Автор: Григорий Иванец

 

Методика разработки управляющих программ в версии 10

 

Настоящая методика  предназначена для  модуля фрезерной и гравировальной обработки в едином 3Д/2Д редакторе.

Методика разработки управляющих программ в версии 10 сохраняет последовательность работы, принятую в предыдущих версиях ГеММы:

1) создание /импорт геометрической модели  изделия;

2) разработка технологических проходов;

3) создание проекта управляющей программы (разработка структуры УП);

4) генерация управляющей программы в двух вариантах (в машинном коде устройства ЧПУ станка и независимом формате языка АРТ).

 

1. Привязка к технологической точке наладки.

В предыдущих версиях система наладки на станке совпадала с математической системой координат модели детали. Привязка к системе наладки заключалась в выполнении последовательности перемещений и поворотов модели таким образом, чтобы достичь положения модели относительно ее системы координат абсолютно совпадающем с положением детали на станке. Дальнейшие изменения положения были допустимы только путем применения систем координат плоскостей и технологических команд, определяющих движения механических устройств по приведению в соответствие системы наладки на станке выбранной системе координат плоскости.  Использование системы координат плоскости допускалось только в 2Д редакторе для 2Д типов обработки. Локальные системы координат плоскостей не являлись геометрическими объектами, то есть над ними допускались только две операции: СОЗДАТЬ и УДАЛИТЬ

 

Главная особенность версии 10 – отсутствие самостоятельного режима 2Д редактора. Построение 3Д и 2Д объектов выполняются в одном редакторе. Как построения, так и обработка ведется в выбранной локальной системе координат (ЛСК). ЛСК можно создавать, привязываясь к поверхностям и характерным точкам детали.  ЛСК  являются геометрическими объектами. Они не только видны в редакторе, но их можно поворачивать, перемещать. В модели можно создать произвольное количество ЛСК. Автоматически формируется список ЛСК модели. Работа по построениям и созданию технологических  проходов выполняется в активной ЛСК, которая определяется путем выбора ЛСК из списка.  Порядок выбора ЛСК из списка произволен.

Ось инструмента в проходе совпадает с осью Z выбранной ЛСК. Для формирования управляющей программы с другой точкой наладки и ориентацией шпинделя требуется просто создать новую ЛСК и выбрать ее для работы. Внутри ЛСК дополнительно можно выбрать одну из трех координатных плоскостей для построения плоских элементов и формирования проходов 2D обработки.

Применение ЛСК в обработке имеет два главных достоинства. Во-первых, теперь не нужно изменять положение детали в модели для задания системы координат наладки. На рис.1 показано исходное положение детали в модели после импорта из модели конструктора. На экране по аналогии с предыдущими версиями показывается  репер направлений осей активной  ЛСК. Его положение в пространстве определяется видом изображения модели. Точную привязку к реальной системе координат имеет только объект ЛСК. В изображении объекта ЛСК дополнительно показывается положение активной рабочей плоскости для выполнения 2Д построений.

Рис.1 Отображение системы координат модели сразу после импорта.

Допустим, заготовка имеет форму полуцилиндра, и нужно обработать только правую часть (рис.2)

Рис.2 Изображение заготовки и участка обработки

Работа начинается с создания ЛСК. ЛСК создается в команде меню «СОЗДАТЬ ЛСК». Варианты исходных данных для создания ЛСК предлагаются в опциях меню (рис.3).

Рис.3 Меню команд управления ЛСК

Если в модели не хватает каких-то конструктивных элементов, то их необходимо достроить. Например, в предложенной детали центр системы должен лежать в точке, которая не принадлежит  точке поверхности (точка пересечения торца с осью детали). Этапы создания ЛСК показаны на рис.4.  Для активации созданной ЛСК нужно перейти к команде «Выбрать ЛСК». Результат показан в правом нижнем углу рис.4.

Рис.4 Этапы создания ЛСК.

