Реализация методов многоканальной обработки с ЧПУ

УДК 621.431.75

РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ С ЧПУ

©2009 А. А. Казаков, А. М. Сальников НПК «Крона», г. Ижевск

Описан опыт применения интегрированной CAD/CAM системы разработки управляющих программ для многоканальной обработки с ЧПУ. Описаны способы синхронизации каналов при одновременной токарнофрезерной обработке. Рассмотрены вопросы разработки постпроцессоров на примере трехканального станка.

Фрезерование, многоканальная обработка, интегрированный CAD/CAM, токарно-фрезерная обработка, постпроцессор

Мы хотим рассказать Вам о «новой» возможности модуля CAM системы ADEM-VX - многоканальной обработке на станках с ЧПУ. Определение новой не случайно взято в кавычки. Эта возможность впервые появилась в версии 7.1 еще три года назад, по просьбам наших зарубежных пользователей. Но на российском рынке в то время она не была востребована, видимо по причине крайне низкого распространения подобного оборудования. Сегодня ситуация изменилась и старый функционал был переработан с учетом предыдущего опыта, обретя новые возможности.

В первую очередь было расширено число одновременно работающих на станке УП, иными словами, число каналов управления - предыдущие версии позволяли работать одновременно только с двумя каналами. Но основные изменения коснулись принципов управления каналами и синхронизации их работы во времени. Мы отказались от представления УП каждого канала в виде линейного текста и ручной синхронизации частей управляющей программы по времени работы - этот способ, реализованный ранее, нередко вызывал нарекания пользователей. Для упрощения программирования в систему был введен новый объект - «Канал», ранее его функции были возложены на подпрограммы специального типа. Были пересмотрены функции технологической команды «Контрольная точка» и объекта «Зона обработки».

Рассмотрим основные принципы задания многоканальной обработки, реализованные в системе ADEM-VX. Но прежде, чем

описать новую схему работы, дадим несколько определений:

• Зона обработки - это совокупность технологических переходов, обрабатываемых в одной системе координат. Для каждой зоны обработки можно определить свою систему координат, позицию смены инструмента и координаты начала обработки. Для включения перехода в зону обработки достаточно указать имя зоны, которой он принадлежит.

• Канал - объект, объединяющий совокупность технологических переходов, которые определяют перемещения закрепленного за ним рабочего органа. Хотя жесткой привязки инструмента к каналу в системе АОЕМ не существует, на практике для упрощения программирования за каждым каналом закрепляется определенный суппорт или инструментальная голова.

• Контрольная точка - объект в маршруте обработки, говорящий о том, что после его появления все доступные каналы могут начать работу одновременно. Если канал не указан или не содержит ни одного перехода, то считается, что он находится в состоянии ожидания до прихода следующей контрольной точки. Канал, закончивший работу раньше других, также переходит в состояние ожидания.

Итак, перед проектированием технологии обработки необходимо определить места в маршруте, в которых следует синхронизировать работу,- т.е. определить необходимое число контрольных точек. Затем в каждую контрольную точку добавляются каналы, которые должны начинать работу одновремен-

но. После чего в каждом из каналов определяется набор технологических переходов и команд, реализующих обработку определенной части детали. На рис. 1 представлен фрагмент маршрута, где показаны две контрольные точки, в каждой из которых работает одновременно по два канала:

КТ#1: После прихода этой контроль-

ной точки одновременно работают только каналы 1 и 2. Поскольку в первом канале выполняется только подрезка торца, он, скорее всего, он закончит работу быстрее второго и будет ожидать прихода следующей контрольной точки.

КТ#2: После прихода этой контроль-

ной точки одновременно работают только каналы 2 и 3. Любой из них, окончив работу, будет ждать прихода следующей контрольной точки.

- й, 005 ПРОГРАММНАЯ МНОГОКАНАЛЬНАЯ ВН-33 (ТгООАМЦ

РР Вылет детали: 40 мм, диаметр заготовки: 18 мм

Рис. 1. Маршрут обработки

Таким образом, процесс проектирования маршрута заключается в создании необходимого числа контрольных точек, определении каналов, работающих в каждой контрольной точке, и создании фрагментов обработки для каждого канала. При формировании общей траектории движения АБЕМ автоматически соберет информацию по каждому каналу и сформирует все необходимое для создания управляющей программы. При этом УП каждого канала, в зависимости от требований системы ЧПУ, могут быть объе-

динены в одну программу или разбиты на отдельные файлы.

