Групповая технология в CAPP-системах





 

Групповая технологиясостоит в создании базы данных подобных деталей, проектов и технологий и использовании этой базы для вне­дрения общей процедуры проектирования и производства.

Выделение деталей с общими технологическими пара­метрами позволяет за счет существующих баз данных сократить временные затраты на проектирование изделия, разработку техпроцессов, настройку оборудования, упростить технологические маршруты, уменьшить длительность производственных циклов.

Групповая технология реализуется на основе процессов классификации и кодирования.

Классификация детали означает отнесение ее к определенной группе или семей­ству на основании наличия или отсутствия определенных свойств.

Кодирование детали состоит в присваивании ей символов, которые должны отражать свойства детали. Если систе­ма кодирования и классификации должна использоваться на производстве, то важны такие свойства деталей, как форма, материал, размеры, допуски, обрабатываемость материалов, техноло­гии и требования к станкам. Существует три типа структур кодов, на которых могут основываться системы кодирования групповых технологий: иерархиче­ские, цепные и гибридные.

Иерархический код.В иерархическомкоде значение знака кода определяется предшествующими знаками. Пример структуры иерархического кода для семейства 54ххх показан на рис. 3.1. Преимущество иерархической структуры состоит в возможности описания больших объемов информации небольшим количеством символов. Но опре­делить значение символа в иерархической структуре оказывается достаточно сложно, так как приходится прослеживать всю иерархию предыдущих символов. Также иерархический код трудно разработать и мо­дифицировать из-за того, что необходимо определять все ветви иерархии.

 

 

Рисунок 3.1. Иерархический код

Цепной код.В цепном коде каждый знак не зависит от предшествующих. Цепной код легко конструировать и мо­дифицировать. Его использование целесообразно в том случае, если сведения о деталях будут изменяться достаточно часто. Недостаток цепного кода в том, что он несет меньше ин­формации, чем иерархический код той же длины.

Гибридная структура.Данная структура представляет собой совокупность иерархического и цепного кодов. Большинство систем классификации и кодирования, используемых в промыш­ленности, основаны на гибридных структурах, что позволяет пользоваться пре­имуществами иерархического и цепного кодов.

Для обеспечения потребностей проектирования и производства было разработа­но множество систем классификации и кодирования деталей. Эти системы об­легчают выбор семейств деталей и поиск деталей с подобными технологически­ми характеристиками. Например, такими системами являются системы Vuoso-Praha и Опитца.

 
Система Vuoso-Praha.Код Vuoso-Praha состоит из четырех знаков, три из которых образуют иерархи­ческую структуру, задающую форму детали, в том числе ее размеры и пропор­ции. Четвертая цифра задает материал.

Система Опитца. Система основана на гибридной структуре, поэтому значения второй, третьей, четвертой и пятой цифр зависят от первой. Базовый код Опитца состоит из девяти знаков, но может быть расширен до трина­дцати. Первые девять цифр называются основным кодом, а остальные цифры – дополнительным. Дополнительный код определяет тип технологических операций и их последовательность.

 

Контрольные вопросы

1. Какие существуют подходы к планированию процессов производства? Кратко охарактеризуйте их.

2. Какой подход к планированию процессов производства обычно используется в CAPP-системах? Почему?

3. Каким образом реализуется групповая технология в CAPP-системах?

4. Какие структуры кодов используются при создании CAPP-систем? Приведите их достоинства и недостатки.


 

4. СИСТЕМЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

 
4.1. Введение в числовое программное управление

 


Многие достижения в автоматизации проектирования и автоматизации производственных процессов связаны с чис­ловым программным управлением (ЧПУ).

Числовое программное управление (ЧПУ)управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе (УП), в которой данные заданы в цифровой форме.

Система числового программного управления (СЧПУ)совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком. СЧПУ также называют NC-системами (numerical control – числовое управление).

Основные функции СЧПУ[14, 22, 28, 37, 40, 41]:

- синтез управляющих программ для технологического оборудования с ЧПУ;

- моделирование процессов обработки (построение траекторий относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, генерация постпроцессоров для конкретных типов оборудования с ЧПУ, расчет норм времени обработки).