2.      Построение вспомогательных геометрических элементов

До начала разработки проходов рекомендуется достроить в модели различные технологические элементы, такие как контур или поверхность заготовки, линии и контуры ограничений. Перед построением 2Д объектов нужно построить граничные кривые поверхностей, которые желательно иметь в плоскости построений. Экспорт плоских кривых в плоскость не требуется. Плоские линии, параллельные рабочей плоскости, остаются на экране после выбора 2Д режима работы с редактором. В нашем примере необходимо построить поверхность заготовки и линию ограничения. Для построения поверхности строим контур образующей с привязкой к концу граничной кривой и торцу детали (рис.5).

Рис.5 Вспомогательные построения в 2Д режиме

Построение поверхности вращения выполняется в 3Д режиме, причем изображение сетки в рабочей плоскости можно даже не отключать, так как оно бывает полезным для привязки в режиме «Экран - Точно».

3.      Разработка технологических проходов

Технологические возможности для создания УП – использование различных технологических алгоритмов («стратегий» в терминах ГеММы) для полуавтоматической генерации проходов по черновой, получистовой и чистовой обработке. Важная особенность версии 10 – использование технологической параметризации. Все стратегии задаются через численные параметры и геометрические объекты в виде шаблонов исходных данных (Рис.5).

Рис.5 - Исходные геометрические объекты технологического шаблона

Любой элемент шаблона, в том числе геометрический объект, могут быть заменены без необходимости корректировки остальных. Такой подход значительно сокращает отладки УП, так как позволяет сделать несколько вариантов работы алгоритма, а потом выбрать наилучший. Состав исходных данных для расчета на экране представляется в виде кнопочного меню, кнопки связаны с диалоговыми панелями, которые управляют вводом численных параметров и выбором геометрических объектов.

Ниже рассмотрен пример использования шаблона для черновой послойной обработки.

После выбора команды «Обработка3Д - Послойная черновая» на экране появляется шаблон параметров команды.  Ввод данных при нажатии кнопки шаблона не предполагает действий по построению без прерывания команды ввода, поэтому все необходимые для ввода геометрические объекты уже должны быть в модели. В тоже время при запросе типа «Введите объект» допускается без выхода из данной команды вызвать в головном меню команду «Уровни» и настроить фильтр модели таким образом, чтобы на экране появились объекты, которые можно выбрать для ввода в качестве геометрических объектов технологического шаблона.

Ввиду того, что траектория прохода создается по умолчанию относительно активной ЛСК, то рекомендуется начать работу с проверки ЛСК, и если требуется, то  выбора  ЛСК (рис.6).

Рис.6 Указание ЛСК для прохода

При первом сеансе работы в модели с выбранным типом обработки автоматически отслеживается полнота состава  минимального комплекта обязательных параметров. К таким параметрам в послойной черновой обработке относятся  «модель», т.е. совокупность обрабатываемых поверхностей («деталь» на рис.5)   и «заготовка». После указания обрабатываемых поверхностей  заготовка автоматически генерируется в виде габаритного параллелепипеда (рис.7). Технолог может изменить тип заготовки, дав отрицательный ответ на вопрос «Заготовка верна?» и добавить необходимый геометрический объект (диагональный отрезок, контур, поверхность или оболочку).

Рис.7 Указание заготовки для послойной обработки

Числовые и логические параметры стратегии и инструмента вводятся при нажатии кнопки «ТП»- технологические параметры. Состав параметров зависит от выбранного типа обработки, поэтому в данном пункте не рассматривается. Также специфичными для типа «послойная черновая» являются геометрические объекты « Ограничения», «Точка врезания», «Высоты». Расчет производится после нажатия кнопки со стрелкой (правая кнопка панели).

Главная особенность технологических шаблонов состоит в том, что если в модели присутствует шаблон, то можно изменить любой параметр, не меняя других. Например, заменить точку врезания в послойной обработке (рис.8).

