ПРИМЕНЕНИЕ БАЗ ДАННЫХ ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИ ЧПУ СТАНКОВ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.658

ПРИМЕНЕНИЕ БАЗ ДАННЫХ ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИ ЧПУ СТАНКОВ

А.О. Калинина, Е.В. Филюшина

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: bpe.kalinina@gmail.com

В статье рассмотрены основные принципы работу ЧПУ станков. Проанализированы их компоненты и выявлены недостатки работы связи станок- оператор. Предложены альтернативный способ автоматизации при помощи баз данных. И описаны ключевые моменты этого решения.

Ключевые слова: ЧПУ станок, базы данных, автоматизация, проектирование.

APPLICATION OF DATABASES IN AUTOMATION OF CNC MACHINES

A.O. Kalinina, E.V. Filyushina

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: bpe.kalinina@gmail.com

The article discusses the basic principles of the operation of CNC machines. Their components are analyzed and shortcomings of the machine-operator connection are revealed. An alternative method of automation using databases is proposed. And the key points of this decision are described.

Key words: CNC machine, databases, automation, design.

Введение. На сегодняшний день практически каждое предприятие, занимающееся механической обработкой, имеет в своем распоряжении станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ выполняют все те же функции, что и обычные станки с ручным управлением, однако перемещение исполнительных органов этих станков управляется электроникой.

Несмотря на то, что случаи вмешательства оператора станка во время работы сведено к минимуму, далеко не все станки программируются на базе G-кодов.О-код -это специальный язык, который используют операторы станков для того, чтобы задать необходимые параметры. Чаще программирование происходит на стойке системы ЧПУ, в начале рабочего дня, а также по завершении цикла обработки деталей. В таком случае станочникне может обслуживать одновременно несколько станков.

На рынке станков существуют готовые полностью автоматизированные решения, однако для некоторых предприятий такое оборудование стоит дорого.

Для того, чтобы автоматизировать процесс подготовки станка необходимо описать и проанализировать данные, которые вносятся оператором вручную.

Принцип работы ЧПУ. Числовое программное управление - это автоматическое управление станком при помощи компьютера, который находится внутри станка и программы обработки [1]. До изобретения ЧПУ управление станком осуществлялось вручную или механически.

Осевыми перемещениями станка ЧПУ руководит компьютер, который читает управляющую программу и выдает команды советующим двигателем. Двигатели приводят в движение исполнительные органы станка и колонну со шпинделем. В результате происходит механическая обработка детали.

Датчики, установленные на направляющих, отправляют информацию по фактической позиции исполнительного органа к компьютеру. Этот процесс называется обратной связью. Как только компьютер узнает о том, что исполнительный орган станка находится в требуемой позиции он выполняет следующее перемещение. Такой процесс повторяется, пока чтение программы не подойдет к концу.

Станки ЧПУ можно классифицировать по следующим критериям: по положению шпинделя, по количеству управляемых осей, по точности позиционирования и повторяемости обработки, по количеству используемого инструмента [3]. Последние два фактора для нас наиболее интересны, так как для проектирования базы данных - это одни из ключевых характеристик.

На предприятии «Красноярский машиностроительный завод» токарный станок с ЧПУ серии СТХ используется для обработки заготовок из металла. Несмотря на то, что многие программы подгружаются автоматически, на местах работают операторы станков с ЧПУ. Их задача состоит в том, чтобы, используя чертежи составлять программы. Однако на ручную настройку станка уходит большое количество ликвидного времени, за которое могло быть произведено п-ное количество единиц деталей. Основная задача оператора заключается в разработке оптимальной по времени работы программы и минимизации затрат и износа дорогостоящего оборудования, что напрямую влияет на эффективность общего процесса производства.

Предлагаем рассмотреть возможность оптимизации работы конкретного станка ЧПУ, а именно модель СТХ 310, чертеж которого представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Установочный чертеж токарного станка с ЧПУ

С помощью данного оборудования можно осуществлять комплексную 3-х осевую обработку деталей малых и средних размеров в автоматическом и полуавтоматическом режиме [2].