Исходными данными для составления программ для станков с ЧПУ являются результаты конструкторского проектирования, поступающие из CAD-систем. Но возможно программирование и при наличии в качестве исходных данных лишь чертежа детали и параметров технологического процесса. При программировании определяют и кодируют геометрию заготовки, траектории движения подвижных частей станка и параметры обработки.

Технология ЧПУ применяется при выполнении широкого набора разнообразных операций, включая техническое черчение, сборку, кон­троль, штамповку листового металла, точечную сварку, сверле­ние, токарную и фрезерную обработку.

Наиболее известными CAM-системами являются ADEM CAM (Omega ADEM Technologies Ltd, Россия), SprutCAM (АО "Спрут-Технология", Россия), DUCT 5 (DELCAM Plc., Великобpитaния), hyperMILL (Open Mind Software Technologies GmbH, Германия), EdgeCAM (Planit Holdings Plc, Великобритания), ESPRIT (DP Technology, США), SolidCAM (CADTECH, Израиль), MasterCAM (CNC Software, США), PEPS (Camtek Ltd., Великобритания), ArtCAM Pro (DELCAM Plc, Великобpитaния), SURFCAM (Surcam Inc, США), PowerMILL (DELCAM Plc, Великобpитaния).

История развития СЧПУ.Основоположником ЧПУ является Джон Парсонс, предложивший в конце 1940-х годов метод использования перфокарт, содержащих информацию о координа­тах точек, которые нужны для управления станком. Станок получал ко­манды на пошаговые перемещения (в приращениях), что позволяло фор­мировать траекторию обработки требуемой поверхности крыла самоле­та. В 1948 г. Парсонс продемонстрировал свою идею специалистамВВС США. В дальнейшемВВС США субсидировали ряд научно-исследова­тельских проектов лаборатории сервомеханизмов Массачусетского тех­нологического института (МТИ). В 1952 г. был впервые продемонстрирован модифицированный фрезеровальный станок Cincinnati Hydrotel с тремя степенями свободы. Вскоре после этого станкостроители начали проводить исследования по собственным проектам с целью коммерческого выпуска устройств ЧПУ. Был создан язык APT (Automatically Programmed Tools). Цель исследований, связанных с языкомAPT, со­стояла в обеспечении средств, с помощью которых технолог-програм­мист мог бы подавать станку команды для обработки деталей в виде простых сообщений, похожих на предложения английского языка. Язык APT до сих пор широко используется в промышленности. Множество современных языков программиро­вания технологических процессов основано на его концепциях.

ПрименениеСЧПУ имеет следующие преимущества.

1.Повышение качества продукции. СЧПУ идеально подходят для обработки деталей, имеющих в своем составе множество элементов и криволинейные поверхности. Станки с ЧПУ отличаются большей точностью изготовления дета­лей, снижением уровня брака и меньшими требованиями к контролю изделий.

2.Повышение производительности трудаза счет сокращения вспомогательного и основного времени обработки на станке. Так как при ис­пользовании ЧПУ настройка на новые работы производится быстрее и обычно таких настроек требуется меньше, время подготовки производства уменьшается на 50-75 %. Сокращение общей продолжительности цикла изготовления продукции снижается на 50-60 %.

3.Снижение требований к фиксирующим приспособлениям.СЧПУ требуют более простых и дешевых фиксирующих приспособлений, по­скольку позиционирование здесь производится не столько с помощью зажимов или фиксаторов, сколько посредством управляющей про­граммы. Экономия средств на проектирование и изготовление технологической оснастки снижается на 30-85 %.

4.Большая гибкость производства. С применением ЧПУ облегчается адаптация к изменениям конструкции изделий, переходам на выполне­ние срочных заказов и т.п.

5.Сокращение уровня запасов. Благодаря уменьшению числа на­строек и времени подготовки производства при применении СЧПУ уро­вень необходимых запасов на предприятии снижается.

6.Уменьшение требуемых производственных площадей. Так как обра­батывающий центр часто может выполнять работу сразу нескольких обычных станков, требуемые производственные площади в цехах, где работают СЧПУ, как правило, оказываются меньше, чем в цехе с тра­диционным оборудованием.

