Структура та основні блоки САП
Класифікація САП
1) За наявністю в системі засобів та можливостей автоматизації підготовки технологічного процесу
- з автоматизацією технології
- без автоматизації технології
2) За призначенням:
-спеціалізовані – призначені для окремих класів деталей унікальних верстатів чи автоматизованих ділянок;
-універсальні – призначені для різних класів деталей, що обробляються на верстаті однієї технологічної групи;
-комплексні – об'єднують кілька спеціалізованих та універсальних систем на базі однієї вхідної мови та загальних блоків САП для вирішення ідентичних завдань;
3) За сферою застосування:
- для обробки площин, паралельних координатним площинам;
- 2,5, 3 або 5 – координатні для фрезерної обробки;
- для обробки на електроерозійних верстатах та газорізальних машинах;
- для обробки контурів та поверхонь на багатокоординатних фрезерних верстатах;
- для обробки тіл обертання зі східчастим та криволінійним профілями на токарних верстатах,
- для обробки отворів на свердлильних верстатах з позиційним керуванням;
- для комплексної обробки корпусних деталей на свердлильно-розточувальних верстатах та багатоцільових верстатах.
4) За рівнем автоматизації
Рівень автоматизації САП визначається співвідношенням ручного та автоматизованого вирішення завдань. Розрізняють три рівні:
-Низький, при якому на ЕОМ вирішуються лише геометричні завдання щодо визначення координат опорних точок руху інструменту на підставі заданих у вихідній інформації узагальнених геометричних характеристик ділянок траєкторії, та реалізують докладні вказівки про склад УП (ADEM, Gemma-3D) ;.
-Середній : на ЕОМ додатково вирішують технологічні завдання вибору послідовності переходів на основі заданих узагальнених технологічних схем обробки окремих ділянок заготівлі (Solid Edge, SolidWorks, T-Flex);
-Високий рівень автоматизації передбачає рішення на ЕОМ завдань з оптимізації технологічного процесу, передбачається проектування на ЕОМ плану операції, інструментального налагодження та послідовності переходів по опису деталі та умов її виготовлення (UNIGRAPHICS, Pro/ENGENEER).
Такий підрозділ є умовним, тому що оновлення, що випускаються розробниками, розширюють спектр можливостей систем, а також можуть забезпечувати їх роботу в комплексі з іншими системами і модулями проектування, забезпечуючи тим самим значне нарощування числа доступних функцій. Розглянемо структуру та можливості деяких сучасних зарубіжних та вітчизняних інтегрованих САD/CAM систем
5) За функціональною ознакою:
– програми для конструкторського проектування (CAD – Computer Aided Design – комп'ютерна допомога проектуванню), наприклад, AutoCAD, Solid Works, ядра систем Parasolid – Unigraphics, Solid Edge;
– системи для функціонального моделювання (CAE – Computer Aided Engineering комп'ютерна допомога інженерії - системі розрахунків, контролю, управління.), що реалізують різні інженерні розрахунки, у тому числі міцнісні, термодинамічні та оптимізаційні, які також діляться на системи загального застосування (ProEngineer) та проблемно-орієнтовані системи (NASTRAN, ANSYS, COSMOS/M);
– системи підготовки керуючих програм для технологічного обладнання (CAM – Computer Aided Machining, комп'ютерна допомога виготовлення), такі як Power Mi11, SurfCAM,ГеММа-3D та ін.
Залежно від рівня автоматизації вихідна інформація, подана вхідною мовою, буде більшою або меншою за обсягом. Для високорівневих САП описують заготівлю, кінцеву деталь та деякі умови обробки. На середньому рівні додатково задають переходи та встановлюють узагальнені схеми обробки. На низькому рівні вказують усі подробиці переходів та їх послідовність. Кожна з них має свої переваги та недоліки, при оцінці яких необхідно враховувати трудомісткість підготовки вихідної інформації, призначення та сферу застосування САП, а також складність розробки транслятора — блоку обчислювальних програм для перетворення записаної на вхідній мові САП вихідної інформації в канонічний вигляд, зручний для переробки інформації в ЕОМ.