Рис.8 Замена точки врезания

4.      Контроль технологических проходов

Важным этапом разработки УП является контроль результатов, потому что как говорили древние, не ошибается  только боги. А результат разработки УП аккумулирует ошибки как самих алгоритмов CAM системы, так и субъективные ошибки, которые допустил технолог-программист при задании параметров в шаблоне. В системе ГеММа-3Д  имеется несколько путей для контроля. Первый – это компьютерное воспроизводство поверхности детали, получаемой после отработки кадров УП при идеально жестком инструменте и отсутствии износа инструмента. Для такого контроля в системе ГеММа-3Д применяется модуль G-mill, который позволяет использовать как упрощенную заготовку (тело, вытянутое из плоского контура), так и точную модель заготовки, импортированную в формате STL. Модель заготовки строится либо в CAD системе, либо в самой системе ГеММа-3Д.  На Рис.9 показаны мгновенные снимки  двух временных  моментов контроля взаимного положения инструмента и заготовки в процессе изготовления детали.

Важным этапом разработки УП является контроль результатов, потому что как говорили древние, не ошибается  только боги. А результат разработки УП аккумулирует ошибки как самих алгоритмов CAM системы, так и субъективные ошибки, которые допустил технолог-программист при задании параметров в шаблоне. В системе ГеММа-3Д  имеется несколько путей для контроля. Первый – это компьютерное воспроизводство поверхности детали, получаемой после отработки кадров УП при идеально жестком инструменте и отсутствии износа инструмента. Для такого контроля в системе ГеММа-3Д применяется модуль G-mill, который позволяет использовать как упрощенную заготовку (тело, вытянутое из плоского контура), так и точную модель заготовки, импортированную в формате STL. Модель заготовки строится либо в CAD системе, либо в самой системе ГеММа-3Д. На Рис.2 показаны мгновенные снимки  двух временных  моментов контроля взаимного положения инструмента и заготовки в процессе изготовления детали.

Второй способ визуального контроля появился в версии 10 – это контроль взаимного положения инструмента и детали при возможности частичного отображения траектории.  Такой вариант контроля предназначен  для определения причин появления дефектов обработки, выявленных в модуле G-mill. На Рис.3 показан вариант контроля с отображением только 100 кадров, предшествующих выделенному моменту (число кадров отображения устанавливает пользователь). Причем можно видеть номер кадра и координаты вершины инструмента, что позволяет увязать визуализацию траектории с полученной УП.  Данный способ контроля может сочетаться с отображением всей траектории (Рис.4).

Для контроля послойной обработки очень полезной оказалась опция отображения всех кадров УП, строго лежащих в плоскости исследуемого слоя. Данная опция оказалась просто необходимой для высокоскоростного резания, так как для этого типа обработки размер слоя может составлять всего несколько десятых миллиметра, и отследить вручную траекторию исследуемого слоя физически невозможно. На Рис.5 показан пример такого визуального контроля послойной обработки.

Рис.10 Контроль результатов обработки в модуле G-mill

 

Второй способ визуального контроля появился в версии 10 – это контроль взаимного положения инструмента и детали при возможности частичного отображения траектории.  Такой вариант контроля предназначен  для определения причин появления дефектов обработки, выявленных в модуле G-mill. На Рис.11 показан вариант контроля с отображением только 100 кадров, предшествующих выделенному моменту (число кадров отображения устанавливает пользователь). Причем можно видеть номер кадра и координаты вершины инструмента, что позволяет увязать визуализацию траектории с полученной УП.   Данный режим контроля доступен в команде «Проход в динамике»

 

> >

Рис.11 Контроль в редакторе системы ГеММа-3Д с частичным отображением траектории

 

Данный способ контроля может сочетаться с отображением всей траектории в команде «Показать проход New» (Рис.12).

 

Рис.12 Изображение траектории, инструмента и обработанной детали в редакторе системы ГеММа-3Д.

 

Для контроля послойной обработки очень полезной оказалась опция отображения всех кадров УП, строго лежащих в плоскости исследуемого слоя (команда «Показать по слоям»). Данная опция оказалась просто необходимой для высокоскоростного резания, так как для этого типа обработки размер слоя может составлять всего несколько десятых миллиметра, и отследить вручную траекторию исследуемого слоя физически невозможно. На Рис.13 показан пример такого визуального контроля послойной обработки.

 

Рис.13 Послойный контроль траектории в редакторе системы ГеММа-3Д