На первый взгляд токарная обработка может показаться вполне понятной и простой: выбор формы деталей ограничен телами вращения, движение инструмента — в одной плоскости. Но в действительности именно этот вид обработки отличают разнообразие форм используемого инструмента и широкий спектр технологий. Впечатление простоты токарной обработки развеивается окончательно, когда решается задача автоматизации ее программирования.

Автоматизация технологического проектирования токарных операций

К решению этой задачи существует два подхода: расширение функций системы ЧПУ и применение специализированной системы автоматизации программирования, работающей на универсальном компьютере.

Основа первого подхода — применение в современных станках с ЧПУ мощных систем управления на базе высокопроизводительных микропроцессоров нового поколения. Это дает возможность использовать программное обеспечение, позволяющее производить разработку и отладку управляющих программ непосредственно на станке. Как правило, такое ПО представляет собой параметрические библиотеки технологических циклов точения, обработки канавок, растачивания, сверления и т.д. С его помощью легко программировать обработку деталей с простой геометрией. Во многих случаях первый подход оправдан — особенно для предприятий, выпускающих большие серии несложных деталей без трудоемкого технологического проектирования. Однако с увеличением сложности деталей даже весьма совершенные системы ЧПУ требуют всё больших временных затрат на программирование, что в цеховых условиях неприемлемо, поскольку значительно снижает эффективность использования дорогостоящего оборудования.

Другой подход, основанный на использовании CAM-систем, позволяет более эффективно решать нетривиальные задачи: проектирование многоинструментальной токарной обработки, обработку деталей сложной формы, когда требуется длительный цикл технологической отладки. Для этого необходимо иметь возможность моделировать вне станка весь процесс изготовления детали и тщательно анализировать результаты выполнения каждого технологического перехода.

Программа Техтран Токарная обработка реализует именно такой подход. Она входит в программный комплекс Техтран, который содержит набор CAM-систем, ориентированных на различные виды обработки: токарную, фрезерную, электроэрозионную. Помимо перечисленных Техтран включает программу раскроя листового материала. Все они объединены общим интерфейсом и единым подходом к автоматизации проектирования управляющих программ.

Технологическое проектирование токарной обработки в Техтране

Моделируя процесс изготовления детали на Техтране, технолог оперирует привычными категориями: деталь, заготовка, инструмент, зона обработки, технологический переход. Работа строится таким образом, чтобы автоматизировать всю рутинную работу по программированию обработки. Программа избавляет технолога от необходимости продумывать и строить траекторию инструмента, которая в токарной обработке может представлять собой сложнейшую «паутину», «опутывающую» деталь. Вместо этого требуется описать задействованные в процессе объекты: построить геометрическую модель детали и заготовки, из которой эта деталь изготавливается, описать геометрию инструментов, указать точку смены инструмента и способ базирования детали в зажимном приспособлении. Геометрическая модель детали строится в том виде, в каком она имеется на чертеже. Все переустановки детали, необходимые в технологическом процессе, моделируются программой, при этом возможно получение сразу нескольких управляющих программ, каждая из которых логически связана с предыдущей.

Проектирование обработки ведется по технологическим переходам и охватывает все промежуточные состояния — от заготовки до готовой детали. Реализованы следующие типы технологических переходов: точение, растачивание, подрезка, точение канавок, фасонное точение, отрезка, сверление, глубокое сверление, нарезание резьбы резцом и метчиком. Выбрав тип перехода и соответствующий инструмент, необходимо выделить зону обработки детали, указать запретные области, припуск на последующую обработку, другие необходимые параметры и установки перехода. На основании всей совокупности данных, описывающих условия обработки, Техтран автоматически производит загрузку инструмента, подход к началу зоны обработки и построение траектории инструмента для черновой и чистовой обработки, переключает подачи в зависимости от участка движения, осуществляет выход инструмента в точку смены и т.д. При этом учитываются ограничения, накладываемые на перемещения инструмента и обусловленные способом базирования детали, а также формой самого режущего инструмента.

Рис.1. Деталь
Рис.1. Деталь
Рис.1. Деталь
Рис.1. Деталь

По завершении каждого перехода модель заготовки корректируется с учетом материала, снятого в результате обработки, и при дальнейшем проектировании рассматривается уже скорректированная заготовка. Таким образом, программа наглядно отображает реальную ситуацию и учитывает возможности применяемого инструмента при обработке заданного участка детали. Алгоритмы обработки, предлагаемые Техтраном, основываются на многолетнем опыте и традициях предприятий, использующих токарную обработку.