Структура та основні блоки САП
Формування УП блоками САП можна як процес переробки інформації. У цьому вихідна програма обробки деталі для САП вхідний, а УП — вихідний інформацією.
Малюнок 1 -
 |
Розрізняють фазовий простір верстата та фазовий простір технологічного процесу.
Фазовий простір технологічного процесу визначається через його параметри: координати, що визначають положення робочих органів, швидкість їх руху. Додаткові параметри – технологічні команди. Різні верстати можуть мати різні фазові простори, але однакові фазові простори технологічного процесу.
Тому універсальні САП діляться на два блоки:процесор, що виконує розрахунок УП у фазовому просторі технологічного процесу, іпостпроцесор, перетворює УП з фазового простору технологічного процесу у фазовепростір верстата. Кожен структурно-самостійний верстат з ЧПУ повинен мати свій постпроцесор. Поділяючи процесор та постпроцесор, можна будувати об'єктно-незалежні САП.
Зазвичай УП у САП формується у два етапи.
Напершому етапіпроцесор ЕОМ переробляє введену інформацію за допомогою програмного блоку САП, що є елементом ПМО. Цей програмний блок, як і і обчислювальний блок ЕОМ, називаєтьсяпроцессором.Він дозволяє виконувати на ЕОМ комплекс геометричних, а деяких системах і технологічних розрахунків, вирішуючи завдання безвідносно до конкретному поєднанню «система управління — верстат».
Результатом роботи процесора є повністю розрахована траєкторія руху інструменту. Ці дані разом із відомостями про технологічні режими обробки процесор виводить на зовнішній носій ЕОМ - дискету або записує у внутрішню пам'ять самої ЕОМ.
Логічна та фізична структура таких даних, званих проміжними, може бути різна для різних САП та ЕОМ. Існують, однак, рекомендації ІСО щодо логічної структури подання проміжних даних. Ця форма подання даних носить назву CLDATA (від англ. CATTER Location Data - дані про положення інструменту) і є певним видом проміжної інформації «процесор - постпроцесор» певною проміжною мовою.
Прагнення стандартизації вхідної мови призвело до виділення ще одного блоку у складі САП –препроцесора. Він є транслятором з мови користувача вхідною мовою процесора. Пакет препроцесорів може відобразити будь-які запити користувача.
Процесор САП
У випадку процесор САП складається з трьох послідовно працюючих частин:
- блокутрансляції (препроцесор),
- Блок формування CLDATA.
Процесор системи, функції якої входить автоматизація побудови технологічного процесу обробки деталі, містить також технологічний блок.
Блок трансляції,званий часто також препроцесором або блоком введення та декодування, виконує такі функції:
1) зчитування вихідної програми обробки деталі із зовнішнього носія: перфострічки, перфокарти, дискети; можливе введення інформації та з клавіатури ЕОМ;
2) виведення введеної програми обробки деталі на друк чи екран монітора;
3) синтаксичний аналіз операторів вхідної мови вихідної програми та виведення (друк) повідомлень про помилки (за їх наявності);
4) перетворення інформації, записаної у вихідній програмі, із символьної форми у внутрішньомашинне подання. Числа переводяться з символьної в дійсну або цілу форму, ключові слова замінюються відповідними кодами, дані про геометричні елементи контуру та напрям руху інструмента організуються в спеціальні масиви. Метою цих дій є підготовка даних до роботи інших блоків процесора.
Геометричний блокпроцесора вирішує різноманітне коло завдань, пов'язаних із побудовою траєкторії руху інструменту:
1) приведення опису всіх заданих геометричних елементів до канонічної форми;
2) знаходження точок та ліній перетину різних геометричних елементів;
3) апроксимація різних кривих із заданим допуском;
4) апроксимація таблично заданих функцій;
5) діагностика геометричних помилок (приклад такої помилки - спроба визначити точку, що є результатом торкання прямої та кола, які не мають спільних точок);
6) побудоваеквідистантного контуру з урахуванням заданого напрямку та радіусу інструменту.
