CC BY
8УДК 004.9: 621.914.1
РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМы АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМы SIOTMERIK 802D SL
Сергеев Александр Иванович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры систем автоматизации производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: alexandr_sergeew@mail.ru
Аннотация. В статье рассматривается проблема разработки управляющих программ для системы числового программного управления (ЧПУ) с учетом специальных особенностей, в частности, с поддержкой циклов формирования ряда, решетки и окружности отверстий. Разработка актуальна для предприятий малого бизнеса, в производственной деятельности которых применяется фрезерная 2,5D обработка по чертежам, выполненным в системе автоматизированного проектирования KOMnAC-2D. Целью исследования является повышение производительности механообработки на фрезерных станках на этапе постановки продукции на производство. Для определения конструктивных элементов детали используется тригонометрия, при разработке программного обеспечения используется структурное и объектно-ориентированное программирование, прикладной программный интерфейс K0MnAC-2D. Разработанная подсистема автоматизированного программирования ЧПУ позволяет создавать управляющие программы для 2,5D фрезерования, которые имеют компактный вид и легко могут быть отредактированы оператором станка с ЧПУ, что сокращает время постановки продукции на производство.
Ключевые слова: управляющая программа, числовое программное управление, K0MnAC-2D, Sinumerik 802D sl, CAM-система, решетка отверстий, окружность отверстий.
Для цитирования: Сергеев А. И. Разработка подсистемы автоматизированного программирования числового программного управления для системы Sinumerik 802D sl // Шаг в науку. - 2020. - № 3. - С. 5-10.
development of automated programming OF numeric PROGRAM CONTROL FOR sinumerik 802D SL SYSTEM
Sergeev Alexander Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Industrial Automation Systems, Orenburg State University, Orenburg e-mail: alexandr_sergeew@mail.ru
Abstract. The article discusses the problem of developing control programs for a computer numerical control system (CNC), taking into account special features, in particular with support for the cycles offormation of a line, a grid and a circle of holes. The development is relevant for small businesses, in the production activities of which 2.5D milling is used according to the drawings made in the computer-aided design system KOMPAS-2D. The aim of the study is to increase the productivity of machining on milling machines at the stage ofputting products into production. Trigonometry is used to determine the structural elements of the part; structural and object-oriented programming, the applied programming interface KOMPAS-2D are used in software development. The developed subsystem of automated CNC programming allows you to create control programs for 2.5D milling, which have a compact appearance and can easily be edited by the operator of the CNC machine, which reduces the time of putting products on production.
Key words: control program, numerical control, KOMPAS-2D, Sinumerik 802D sl, CAM-system, hole grid, hole circle.
Cite as: Sergeev, A.I. (2020) [Development of automated programming of numeric program control for Sinumerik 802D sl system]. Shag v nauku [Step into science]. Vol. 3, pp. 5-10.
Введение
Новейшие технологии преодолевают старые ограничения и позволяют технологам предприятий полнее использовать возможности современных
станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Обзор литературных источников, выполненный в работе [2], показывает, что автоматическая генерация правильно определенных и корректно
сформированных кадров управляющей программы остается одной из их наиболее сложных и нерешенных проблем. Используемые постпроцессоры часто не поддерживают специальные особенности, предоставляемые системой с ЧПУ Это специализированные циклы, интегрированные в систему с ЧПУ, макроуровень программирования стойки и собственные подпрограммы технолога. В работе [1] отмечаются недостатки стандартного постпроцессора для CAM-системы (Computer-aided manufacturing system) NX. На практике технологу-программисту или оператору станка с ЧПУ периодически приходится вручную редактировать управляющую программу, сгенерированную САМ-системой, для того чтобы внести изменения, вызванные текущей производственной ситуацией (наличие режущего инструмента, доработка для устранения брака, качество заготовки и другие). Поэтому разработка подсистемы автоматизированного программирования ЧПУ, поддерживающей автоциклы, является актуальной. Так, например, в работах [4, 5] описывается подобный модуль для токарной обработки.
Постановка проблемы
Современные САМ-системы NX-CAM, Sprut-CAM, Esprit и другие обладают широким возможностями для получения траектории обработки сложных изделий. В то же время, получение корректного кода управляющей программы зачастую зависит от используемого постпроцессора.