Диаграмма работы каналов для маршрута, показанного на рис. 1, будет выглядеть следующим образом (табл.1).

Таблица 1-Диаграмма работы каналов

№ канала КТ#1: Подрезка торца КТ#2: Сверление + расточка

1 Передняя резцедержка • Подрезать торец Ожидание

2 Работа в контршпинделе • Подрезать торец • Точить область Работа в контршпинделе • Подрезать торец • Точить область • Подвести ловушку

3 Ожидание Револьверная голова • Сверлить торец • Расточить область

Представленный метод программирования многоканальной обработки был опробован на двух тестовых деталях, использованных при внедрении системы АБЕМ-УХ на Рыбинском приборном заводе (г. Рыбинск, Ярославская область). Обработка выполнялась на токарном автомате продольного точения, модели ВН38 (фирмы Т8иОЛМ1, Япония - Шд://^нж£ш£ашк_со. jpZengZindex.html), компоновка основных узлов которого представлена на рис. 2. Станок оснащен главным шпинделем, контршпинделем, револьверной головой и двумя суппортами: поперечным (подвижным) и обычным (неподвижным). Данный станок предназначен для получения деталей из прутков диаметром от 8 до 38 мм. Количество управляемых осей - 8. Система ЧПУ - БАКиС 31 1Л, установленная на нем, позволяет одновременно отрабатывать до трех управляющих программ.

В связи с особенностями управления данным станком при проектировании маршрута были использованы «зоны обработки» (см. выше), описывающие направление осей детали для каждого канала. Каналы на станке определялись следующим способом:

1. Первый канал считается основным и содержит управляющий код только для перемещений поперечного суппорта (оси Х1 и У1). В его начале обязательно нужно вызвать все со-

вместно отрабатываемые управляющие программы и указать, сколько именно каналов будет задействовано.

Поперечный Главный шпиндель Револьверная суппорт / голова

Неподвижный Контршпиндель суппорт

Рис 2. Компоновка основных узлов станка ВН38

2. Второй канал содержит управляющий код для перемещения контршпинделя (оси X2, Z2 и С2) и револьверной головы (оси X3, Y3 и Z3) в том случае, если закрепленный в ней инструмент обрабатывает деталь, зажатую в контршпинделе.

3. Третий канал содержит управляющий код для перемещения револьверной головы в том случае, если закрепленный в ней инструмент обрабатывает деталь, зажатую в главном шпинделе (оси Z1 и С1).

В процессе внедрения системы и обучения специалистов предприятия была спроектирована обработка двух деталей: малой и большой длины (рис. 3 и 4). На них были протестированы основные режимы работы станка:

• многоканальное управление;

• сбалансированная обработка - одновременное точение детали инструментами, закрепленными в поперечном суппорте и револьверной голове;

• синхронизированная обработка - обработки детали, зажатой одновременно в двух шпинделях;

• совмещенное и комплексное управление различными осями.

Первая деталь представляла собой двухступенчатый вал с двусторонней расточкой, винтовым пазом и отверстиями на поверхности вращения. Для обработки винтового паза была использована функция 2.5 -

координатного фрезерования «Оси вращения», позволяющая навернуть любую плоскую обработку на произвольное тело вращения, в данном случае цилиндр.

Рис 3. Тестовая «короткая» деталь

Как видно из рис. 2 обработка детали, зажатой в главном шпинделе, может происходить с помощью поперечного суппорта и револьверной головы. Большие размеры блоков, с помощью которых приводной инструмент крепится в револьверную голову, мешают подводу инструмента к главному шпинделю. Поэтому при обработке коротких деталей для третьего канала используют режим комплексного управления осями Z1 и Z3. В этом режиме вместо оси Z3, принадлежащей револьверной голове, в обработке участвует ось Z1 - продольное движение главного шпинделя.

Вторая деталь - длинный тонкий вал (Ь=100 мм, Э=6 мм) с ромбовидной вставкой и длинной лыской (см. рис. 4). Если вылет детали из главного шпинделя достаточно большой, используется режим обработки детали, зажатой одновременно в двух шпинделях. При этом также необходимо активировать режим синхронизации осей С1/С2 и Z1/Z2.

\

Рис 4. Тестовая «длинная» деталь

Синхронизация осей используется и при сбалансированной обработке детали, т.е. одновременном точении инструментами, закрепленными в поперечном суппорте и револьверной голове. Инструменты предварительно позиционируются с небольшим перебегом относительно друг друга (обычно 0,2 -

0,5 мм), далее включается синхронизация осей Х1-Х3 и станок переходит в режим управления третьим каналом из первого. Таким образом, все перемещения, указанные в управляющей программе для первого канала, будут синхронно отрабатываться и для поперечного суппорта, и для револьверной головы. Пример такой обработки показан на рис. 5.

