Data). «Привязка» этих данных к конкретному станку осуществляется с помощью специальной небольшой программы-кодировщика, называемой постпроцессором. Число поставляемых постпроцессоров, а также наличие инструкции по написанию постпроцессоров и возможность включения дополнительных постпроцессоров в систему автоматизации программирования являются одной из важнейших характеристик для сравнения и выбора той или иной системы.

Необходимо также учитывать, что при составлении управляющих программ для станков с ЧПУ программируются траектории движения исполнительных органов, а получаемый при этом контур изделия может сильно отличаться от этой траектории. Примером может служить сверление, где программируется лишь осевое перемещение инструмента, а получаемый диаметр отверстия определяется правильным выбором самого сверла.

В системах автоматического программирования следует говорить о типовых технологических схемах обработки типовых конструктивных элементов. Например, для такого типового конструктивного элемента как фланец с крепежными отверстиями принимается определенная технологическая схема обработки, предполагающая центровку всех крепежных отверстий, затем смену инструмента на сверло промежуточного диаметра обработку этим сверлом всех зацентрованных отверстий, еще одну смену инструмента на сверло окончательного диаметра и после;

Рис. 17.6. Классификация типовых технологических схем обработки.

довательное рассверливание всех крепежных отверстий этим сверлом. Возможны и другие технологические схемы обработки типового конструктивного элемента, но в качестве типовой принимается именно описанная.

Типовые технологические схемы обработки типовых конструктивных элементов сведены в классификационную схему, представленную на рис. 17.6.

Системы автоматического программирования являются весьма разнообразными по уровню автоматизации, по применяемым компьютерным средствам, по распределению функций между человеком и компьютером, по распределению функций между программными и аппаратными средствами, по степени централизации и децентрализации, по характеру связи системы автоматизации программирования со станками с ЧПУ и т. д.

Широко известны и положили основание целому семейству систем автоматического программирования так называемые АПТ-образные языки описания исходных данных о детали, получившие свое название от термина Auto Programming Tools. Отечественным аналогом этой системы является так называемая система Техтран (технологический транслятор).