Управляющая программа, сгенерированная постпроцессором, не поддерживающим специальные особенности, предоставляемые системой ЧПУ, например автоциклы, практически не подлежит редактированию на станке. Даже в случае внесения минимального однократного изменения такая программа должная быть заново сгенерирована САМ-системой в отделе технолога, что снижает производительность.
Существенным недостатком отмеченных САМ-систем является их высокая стоимость для предприятий малого бизнеса, в производственной номенклатуре которых, как правило, изделия невысокой сложности.
Решение проблемы
Так как основным недостатком некоторых постпроцессоров САМ-систем является отсутствие поддержки автоциклов, то рассмотрим математическое обеспечение, позволяющее определить параметры рядов, решеток и окружностей отверстий, необходимые при разработке управляющих программ для стойки ЧПУ Siemens Sinumerik 802D sl. Воспользуемся подходом, описанным в работе [6] для токарной обработки.
Смещение центров отверстий по координате Y, мм
n =
Yck
(1)
где
координата У центра исходного отверстия,
мм;
- координата У центра отверстия следующего ряда, мм.
Коэффициент прямой, позволяет определить, принадлежит ли отверстие ряду
Vi =
XCi Хс 1^2 Xck-Xckz
(2)
где
л -г - координата X центра проверяемого отверстия, мм;
Л - координата X центра исходного отверстия. мм;
- минимальная координата X центра отверстия, мм.
Минимальное значение координаты Y центра исходного отверстия, мм
I если y > y , то y = y
I Jt Jmin Ji Ji , (3)
mm I если y < y , то y = y
^ J i J min J i J min
где
y, - минимальная координата Y, соответствующая Y центра исходного отверстия, мм. Расстояние между отверстиями в ряду по теореме Пифагора, мм
Катет a определяется как
(4)
(5)
В свою очередь, катет Ь определяется
Начальный угол для формирования решетки отверстий, градусы:
Радиус окружности отверстий, мм
Тести Щ > Кк, то к = } (8) ^если Щ < Ик, то к = к
Ät =
где
R - проверяемое значение радиуса отверстия,
j
мм.
На основе предложенного математического обеспечения и документации для стойки Siemens Sinumerik 802D sl [7] разработана подсистема автома-
тизированного программирования ЧПУ, предназначенная для автоматической генерации текста управляющей программы. Геометрию отверстий пользователь получает с чертежа, например, представленного на рисунке 1. Выделяется геометрия, которую необходимо обработать, точность геометрических параметров должна составлять не менее 0,001 мм. Далее запускается разработанная подсистема (рисунок 2).
С нажатием на кнопку «Подключиться к КОМПАС» выполняется проверка наличия САПР КОП-
САС-2D, создаются объекты прикладного программного интерфейса, становятся активными остальные кнопки. Геометрия выделенных отверстий импортируется при помощи кнопки «Получить геометрию выделенных объектов», которая запускает в работу итератор [3]. Затем выбирается цикл формирования отверстий или фрезерование поверхности. В зависимости от того, каким образом расположены отверстия на чертеже, выбирается «Решетка отверстий» или «Окружность отверстий».
Рисунок 1. Чертеж детали, сделанный в САПР КОМПАС-2Б
Рисунок 2. Главное окно
При нажатии на кнопку «Далее» появляется панель выбора цикла сверления отверстий. После нажатия кнопки «Установка параметров цикла» появ-
ляется панель задания параметров для выбранного цикла (рисунок 3).
Рисунок 3. Задание геометрических параметров для CYCLE83
На рисунке 3 представлен цикл сверления CYCLE83, для которого необходимо ввести наибольшее количество значений геометрических параметров. Среди них: первая глубина сверления относительно плоскости (FDPR), время ожидания на конечной глубине сверления (ломка стружки) (вводится в секундах, DTB), коэффициент подачи для первой глубины сверления (вводится без знака, диапазон значений: 0,001...1, FRF) и режим обработки
(ломка стружки = 0; удаление стружки = 1, VARI). Время ожидания в начальной точке (DTS) выполняется только при варианте VARI = 1 (удаление стружки). Если установлен параметр VARI = 0, то сверло после достижения каждой глубины сверления для ломки стружки имеет свободный ход в 1 мм.
После нажатия на кнопку «Далее» появляется поле с текстом сгенерированной управляющей программы (рисунок 4).