Технологічний блок(за його наявності) найбільше залежить від сфери застосування САП, оскільки різні класи деталей і різні види обробки вимагають своєї технології. У загальному випадку технологічний блок автоматично розділяє область, яка повинна бути оброблена, на низку послідовних проходів, визначає послідовність окремих переходів, розраховує оптимальні режими різання. При цьому враховується ряд обмежень, пов'язаних зі стійкістю інструменту, характеристиками матеріалу, що обробляється, потужністю приводу шпинделя верстата, процесом утворення стружки і т. д.
Результатом оптимізації зазвичай є обчислені значення подач і швидкостей різання, глибина обробки, а часом і оптимальні кути заточування інструменту.
Блок формуванняCLDATA використовує інформацію, підготовлену на момент початку його роботи іншими блоками процесора, і формує дані для роботи постпроцесора. Дані CLDATA розміщуються у пам'яті ЕОМ, звідти згодом зчитуються постпроцесором.
За наявності спеціального запиту (у тексті вихідної програми) дані CLDATA виводяться на друк, або на екран монітора. За цими даними може бути отримана розроблена ЕОМ траєкторія руху центру інструменту, виведена на графобудівник або на екран монітора.
Результати роботи процесора обробляються іншим програмним блокомCAП-постпроцессором,який безпосередньо формує УП.
Постпроцесор САП
Постпроцесор реалізує другий етап переробки інформації та орієнтований, на відміну процесора, на конкретне поєднання «система управління (дана модель УЧПУ) - дана модель верстата».
Виклик того чи іншогопостпроцесора здійснюється автоматично за вказівкою, даною технологом-програмістом у тексті вихідної програми. Зазвичай, САП містять набір постпроцесорів, які забезпечують формування УП для певного парку обладнання з ЧПУ.
Переваги двоетапної побудови роботи САП є очевидними. Технолог-програміст на базі однієї і тієї ж вихідної інформації однією конкретною мовою САП, маючи дані CLDATA і використовуючи різні постпроцесори, може отримати УП для різних верстатів і моделей УЧПУ.
Крім того, для включення до складу обладнання, що обслуговується на базі САП, нового поєднання система управління - верстат не потрібно виправляти блоки САП. Достатньо розробити постпроцесор та підключити його до САП.
Функції, що їх постпроцесор, дуже різноманітні і виходять далеко за рамки простого кодування інформації. До типових функцій постпроцесора можна віднести такі:
1) зчитування даних, підготовлених процесором;
2) переведення їх у систему координат верстата;
3) перевірка щодо обмежень верстата;
4) формування команд на переміщення з урахуванням ціни імпульсу СЧПУ;
5) формування команд, які забезпечують цикл зміни інструмента;
6) кодування та видача в кадр значень подач та швидкостей шпинделя;
7) видача команд на включення охолодження, команд затискачів-розтисків та ін;
8) призначення подач з урахуванням обмежень, пов'язаних із характером руху, допустимим діапазоном подач верстата, особливостями реалізації режимів розгону-гальмування в УЧПУ;
9) формування команд, які забезпечують корекцію за допомогою коректорів системи ЧПК;
10) розгортання операторів ЦВК;
11) видача керуючої перфострічки або УП на дискеті та лістингу (роздруківки)керуючої програми;
12) діагностика помилок;
13) виконання низки сервісних функцій: виведення траєкторії руху інструменту на графобудівник або графічний монітор; підрахунок часу обробки деталі на верстаті, довжини перфострічки (об'єму УП на дискеті), тривалості роботи окремих інструментів та інші відомості, необхідні для нормування та організації роботи верстата з ЧПУ.
У типовій структурній схемі САП поряд з препроцесорами, процесором і постпроцесорами міститься блок «сервіс», що переробляє постійну інформацію про верстати, інструменти та матеріали. Постійна інформація підготовляється в анкетних формах та вводиться в ЕОМ, складаючи у ньому своєрідну електронну бібліотеку. Блок "сервіс" систематизує і записує цю інформацію в довгострокову пам'ять ЕОМ у вигляді таблиць параметрів, звернення до яких ведеться за назвами верстатів, інструментів і матеріалів заготівлі, що вказуються у вихідній інформації.