На производстве для работы с этим станков в ручном режиме перед каждым циклом работы необходимо задать такие факторы, как: диаметр и длинна заготовки, режимы резаний (скорость, подача и т.д.), обозначить контур заготовки детали, по которому идет обработка. Всё это часть формализуемой задачи изготовки конечного продукта. Пример чертежа представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Чертеж деталей «Конус» и «Гайка» в программе КОМПАС-3Б Viewe

Исходя из подобных чертежей оператор станка ЧПУ настраивает параметры, которые в программе КОМПАС-3Б Viewe задаются автоматически. Наша задача заключается в том, чтобы создать единую базу данных для конкретного предприятия, внести в неё данные с чертежей и учитывая функциональные возможности каждого станка задать команды.

Разработка базы данных. Основными этапами проектирования баз данных являются: концептуальное моделирование и создание логической модели. Остановимся на концептуальном моделировании.

Концептуальная модель определяет связи и сущности в системе [4].

Модель включает сущности «Деталь», «Материал», «Параметры детали», «Параметры изготовления», «Чертеж».

Сущность «Деталь» содержит атрибуты: id детали, название. Атрибуты позволяют определить перечень деталей, которые могут быть изготовлены на станке.

Сущность «Материал» содержит атрибуты: id материала, название, остаток материала на складе. Атрибуты позволяют определить из чего будет изготовлена деталь и имеется ли необходимое для работы сырье.

Сущность «Параметры детали» содержит атрибуты: id параметра, ширина, высота, длина. Атрибут позволяет определить параметры, по которым будет построена деталь.

Сущность «Параметры изготовления» содержит атрибуты: id параметра, глубина резания, подача, скорость резания, частота вращения шпинделя. Атрибут позволяет задать основные режимы резания.

Сущность «Чертеж» содержит атрибуты: id чертежа, наличие чертежа. Атрибут позволяет определять имеется ли чертеж к заданной детали.

Сущность «Деталь» связана с сущностью «Материал», «Параметры детали», «Параметры изготовления», «Чертеж». Связь с сущностью «Материал» позволяет определить из какого материала будет изготовлена данная деталь в данном конкретном случае. Связь с сущностью «Параметры детали» позволяет установить необходимые параметры длины, ширины и высоты. Связь с сущностью «Параметры изготовления» позволяет отрегулировать станок под данную деталь, выполненную из определенного материала. Связь с сущность «Чертеж» позволяет упростить процесс изготовления детали, так как при наличии готового чертежа по координатам, деталь будет более точной.

Сущность «Материал» связана с сущностью «Параметры изготовления» и «Деталь». Связь

с сущностью «Параметры изготовления» позволяет задать режимы резания.

Сущность «Параметры детали» связана с сущностью «Деталь» и «Чертеж». Связь с сущностью «Чертеж» позволяет упростить процесс изготовления детали, так как при наличии готового чертежа по координатам, деталь будет более точной.

Сущность «Параметры изготовления» связана с сущностью «Материал» и «Деталь». Сущность «Чертеж» связана с сущностью «Деталь», «Материал», «Параметры изготовления».

Вывод. Проанализировав принцип работы станка ЧПУ, процесс подготовки оборудования к работе и чертежи деталей можно прийти к выводу о том, что в качестве альтернативы дорогостоящих станков ЧПУ, можно автоматизировать существующее оборудование при помощи разработки баз данных. Однако этот процесс является труд затратным и для описания базы данных единоразово нужен специалист^-код так же можно заменить проектированием баз данных.

Библиографические ссылки

1. Mikhalev O. N., Yanushkin A. S. Increasing the degree of automation of CAD / CAMsystems when designing the machining of precise holes on multi-purpose CNC machines // Herald of Computer and Information Technologies. 2008. № 5. P. 33-38.

2. CTX 310 ecoline universal CNC lathe with driven tool and data C axis - Text: electronic //2021. - 24 January. - URL: http://stanki-katalog.ru/sprav_ctx310.htm

3. Yanushkin A. S., Mikhalev O. N. The automated design system for technological preparation of production on CNC machines (SAPR TPP CNC v. 1.0) // Certificate № 2008615315 2008.

4. Krenke D. Theory and practice of building databases. 9th ed. SPb. : Peter, 2005. C. 864.

© Калинина А.О., Филюшина Е.В., 2022