Наряду с перечисленными достоинствами использование СЧПУ обладает и недостатками.

1. Более высокие капитальные затраты. Станки с ЧПУ представ­ляют собой развитые и сложные технические средства, покупка которых обходится дороже, чем станков без ЧПУ.

2. Более высокие эксплуатационные затраты. Затраты по обслуживанию и экс­плуатации станков с ЧПУ обычно бывают выше, чем в случае использования тради­ционных станков.

 

Структура систем ЧПУ

 

В функциональную систему числового программного управления вхо­дят следующие три основных компонента:

- управляющая программа;

- блок управления, называемый также устройством числового про­граммного управления (УЧПУ);

- станок.

Управляющая программа (УП)совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка для обработки конкретной заготовки.

Устройство числового программного управления (УЧПУ)устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные компоненты станка в соответствии с УП и информацией о состоянии управляемого объекта.

Станокявляется управляемой и исполнительной частью системы. На станке смонтированы механизмы с автоматическим управлением, приспособленные к приему оперативных команд от УЧПУ.

Функциональная схема СЧПУ представлена на рисунке 4.1. Устройством ввода программы (УВП) программа считывается, т. е. преобразуется в электрические сигналы, и направляется в устройство обработки программы (УОП), которое через устройство управления приводом (УУП) воздействует на привод подач (ПП) станка. Заданное перемещение (например, по осям X, Y, Z)подвижных узлов станка, связанных с приводом подач, контролируют датчики обратной связи (ДОС). Информация обратной связи (ИОС) с датчика через устройства обратной связи (УОС) поступает в УОП, где происходит сравнение фактического перемещения узла подачи с заданным по программе для внесения корректив в произведенные перемещения. Для исполнения дополнительных функций электрические сигналы поступают с УВП в устройство технологических команд (УТК), которое воздействует на исполнительные элементы технологических команд (ИЭТК). Происходит включение (выключение) различных двигателей, электромагнитных муфт, электромагнитов и др.

 

 

Рисунок 4.1. Функциональная схема СЧПУ

 

Классы устройств ЧПУ

 

В соответствии с международной классификацией все УЧПУ по уровню технических возможностей делятся на следующие основные классы:

- NC (Numerical Control);

- SNC (Stored Numerical Control);

- CNC (Computer Numerical Control);

- DNC (Direct Numerical Control);

- HNC (Handled Numerical Control).

Системы класса NC. Внастоящее время выпуск станков, оснащенных УЧПУ классов NC и SNC прекращен. В системах класса NC принято покадровое чтение перфоленты на протяжении цикла обработки каждой заготовки. После включения станка и УЧПУ читаются первый и второй кадры программы. Как только заканчивается их чтение, станок начинает выполнять команды первого кадра. В это время информация второго кадра программы находится в запоминающем устройстве УЧПУ. После выполнения первого кадра станок начинает обрабатывать второй кадр, который для этого выводится из запоминающего устройства. Основным недостатком рассмотренного режима работы является то, что для обработки каждой следующей заготовки из партии системе ЧПУ приходится вновь читать все кадры перфоленты, в процессе такого чтения нередко возникают сбои из-за недостаточно надежной работы считывающих устройств УЧПУ.

Системы класса SNC.Эти системы сохраняют все свойства систем класса NC, но отличаются от них увеличенным объемом памяти. Системы класса SNC позволяют прочитать все кадры программы и поместить информацию в запоминающем устройстве большой емкости.

Системы класса CNC. Основу УЧПУ классов CNC составляют: ЭВМ, запрограммированная на выполнение функций числового программного управления, блоки связи с координатными приводами, блоки выдачи технологических команд в требуемой логической последовательности, системные органы управления и индикации, каналы обмена данными с центральной ЭВМ верхнего уровня. В системах класса CNC возможно изменять и корректировать в период эксплуатации (а не только в период проектирования и изготовления системы) как УП обработки детали, так и программы функционирования самой системы. Каждая из выполняемых функций обеспечивается своим комплексом подпрограмм. Подпрограммы увязываются общей координирующей программой-диспетчером, осуществляющей гибкое взаимодействие всех блоков системы.

