Новости

Обзор "Станки и инструменты". Умный инструмент для Умного производства. Программный комплекс PartMaker для автоматизированной разработки управляющих программ для станков с ЧПУ

Современные мировые тенденции развития машиностроительных предприятий характеризуются все более высоким уровнем автоматизации и гибкости производства с возможностью быстрой переналадки оборудования на изготовление новых изделий.
1 сентября 2008

На российских предприятиях уже нередко можно встретить металлообрабатывающее оборудование с ЧПУ, воплощающее в себе концепцию "два в одном" или "три в одном" - когда в одном станке соединены функциональные возможности токарных и фрезерных станков. В конструкцию токарно-фрезерных центров могут входить два токарных шпинделя (шпиндель и противошпиндель), две и более револьверных головок с приводным инструментом, поворотная фрезерная головка и т.п. Обработка детали на таких станках может осуществляться одновременно несколькими режущими инструментами по нескольким управляемым осям (зачастую более 10) с полной синхронизацией перемещений рабочих органов станка, исключающей их столкновение и поломку. В целом именно многофункциональность таких станков, возможность выполнения на них многоосевой и многоинструментальной обработки позволяют существенно повысить эффективность машиностроительного производства. Использование этого прогрессивного оборудования способствует решению трех основных задач повышения конкурентоспособности как продукции, так и самого предприятия:

- сокращение сроков выпуска изделий благодаря высокой производительности центров;

- повышение качества изделий благодаря высокой точности обработки и возможности полного изготовления деталей с одного установа;

- сокращение расходов на производство благодаря уменьшению энергопотребления, занимаемых производственных площадей, возможности перенаправления высвобождаемого оборудования и специалистов на решение других производственных задач и т.д.

Безусловно, для разработки управляющих программ (УП) для таких многофункциональных центров необходимо программное обеспечение (ПО) соответствующего уровня.

 

Есть такая программа!

Существует множество программных продуктов для создания управляющих программ. Например, все основные современные САПР имеют специализированные модули, позволяющие это делать. Такая интеграция ПО обеспечивает корректный обмен моделями между конструкторскими и технологическими модулями, позволяя успешно разрабатывать УП для основных видов металлообрабатывающего оборудования со стандартными технологическими возможностями: для фрезерных, токарных и электроэрозионных станков. К недостаткам большинства этих программных средств можно отнести высокие требования к квалификации технологов для работы в CAM-системе, зачастую недостаточно информативный интерфейс пользователя, необходимость выполнения многочисленных ручных операций, слабо развитые функции диагностики программ на предмет выявления ошибок, ограниченные возможности создания программ для наиболее современных или уникальных видов оборудования.

Однако сегодня есть эффективное программное средство, лишенное перечисленных недостатков. Речь идет о программном комплексе PartMaker американской компании PartMaker Inc. для автоматизированной разработки управляющих программ для современного оборудования с ЧПУ, способного вести одновременную обработку деталей в двух шпинделях несколькими инструментами по нескольким осям станка. С самого начала своего существования компания-разработчик ориентировала свое ПО на создание управляющих программ именно для наиболее сложного оборудования, среди которого автоматы продольного точения (Swiss type) и многофункциональные токарно-фрезерные центры. Тем не менее есть в PartMaker модули для широко используемого во всех отраслях машиностроения металлообрабатывающего оборудования.

Структурно ПО состоит из пяти основных модулей: SwissCAM для автоматов продольного точения, Turn-Mill для многоцелевых токарно-фрезерных станков, Turn для токарных станков, Mill для фрезерных станков и Wire EDM для электроэрозионного оборудования. Модульная структура PartMaker позволяет приобретать лишь те программные средства, которые актуальны для предприятия в данный момент, и дооснащать программный комплекс новыми модулями и опциями по мере необходимости.

 

Легко освоить, удобно работать

Одним из основных достоинств PartMaker является простота создания и проверки УП, что обеспечивает более эффективное использование возможностей оборудования и позволяет создавать качественные программы даже программисту с небольшим опытом работы, чему в большой степени способствует полная русификация продукта. В интерфейсе пользователя широко используются графические и текстовые подсказки, а также средства визуализации, сопровождающие весь процесс создания УП.

 

Все может

Создание геометрии. В PartMaker есть свой "умелый" редактор геометрии деталей, позволяющий создавать матмодели изготавливаемых объектов. Кроме того, можно импортировать модели из любой системы CAD/CAM, включая SolidWorks, AutoDesk Inventor, Pro/Engineer, Unigraphics и других систем на основе ядра Parasolid™. Возможен также импорт форматов *.DXF, *.CADL, *.STL. При необходимости импортированные модели могут дорабатываться технологом-программистом и экспортироваться обратно в систему.

Базы данных производственных процессов. Для того чтобы эффективно использовать в работе накопленный производственный опыт, в PartMaker используются базы данных с информацией о режущем инструменте, режимах резания, станках с ЧПУ, а также операциях обработки отверстий с использованием пользовательских циклов.

База данных инструментов объединяет информацию о самых различных режущих инструментах для токарной и фрезерной обработки. Она позволяет сохранять данные о геометрии применяемых в конкретном производстве инструментах, контролировать их расположение в револьверных головках, магазинах или инструментальном шпинделе в зависимости от обработки детали в шпинделе или противошпинделе, автоматически устанавливает оптимальные режимы резания и необходимую коррекцию на инструмент.

