CC BY
36
Нащональний лкотехшчний ун1верситет Украши
УДК 004.896
СУЧАСН1 ТЕНДЕНЦН У МОДЕЛЮВАНН1 ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ПРОЦЕС1В
BEPCTATIB 3 ЧИСЛОВИМ ПРОГРАМНИМ КЕРУВАННЯМ
З.А. Стоцько1, Д.П. Ребот2, В.Г. Топтьницький3
Розглянуто OCOблИBOCтi використання у вир0бнидтвi сучасних верстаЙв з число-вим програмним керуванням (ЧКП). Описано ïx переваги та основш характеристики, здiйснeно огляд остaннix розробок програмного забезпечення для вepстaтiв з ЧПК. Подано перспективы системи числового програмного керування для управлшня верстата-ми з п'ятикоординатним обробленням. Описано ïx основнi влaстивостi, специфшу використання та сумiснiсть iз сучасними програмами розроблення тexнологiчного процесу для вepстaтiв з ЧПК.
Ключовг слова: числове програмне керування, верстат, програмне забезпечення, тexнологiчний процес.
Постановка проблеми. Швидкий розвиток промисловостi зумовлюе вдосконалення новiтнього обладнання. Проте аналiз лiтератури свiдчить про те, що новi технологи у системах ЧПК розвиваються доволi повiльно, i особливо це стосуеться легко!' та харчово!' промисловосп. Тобто бiльшiсть пiдприемств притримуються традицiйних методiв виготовлення продукцп. Щ методи значно поступаються сучасним процесам. Проблема впровадження останнiх полягае у потребi залучення додаткових iнвестицiй i нових кадрiв, зокрема пiдготовки кв^фжованих iнженерiв-програмiстiв. Цi труднощi можна подолати впрова-джуючи новi системи ЧПК, яю б ефективно поеднувались з CAD системами, що полегшило б 1'х впровадження у вiтчизняне виробництво. Завдяки цьому час виробничого циклу буде значно знижений, збiльшена експлуатащйна гнучкiсть машини та зниженi труднощi у пiдготовцi операторiв i програмкпв. Тому, ана-лiзуючи останнi досягнення в програмному забезпеченнi верстатiв з ЧПК, е до-цiльним розглянути поточнi процеси програмування, сумiснiсть програм та ïх основнi переваги.
Виклад основного MaTepia^y. В сучасному виробнищга верстати ЧПК мають значнi переваги порiвняно зi звичайними верстатами, зокрема: безперер-вне виробництво, iдентичнiсть продукцп при масовому виробництвi, можли-вкть швидкого навчання завдяки використанню комп'ютеризованого програмного забезпечення. Це дае змогу дае змогу змоделювати потрiбний вирiб, тому немае змiсту попередньо робити його прототип. Це, водночас, веде до економп витрат. До недолш1в можна вiднести високу варткть обладнання.
На сьогоднi у виробництв^ зазвичай, використовують чотири- або п'яти-координатнi верстати, для яких використовують САПР. Традицшш процеси CAD/CAM для ЧПК описано такими характеристиками:
• точне моделювання деталi у œcTeMi CAD;
• з точно'1 CAD моделi система CAМ генеруе карту наближено'1 cepiï точок, якi
знаходяться в межах певних допускiв навколо CAD моделi поверхнi;
1 проф. З.А. Стоцько, д-р техн. наук - НУ "Львгвськаполггехнка";
2 асист. Д.П. Ребот, канд. техн. наук - НУ "Льв1вська полггехнка" ;
3 асист. В.Г. Топшьницький - НУ " Льв1вська полггехнка"
320
Зб1рник науково-техшчних праць
• на кшцевому етат CAM переводить ряд генерованих точок до конкретно!' установки машини, розраховують фiзичнi позицп осi. У цьому процесi будь-яю змь ни в машинi, шструмени вимагають програму "повтор" або введения ново! ш-формацп;
• у традицшних процесах ЧПК просто з'еднуе точки, обчисленi CAM та постпро-цесорiв.