Рис 5. Сбалансированная обработка детали, зажатой в обоих шпинделях

Следует отметить, что для управления подобным оборудованием САМ-модуль любой системы должен содержать множество команд, активирующих те или иные функции станка. Предусмотреть все такие команды при проектировании системы практически невозможно. Поэтому разработчики системы АБЕМ-УХ изначально сконцентрировали свои усилия на создании наиболее типовых методов обработки, а для учета специфических станочных функций и циклов был разработан специальный механизм.

Начиная с шестой версии в системе АБЕМ появилась возможность создания пользовательских команд. С их помощью пользователь самостоятельно может формировать станочные команды и использовать их в маршруте обработки наряду со стан-

дартными. Пользовательские команды могут содержать любое число параметров и элементов управления (числа, строки, кнопки, закладки, элементы меню и т.д.). При активации любого из параметров его значение либо сразу передается в постпроцессор, либо предварительно обрабатывается соответствующим макросом. Таким образом, пользовательская функция - это не просто набор чисел и строк, позволяющих включить определенную М или О функцию, - это своего рода миниатюрная среда разработки для технолога. Так, для станка ВН38 прямо на предприятии были созданы дополнительные технологические команды:

• «Пиноль» - команда, с помощью кото -рой пользователь может выдвигать деталь из главного шпинделя на заданную длину.

• «Сбалансированная обработка» - ко -манда, необходимая для корректного определения режима сбалансированной обработки.

• «Синхронная работа двух шпинделей/перехват детали» - команда используется либо для осуществления перехвата или выдвижения детали из главного шпинделя в противошпиндель, либо для режима обработки детали, зажатой одновременно в двух шпинделях.

• «Отвод контршпинделя» - команда, определяющая работу контршпинделя во время перехвата или выдвижения детали.

• «Подвод ловушки» - команда, используемая для подвода контршпинделя к ловуш -ке, выброса детали, продувки противошпинделя и его отвода в безопасную позицию.

В заключение отметим, что описанный выше механизм полностью подтвердил свою жизнеспособность. Так, к моменту написания этой статьи поступила информация об успешном внедрении системы АБЕМ-УХ на ОАО «Агрегат» (г. Сим, Челябинская область) для разработки УП на многоканальном токарном обрабатывающем центре М1уапо BNJ-42SY. Запуск подобных станков с применением нашей системы, включая создание маршрута, написание постпроцессора, формирование УП и полного комплекта технологической документации, занимает не более 3-4 недель.

Библиографический список

1. Сальников, А.М. ADEM CAM - руководство пользователя / А.М. Сальников, К.С. Карабчеев. -Рациональные технологии, 2008.

2. FANUC 31 IA - руководство по программированию .

References

1. Salnikov, A.V. ADEM CAM - user manual / A.V. Salnikov, K.S. Karabcheev.-Ratsionalnye technologii, 2008.

2. FANUC 31 IA - documentation.

REALIZATION OF THE MULTICHANNEL CNC MACHINING METHODS

©2009 A. A. Kazakov, A. M. Salnikov «Krona», Izhevsk

This article describes the actual experience with the integrated CAD/CAM system for the development of control programs for the multi-channel CNC machining. Author describes the methods of channel synchronization during the simultaneous milling-lathing machining. Aspects of postprocessor development are shown on the example of three-channel machine tool.

CAD/CAM system, development, control program, methods of channel synchronization, postprocessor

Информация об авторах

Казаков Алексей Александрович, кандидат технических наук, директор центра разработок НПК «Крона». E-mail: alex@adem.ru. Область научных интересов: разработка систем технологической подготовки производства и создания управляющих программ для станков с числовым программным управлением.

Сальников Алексей Михайлович, ведущий специалист, эксперт CAD/CAM НПК «Крона». E-mail: salnikov@adem.ru. Область научных интересов: техническая поддержка систем подготовки управляющих программ.

Kazakov Alexey Aleksandrovich, Candidate of Engineering Science, head of the development centre of NPK «Krona». E-mail: alex@adem.ru. Area of research: development of process-engineering systems, creation of control programs for CNC machine tools.

Salnikov Alexey Mihailovich, expert CAD/CAM of NPK «Krona». E-mail: salni-kov@adem.ru. Area of research: technical development CAM-system.