В системах сквозного проектирования и технологической подготовки производства различных фирм-разработчиков реализованы свои подходы к организации программ, свои алгоритмы и методы. Для более предметного изложения этой темы обратимся к основным этапам работы технолога в системах верхнего уровня на примере системы EUCLID3 фирмы EADS MATRA DATAVISION (Франция), которая воплотила многолетний опыт специалистов различных отраслей и считается одной из лучших в мире [7].
Приведем некоторые основные понятия, используемые в проектировании технологических процессов.
Удаляемый материал. Материал, удаляемый из заготовки детали в каком-либо цикле ее обработки, определяется геометрическим объектом, тип которого зависит от вида механической обработки. Таким геометрическим объектом может быть элемент одного из следующих типов:
• незамкнутая линия (например, для сверления);
• замкнутая линия или контур (например, для контурной обработки);
• призма (например, для обработки выемок);
• тело вращения.
Удаляемый материал может состоять из нескольких частей, соответствующих последовательности переходов обработки. Удаляемый материал в виде объема восстанавливается из истории создания обрабатываемой детали. Контуры (возможно, перфорированные) обрабатываются как отверстия или острова.
Система базирования элементов оборудования. Одним из важных понятий в проектировании технологий является понятие системы базирования элементов оборудования. В системе EUCLID3 это понятие ассоциируется с понятием trihedral. Системы базирования отвечают за взаимное расположение всех элементов оборудования: станка, инструмента, инструментальной оснастки, технологической оснастки (приспособления) и детали в процессе обработки. Система базирования элемента создается путем определения положений начала координат и направления осей X, Y, Z. При этом на экране монитора указываются только оси Z и X. Ось Y не отображается, так как ее положение можно вычислить по правилу правой руки. В процессе описания того или иного элемента оборудования технолог самостоятельно определяет положение системы базирования. Назначение ее для того или иного элемента оборудования будем называть определением данного элемента. На всех приведенных далее рисунках в системах базирования ось Z будет изображаться сплошной линией, ось Х — пунктирной. Система базирования существует как самостоятельный объект, имена этим объектам технолог назначает произвольно.
Среда обработки. В подсистеме проектирования процессов механообработки предварительно создается так называемая среда обработки. Элементами этой среды являются:
• описание имеющихся на предприятии фрезерных станков с ЧПУ;
• геометрически точные модели используемых инструментов;
• геометрически точные модели элементов установки инструмента (конусов, державок) в шпинделе станка;
• модели элементов установки заготовки детали на столе фрезерного станка;
• модель заготовки;
• модель конечной детали.
В среду обработки следует ввести сведения о материале, из которого будет изготовляться конечная деталь. Система предоставляет выбор материала детали из списка возможных материалов.
Базу данных технологического оборудования, имеющегося на предприятии, необходимо создать до начала работы с подсистемой технологической подготовки производства. Создание макетов станков, моделей приспособлений и инструмента ведется методами твердотельного или поверхностного моделирования, которые описаны ранее в подразделах «Твердотельное моделирование» и «Поверхностное моделирование» п. 1.3. При разработке моделей оборудования и инструмента следует учитывать, что геометрическое моделирование позволяет повысить качество контроля управляющих программ.
Однако для проектирования процессов механообработки подробная геометрически точная модель всего станка не нужна. Достаточно определить кинематическую схему станка. Поэтому далее используется понятие «макет станка», содержание которого определяется при описании оборудования конкретного способа механообработки. На этапе макетирования некоторых видов оснастки можно использовать условное, или «виртуальное», приспособление. Этот прием позволяет получить предварительный вариант управляющей программы, выполнить контроль зарезов детали и столкновений элементов станка, в результате которого можно определить оптимальную установку заготовки детали, подобрать инструмент, а затем спроектировать нужное приспособление. После получения окончательного варианта управляющей программы с реальными элементами оснастки и инструментом у технолога появляется возможность проконтролировать работу этой программы с имитацией всех реальных условий процесса обработки.
Макеты станков, приспособлений и инструмента также могут использоваться для анимации процесса фрезерования и удаления материала во время обработки.
Описание станка в базе данных содержит следующую информацию:
• название станка;
• описание архитектуры;
• технологические параметры станка;
• геометрические параметры;
• описание кинематической схемы.
Архитектура станка. Описание архитектуры станка определяет возможные движения элементов станка в процессе его работы. В архитектуре указывается, какие элементы станка двигаются вдоль или вокруг определенных осей и как они связаны друг с другом. Архитектура станка определяется выражением типа «Оси_заготовки/Оси_инструмента», где «Оси_заготовки» представляют оси координат станка, по которым движется обрабатываемая заготовка относительно станины станка, а «Оси_инструмента» — оси координат станка, по которым движется инструмент относительно станины станка.
Для описания архитектуры станка нужно определить оси линейных перемещений элементов станка относительно его станины: X, Y, Z. Дополнительные оси А, В и С описывают вращения подвижных элементов станка (стол или шпиндельная головка), вокруг осей X, Y и Z соответственно. Оси А, В и С обычно записываются в начале и в конце символьного описания архитектуры станка. Например, запись CXY/ZB идентифицирует 5-координатный станок, поворотный стол которого может вращаться вокруг оси Z и перемещаться вдоль осей Х и Y, а инструмент перемещается вдоль оси Z и вращается вокруг оси Y.
Выбор станка можно выполнить одним из следующих способов:
• вызвать из базы данных оригинальный, созданный ранее станок;
• выбрать тип станка по образцу.
База данных содержит наиболее широко используемые станки со следующей архитектурой:
XY/Z_V, X/YZ_H, BX/YZ_H, CBX/YZ_V, X/YZCA_V, CYX/ZB_V.
Выбранный по образцу станок создается «фиктивно»: без связанного геометрического представления и ограничений. Он также имеет технологические параметры по умолчанию.
Технологические параметры станка. Технологические параметры — это максимальные обороты шпинделя, максимальные скорости подачи, наличие охлаждения и т.д.
Геометрические параметры станка. Геометрические параметры используются для условного или реалистичного представления станка. Эти параметры необязательны, можно дать определение станка без создания его геометрической модели. Заметим, однако, что более детальное представление станка позволяет точно контролировать столкновения элементов станка при движении инструмента по траектории.
Кинематическая схема станка. Кинематическая схема определяет связь обрабатываемой заготовки детали с элементами технологической оснастки, станком, элементами инструментальной оснастки и инструментом. Кинематическая схема является результатом нескольких операций определения:
• станка;
• элементов инструментальной оснастки;
• инструмента;
• заготовки детали;
• элементов технологической оснастки.
Определение станка заключается в назначении системы базирования шпинделя СБ 1 и системы базирования положения технологической оснастки на его столе СБ2 (рис. 1.46).
02 Фрезерная обработка в ADEM