Для загально! п'ятикоординатно! конструкцц машини, коли ЧПК з'еднуе точки, можливий ефект "гребiнця" у переходах мiж запрограмованими точками. Якщо сервоприводи налаштованi дуже агресивно, то машина буде працювати грубо, через стрибки в русi. Тодi за налаштуваннями стежить система, яка ро-бить цей рух менш чутливим, але одночасно менш точним.
На ввдмшу вiд традицiйного, сучасний процес з використанням розши-рених функцш ЧПК полягае:
• у точному моделювант деталi та ii оброблення в CAD;
• 3i CAD моделi система CAM створюе карту точок та напрямюв, якi розташоваш навколо поверхнi CAD моделi;
• система САМ генеруе ряд точок та переформатовуе ix в G-код. Результатом е саме визначення та наближення потрiбниx функцiй до серп точок. Оскшьки ви-xiднi дат вщ постпроцесора е частиною процесу, а не конкретними, то немае потреби ix виправляти в разi будь-яких змiн у машинi. Тому таю повщомлення можуть бути використаш для кiлькоx процесiв i машин.
ЧПК мае точки контролю центру шструмента та розташування шстру-мента, завдяки чому досягаеться точна орiентацiя iнструмента вiдносно заготовки. Ц особливостi дають змогу уникнути ефекту "гребшця", а досягнути iдеально гладко! поверхш. Тобто, сучаснi ЧПК дають змогу перевести розра-хункову шформащю в конкретний рух машини та досягнути максимального ефекту виробництва незалежно вiд оснащення, крiплення, мiсця розташування, орiентацil i кинематики верстата.
Програмне забезпечення верстатiв з ЧПК надають провiднi фiрми вироб-ники, таю як Okuma (США), та Adtech Technology Co., Ltd (Китай), Haas Automation Inc (США, Канада), HURON (Франщя), JYOTI (1ндк). Останшми роз-робленнями систем ЧПК е Flexium+8 (рис. 1), китайсько! фiрми NUM, UltiMoti-on американсько! фiрми HURCO.
Flexium+8 пропонуе 2 канали з ЧПК та вмщае до 5 осей, 4 з яких можна штерполювати. У будь-який момент часу канал можна використати для керу-вання обертанням шпинделя та чотирьох осей, замiсть повного комплекту з п'я-ти осей. Ця гнучкiсть керування допомагае знизити витрати на машинах зi складними вимогами синхрошзацп. Наприклад на шлiфувальному станку один канал може контролювати двi X/Z осi i шпиндель для виконання шлiфувальних функцiй, а шший канал контролюе двi заднiх встановлених U/W обробнi осi. Та-кож Flexium+8 мае функцда RTCP (обертання навколо центру iнструмента) та функцда Похило! Площини. Функцiя RTCP е особливо корисна, коли оброблю-вана поверхня не е плоскою, вона автоматично обчислюе всi змiщення, яю пот-рiбнi для пiдтримки точного контакту заготовки з шструментом. Ще однiею перевагою функцц RTCP е те, що запрограмованi координати е задаш по контуру детал^ а не машинi, що означае, що корекщя iнструмента може здшснюватись
4. Iнформацiйнi технологи raay3i
321
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
без модифжацп програми. Також програмне забезпечення мктить передовi тех-нологii 3D вiзуалiзацil, комплексний монiторинг для захисту ввд iнструмента або зiткнень пiд час оброблення. Загалом система Flexium+8 може бути вста-новлена практично на будь-який тип верстата.