Рисунок 4. Форма вывода управляющей программы
Когда текст управляющей программы готов, необходимо нажать на кнопку «Завершить создание УП» (при этом формируются кадры останова шпинделя, отключения подачи смазывающе-охла-ждающей жидкости, отвода инструмента, окончания программы) и «Сохранить текст УП в файл». Создается документ с расширением *.тр^ в котором хранится готовая управляющая программа. Созданную управляющую программу можно загрузить в систему ЧПУ станка.
Итоги
Разработанная подсистема автоматизированного программирования ЧПУ позволяет создавать управляющие программы для 2,5D фрезерования. При этом учитываются циклы формирования ряда и окружности отверстий, реализовано построение решетки отверстий. Полученные управляющие программы имеют компактный вид и легко могут быть отредактированы оператором станка с ЧПУ, что сокращает время постановки продукции на производство.
Литература
1. Вержаковская М. А., Аронов В. Ю., Слепнев А. А. Разработка постпроцессора для оптимизации работы на станках с числовым программным управлением // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. - 2019. - Т. 11. - № 2. - С. 40-50.
2. Янюшкин А. С., Сафонов С. О., Торопов В. А. Совершенствование технологических процессов машиностроительных производств: монография / под общ. ред. А. С. Янюшкина. - Братск: Братский гос. ун-т, 2006. - 302 с.
3. Шайхутдинов Ш. А., Васильев В. Д., Спиридонов Г. В., Ямалтдинова А. А. Система интеллектуальной поддержки генерации управляющей программы для станков с ЧПУ на основе распознавания конструкторско-технологических элементов с чертежа КОМПАС // В сборнике: Профессиональные коммуникации в научной среде - фактор обеспечения качества исследований. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (Альметьевск, 23-24 ноября 2018 г.) / Под общ. ред. Юдиной С.В. - М.: Перо, 2018. - С. 63-69.
4. Щёкин А. В., Сульдин С. П., Митин Э. В. Особенности CAM- приложения «Модуль ЧПУ Токарная обработка» // СТИН. - 2017. - № 8. - С. 16-18.
5. Щёкин А. В., Сульдин С. П., Митин Э. В. Управляющие программы для токарных станков с ЧПУ на основе системы КОМПАС-3D // Вестник машиностроения. - 2016. - № 12. - С. 80-82.
6. Щеголев А. В., Сердюк А. И., Сергеев А. И. Определение опорных точек контура обработки матрицы, содержащего сопряжение двух дуг, линии и дуги // Сборник материалов VII всероссийской научно-практической конференции «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии». - Оренбург: Участок оперативной полиграфии ОГУ, 2015. - С. 117-123.
7. SINUMERIK 802D sl Управление и программирование. Фрезерная обработка (BP - F), выпуск 05/2005. - М.: ООО Сименс, 2005. - 388 с.
Информация об авторе:
Александр Иванович Сергеев, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры систем автоматизации производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия
ORCID ID: 0000-0002-1104-7424, Scopus Author ID: 55424212300
e-mail: alexandr_sergeew@mail.ru.
Сергеев А. И. более 15 лет занимается научной и преподавательской деятельностью в Оренбургском государственном университете (ОГУ).
Александр Иванович - автор более 140 научных и учебно-методических работ, в том числе в базе РИНЦ и Scopus.
Он является членом диссертационных советов на базе ОГУ:
- Д 212.181.02 по научной специальности 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность);
- Д 212.181.06 по научной специальности 05.13.12 Системы автоматизации проектирования (ма шиностроение);
- Д 212.181.07 по научной специальности 05.11.16 Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность).
В 2019 году он стал победителем конкурса персональных премий и стипендий Оренбургской области для молодых ученых за 2019 год в номинации «Премии для молодых ученых - докторов наук».
Сергеев А. И. - эксперт российского научного фонда, руководитель троих соискателей, защитивших диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.
За время научной деятельности Александр Иванович являлся руководителем четырех и исполнителем шести финансируемых проектов, в числе которых два хозяйственных договора с предприятиями реального сектора экономики.
Курирует проведение вузовского и регионального этапов интеллектуальной олимпиады Приволжского федерального округа ПФО» среди студентов ВУЗОВ и ССУЗОВ в номинации «Робототехника».
Статья поступила в редакцию: 20.05.2020; принята в печать: 19.10.2020.
Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.