База данных материалов позволяет накапливать опыт обработки различных материалов, автоматически рассчитывать оптимальные режимы резания в соответствии с характеристиками инструмента и требованиями к чистоте обрабатываемой поверхности. Возможна ручная корректировка режимов, а также задание поправочных коэффициентов для рабочих подач и скоростей резания.

База данных пользовательских циклов содержит информацию о типовых операциях обработки отверстий и непосредственно связана с базой инструментов. Пользовательские циклы могут быть сохранены и использованы для обработки других деталей. Такой параметр, как глубина обработки, рассчитывается автоматически в соответствии с заданными параметрами отверстия. Есть возможность визуального контроля получаемого отверстия на этапе программирования обработки.

База данных станков ЧПУ хранит информацию об используемом в производстве металлообрабатывающем оборудовании и позволяет контролировать правильность программирования обработки с учетом конструкции каждого конкретного станка: учитывать размеры рабочей зоны, наличие противошпинделя, инструментальных магазинов, револьверных головок, правильность расстановки инструментов по позициям и т.д.

Создание технологических переходов. Программирование обработки детали ведется по технологическим переходам. Среди них: черновое и чистовое точение, контурная токарная обработка, точение канавок любой формы, нарезание резьб. Что касается фрезерования, это черновое 2-осевое послойное фрезерование с 3-осевым позиционированием инструмента; 3-координатная чистовая фрезерная обработка; "проекционная" обработка, при которой происходит проецирование плоской траектории движения инструмента на любую криволинейную поверхность; контурное фрезерование; гравирование изображений и надписей на любых поверхностях; сверление, включая глубокое, и многие другие. Кроме того, возможно программирование таких операций, как передача детали из шпинделя в противошпиндель (с синхронизацией их вращений) или в зажимное устройство на револьверной головке и наоборот; выдвижение детали из шпинделя и перехват зажимным устройством или противошпинделем (например, при обработке длинных деталей); управление работой заднего центра, устройством подачи прутка и др.

 

Оптимизирует

PartMaker позволяет осуществлять оптимизацию разработанных УП. В нем автоматически формируется таблица процессов в соответствии с созданными технологическими переходами. Таблица содержит план обработки детали и отображает все параметры процесса обработки, пиктограммы используемых инструментов, их ориентацию и размещение в инструментальных головках или магазинах, скорости вращения шпинделя и подачи инструмента, тип применяемого охлаждения, машинное время, необходимое для отработки технологических переходов. Очередность обработки процессов может быть легко изменена путем их перемещения по строкам таблицы.

Технолог-программист может объединять переходы ЧПУ в группы синхронизации. При этом отображается информация о количестве инструментов, работающих одновременно со шпинделем и противошпинделем, о том, какие виды обработки включены в группы синхронизации, и номера синхронизируемых групп. По диаграмме времени можно контролировать загруженность инструментальных устройств и в случае их простоя добавлять переходы ЧПУ в синхронные группы для уменьшения общего машинного времени обработки.

После включения операций в группы система автоматически расставляет коды синхронизации и ожидания, позволяя полностью исключить столкновения рабочих органов и деталей при одновременной многоосевой и многоинструментальной обработке.

 

Демонстрирует работу и выявляет ошибки

Визуализация обработки возможна как на этапе создания технологических переходов, так и всей УП в целом. Визуализация обработки сопровождается динамическим удалением материала. Есть возможность динамического вращения, масштабирования и изменения панорамы наблюдения. Когда система диагностики обнаруживает ошибку программирования, способную привести к поломке инструмента или станка, происходит остановка визуализации с показом позиции, в которой произошло столкновение, и отображением имени вызвавшего ее процесса. При визуализации обработки можно наблюдать одновременную работу нескольких инструментов, а также процесс передачи детали из шпинделя в противошпиндель.

 

Использует накопленный опыт

В PartMaker имеется возможность программирования типовых групп деталей, что позволяет значительно сократить время создания управляющих программ для деталей, сходных по геометрическим параметрам. Можно создать типовую технологическую группу, обработку для одной детали-представителя этого семейства и применить параметры обработки ко всей группе. Программа осуществляет привязку траектории движения инструмента к геометрии детали-представителя и автоматически генерирует новые УП для всех других типовых деталей из этой технологической группы.

 

Модифицирует готовое и создает новое

Входящий в состав PartMaker модуль ConfigPost позволяет генерировать управляющую программу в G-кодах конкретного оборудования, исключая необходимость ручного редактирования; разрабатывать новые постпроцессоры или модифицировать уже имеющиеся. К каждому готовому постпроцессору прилагается подробная инструкция с описанием возможностей станка и список допустимых типов обработки, что позволяет выполнять программирование специалисту, незнакомому с технологическими особенностями используемого оборудования.

 

Иметь или не иметь?

Рассказать о всех возможностях такого "умного" инструмента, каким является программный комплекс PartMaker, в рамках одной статьи нелегко. За полной информацией лучше обратиться к специалистам. Однако отметим, что этот "умный" инструмент активно применяют на таких ведущих российских предприятиях, как ОАО "Калугатрансмаш", ОАО "АЛНАС" (г. Алметьевск), ОАО "Арзамасский приборостроительный завод" и др.