N ил Ы-еги! Т?сгапг1Е
Рис. 1. Загальна схема Пвхшт ЧПК
Система UltiMotion ЧПК дае змогу зменшити час циклу на 30 %. Вiдрiз-няеться легким контролем роботи верстата та доступна не тшьки досвiдченим користувачам, але i початкiвцям. Це програмне забезпечення розроблено як для токарних та свердлильних верстатiв, так i для фрезерних, якi потребують руху до п'яти осей. У UltiMotion використовуеться вдосконалений алгоритм програм-ного забезпечення для керування рухом шструменту, завдяки йому задаеться значно швидший рух, поршняно з iншими ЧПК. Наприклад, пiд час свердлiння та нарiзання рiзьби замiсть руху вниз/вгору/стоп, що задаеться у звичайних ЧПК, UltiMotion задае плавний, гладкий рух (рис. 2) i може використовувати сферичний рух, щоб перейти до наступного набору отворiв.
Рис. 2. Поверхня, оброблена за допомогою програмного забезпечення иШЫойоп
(до/тсля оброблення)
322
Збiрник науково-техшчних праць
У процес дослвджень показано, що плавний рух створюе менше наван-таження на шдшипники та iншi внутрiшнi компоненти. Оброблення з меншим шумом та вiбрацiею зменшуе ривки машини, зберкае точнiсть i може продов-жити термш служби машини. Цi системи ЧПК усшшно сшвпрацюють з розроб-ками CAD/CAM/CAE, а саме програмами таких фiрм, як Бе1еаш, Espirit, GibbsCAM, Mastercam та iн. Вони характеризуются наявнiстю функций, що да-ють змогу легко змiнювати деталi та установки через автоматичне створення пакетного файлу.
Висновки. Розглянуте новггне програмне забезпечення дае змогу покра-щити виробництво та виправити помилки та труднощi, якi пов'язанi з тради-цiйними процесами програмування для верстапв з ЧПК. Зв'язок сучасних систем ЧПК та CAD/CAM/CAE полегшують навчання iнженерiв-операторiв, не потребують значних iнвестицiй та зменшують тривалкть, собiвартiсть вироб-ництва, пiдвищують яюсть кiнцевоi продукцл.
Лiтература
1. Теверовский Л.В. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM система / Л.В. Теверовский, А.А. Ловыгин. - М. : Изд-во "ДМК-Пресс". - 2012. - 280 с.
2. Бочков В.М. Метшкртальт верстати : навч. поабн. / В.М. Бочков, Р.1. Сшн, О.В. Гав-рильченко. - Львiв : Вид-во Львшсько!' полiтехнiки. - 2009. - 268 с.
3. Гжiров Р.1. Програмування оброблення на верстатах з ЧПК : довщник / Р.1. Гжiров, П.П. Серебренщкш. - Л. : Изд-во "Машинобудування", 1990. - 592 с..
4. Харченко А.О. Верстати з ЧПУ та обладнання гнучких виробничих систем : навч. по-сiбн. [для студ. ВНЗ] / А.О. Харченко. - К. : Вид. д1м "Професюнал", 2004. - 304 с.
Надтшла до редакцп 26.05.2016р.
Стоцко З.А., РеботД.П., Топильницкий В.Г. Современные тенденции в моделировании технологических процессов станков с числовым программным управлением
Рассмотрены особенности использования в производстве современных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Описаны их преимущества и главные характеристики, проведен обзор последних разработок программного обеспечения для станков с ЧПУ. Представлены перспективные системы числового программного управления для работы на станках с пятикоординатной обработкой. Описаны их главные положительные свойства, специфика использования и совместимость с современными программами разработки технологического процесса для станков с ЧПУ.
Ключевые слова: числовое программное управление, станок, программное обеспечение, технологический процесс.
Stotsko Z.A., Rebot D.P., Topilnytskiy V. G. Some Modern Trends of Modeling of Technological Processes of the Modern Machine Tool with Computer Numerical Control
Some features of modern machine tools with numerical control which are used in the manufacture are described. Their benefits and the main characteristics and the review of recent developments of software for CNC machine tools are given. Some advanced numerical control systems for use on machines with five-axis machining are presented. Their main positive features are described, including the specifics of their using and their compatibility with modern software development processes for the CNC.
Keywords: computer numerical control, machine tool, software, technological process.
4. !нформацшш технологи галул
323