Основные возможности

Рассмотрим основные функции и возможности системы на примере проектирования обработки детали, представленной на рис. 1.

Операция обработки этой детали включает следующие переходы:

  • сверление отверстия;
  • подрезка торца подрезным резцом;
  • точение наружной поверхности проходным резцом;
  • точение канавки (черновое и чистовое);
  • нарезание резьбы резцом.

Проектирование обработки начинается с задания параметров базирования детали. На рис. 2 показаны контур детали и контур заготовки для одной из двух симметричных половинок детали и заготовки. Положение торца зажимного приспособления станка служит для контроля на столкновение инструмента с патроном или оправкой. В данном случае как зажимное приспособление используется патрон.

Рис.2. Базирование детали в ТЕХТРАНе
Рис.2. Базирование детали в ТЕХТРАНе

Первый переход — сверление. На рис. 3 видно, как сверло из точки смены выводится в исходную точку и производит сверление. Заготовка корректируется с учетом снятого материала.

Рис.3. Сверление
Рис.3. Сверление

Следующий технологический переход, применяемый для обработки детали, — точение наружной поверхности. На рис. 4 — результат работы программы в этой ситуации. В нашем примере производилось точение только открытых участков зоны обработки по отношению к направлению подачи. Как следствие — неизбежное появление недоработанных областей. На рисунке хорошо видна такая область, недоступная для обработки при заданных параметрах перехода.

Рис.4. Точение наружной поверхности
Рис.4. Точение наружной поверхности

Снятие материала в этой области производится на следующем переходе — точении канавки. Недоработанная область выделяется как зона обработки, а в качестве инструмента используется канавочный резец (рис.5).

Рис.5. Точение канавки
Рис.5. Точение канавки

Завершает обработку детали переход нарезания резьбы резцом (рис.6). Для обработки выбран резьбовой резец с пластиной, имеющей форму правильного трехгранника. Этот переход использует встроенный цикл нарезания резьбы системы ЧПУ.

Рис.6. Нарезание резьбы резцом
Рис.6. Нарезание резьбы резцом

Получение управляющей программы

В состав системы включены данные об оборудовании, позволяющие формировать управляющие программы более чем для 70 моделей токарных и карусельных станков с ЧПУ. По программе для одного станка можно получить УП для любого другого из имеющихся в списке.

Техтран обеспечивает возможность настройки на конкретное оборудование с ЧПУ. Для описания оборудования требуется заполнить паспорт станка и создать модуль станка на специальном языке Техпост. Такой механизм позволяет пользователям самостоятельно учитывать особенности формирования УП, разрабатывая собственные модули на основе уже имеющихся.

Автоматическая генерация текста

В процессе проектирования обработки происходит формирование текста программы на языке Техтран. Программа включает в себя всю последовательность произведенных действий и может быть использована при дальнейшей работе, что позволяет гибко сочетать удобство диалогового режима с преимуществами текстового представления программы, к которым относятся:

  • использование ранее написанных программ и макросов, быстрая их модификация;
  • параметризация для типовых деталей;
  • использование условных операторов, циклов, арифметических выражений и функций;
  • возможность отладки и исправления ошибок.

Средства разработки и отладки программ

Система включает набор средств для работы с программой на языке Техтран:

  • Команды выполнения (выполнить оператор, перейти в макрос, выполнить программу до конца, до курсора и т. п.) позволяют выполнять и отлаживать программу на Техтране. Используя эти команды, можно выполнить программу целиком или по частям, приостанавливая процесс для анализа результатов выполнения отдельных операторов.
  • Средства контроля выполнения дают возможность просматривать значения переменных, использовать графическое окно для визуального контроля объектов программы и просматривать диагностическую информацию, сформированную в ходе выполнения программы.
Рис.7. Отладка программы и получение управляющей программы
Рис.7. Отладка программы и получение управляющей программы

* * *

Техтран Токарная обработка суммирует более чем десятилетний опыт работы в области автоматизации проектирования токарных операций с ЧПУ. Эксплуатация системы на ряде предприятий различных отраслей подтвердила правильность избранных решений, позволяющих наиболее полно учесть потребности отечественных машиностроителей.