В запоминающее устройство системы CNC УП может быть введена полностью не только с перфоленты, с дискеты или по каналу внешней связи, но и отдельными кадрами – вручную с пульта УЧПУ. Ряд систем имеет библиотеку типовых программ. Это приводит к резкому уменьшению числа кадров УП, к сокращению сроков ее подготовки и к соответствующему повышению надежности работы станка.

Системы класса DNC. Системами класса DNC можно управлять непосредственно по каналам связи от центральной ЭВМ, минуя считывающее устройство станка. Однако наличие ЭВМ не означает, что необходимость в УЧПУ у станков полностью отпадает. В функции DNC входит управление и другим оборудованием автоматизированного участка, например автоматизированным складом, транспортной системой и промышленными роботами, а также решение некоторых организационно-экономических задач планирования и диспетчеризации работы участка. Составной частью программно-математического обеспечения DNC может быть специализированная система автоматизации подготовки УП. Редактирование УП в DNC возможно на внешней ЭВМ, на которой ведется автоматизированная подготовка УП, на ЭВМ, управляющей группой станков, и на ЭВМ, встроенной в УЧПУ конкретного станка. Во всех случаях подготовленные и отредактированные УП для оборудования участка хранятся в памяти ЭВМ, управляющей группой станков, откуда они передаются на станки по каналам связи.

Системы класса HNC. УЧПУ класса HNC позволяют осуществлять ручной ввод программ в электронную память ЭВМ УЧПУ непосредственно с ее пульта. Программа, состоящая из достаточно большого числа кадров, легко набирается и исправляется с помощью клавиш или переключателей на пульте УЧПУ. После отладки она фиксируется до окончания обработки партии одинаковых заготовок. Первоначально УЧПУ класса HNC, имея упрощенную схему, в ряде случаев не обладали возможностью внесения коррекций, буферной памятью, вводным устройством с перфоленты и другими элементами. Новейшие модели УЧПУ класса HNC имеют повышенный объем памяти встроенной микроЭВМ.

 

Типы систем ЧПУ

 

Суще­ствуют два основных типа систем ЧПУ: позиционное и контурное управления движениями.

Позиционноеуправление – ЧПУ, при котором рабочие составляющие станка перемещаются в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются. Чаще всего такая ситуация имеет место при сверлении, точечной сварке, пробивании, нарезке резьбы и установке компонентов на печатной плате. Позиционное регулирование реали­зуется достаточно просто, и поэтому станок с таким контроллером стоит недоро­го. Он может выполнять и простые фрезеровальные операции, если снабдить его механизмом контроля скорости подачи при перемещении от одной точки к дру­гой.

Контурное управление – ЧПУ, при котором рабочие органы станка перемещаются по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. Контурное управление – это самый сложный, наиболее гибкий, но и наи­более дорогой режим управления станками. Он дает возможность вы­полнять операции обработки с перемещением режущего инструмента как от точки к точке, так и по прямым линиям. Дополнительной отли­чительной чертой систем контурногоЧПУ является их способность управлять движениями станка одновременно по нескольким осям. Чтобы обеспечить формирование желаемой геометрии детали, управление перемещением режущего инструмента по траектории должно осу­ществляться непрерывно. Приконтурном управлении можно вести обработку по прямым линиям, круговым траекториям, плоским и криволинейным поверхностям. Типичными примерами использования контурного управления служат фрезерные и токарные операции.

Чтобы обработать деталь по криволинейной траектории с помощью контурной СЧПУ, необходимо непрерывно менять направление подачи, обеспечивая тем самым отслеживание нужной кривой. Это осущест­вляется путем разбиения криволинейной траектории на очень короткие прямолинейные сегменты, аппроксимирующие заданную кри­вую.

 





Читайте также:
Группы красителей для волос: В индустрии красоты колористами все красители для волос принято разделять на четыре группы...
Отчет по производственной практике по экономической безопасности: К основным функциональным целям на предприятии ООО «ХХХХ» относятся...
Примеры решений задач по астрономии: Фокусное расстояние объектива телескопа составляет 900 мм, а фокусное ...
Основные направления социальной политики: В Конституции Российской Федерации (ст. 7) характеризуется как...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.04 с.