Разработка постпроцессора для 5-координатного обрабатывающего центра с системой управления Heidenhain Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.9

И.О. Аверьянова, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой, (495) 620-37-39, [email protected] (Россия, Москва, МГИУ),

А.В. Виноградов, ст. преподаватель, (495) 620-37-39, [email protected] (Россия, Москва, МГИУ),

Р.К. Продан, асп., (495) 620-37-39, [email protected] (Россия, Москва, МГИУ)

РАЗРАБОТКА ПОСТПРОЦЕССОРА ДЛЯ 5-КООРДИНАТНОГО ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ HEIDENHAIN

Рассмотрены возможности систем автоматизированной подготовки производства Pro/Engineer и Heidenhain для разработки управляющих программ контроля столкновения «инструмент - деталь».

Ключевые слова:5-осевая обработка, криволинейные поверхности, контроль перемещений, постпроцессор, управляющая программа.

При создании управляющей программы (УП) для обработки, например, составных поверхностей с криволинейными образующими на фрезерных обрабатывающих центрах, помимо контроля траектории движения инструмента, возникает задача проверки допустимых перемещений рабочих органов станка в процессе обработки.

Если в первом случае решением может являться визуальная проверка файла CL-DATA при помощи CAM-системы, используемой при автоматизированной подготовке УП, то для контроля перемещений необходимы дополнительные дорогостоящие программные продукты.

Для решения задачи контроля перемещений с использованием возможностей CAD/CAM/CAE системы Pro/Engineer, УЧПУ Heidenhain iTNC 530 и имитационной панели с аналогичным программным обеспечением был разработан постпроцессор.

Имитационная панель системы Heidenhain iTNC 530, предназначенная для подготовки и контроля УП в кодах DIN и ISO на рабочем месте технолога-программиста, обладает наиболее полным функционалом программного обеспечения, идентичного системе ЧПУ металлорежущего станка (МРС) [1].

Программное обеспечение (ПО) имитационной панели (рис.1, а) так же, как и реальной системы управления, предоставляет возможность пользователю настроить визуальный контроль перемещения рабочих органов станка (РОС) во время обработки детали. Используя специализированную MOD-функцию "KINEMATIC" , пользователем активируется окно выбора кинематической схемы конкретного станка с ЧПУ (рис. 1,б).

а

б

Рис. 1. Программное обеспечение имитационной панели: а - главное окно системы ИЕЮЕМИЛШ; б - графическое отображение рабочих органов станка

В окне «Выбор кинематики станка» доступны кинематические схемы как для простых 3-координатных фрезерных станков, так и для 4-, 5-координатных обрабатывающих центров с поворотными осями А,В,С, и параллельными И,У,Ш.

Модель кинематической схемы выстраивается из геометрических примитивов и может отображаться в двух режимах: каркасном и твердотельном. Например, при необходимости проверки перемещений рабочих органов 5-координатного станка с дополнительными поворотными осями фрезерной головы В,С графическое отображение кинематической схемы будет иметь вид в соответствии с рис.1,б. При отработке УП в режиме контроля с активным графическим отображением кинематической схемы станка наглядно анимируется перемещение шпиндельного узла согласно текущему отрабатываемому кадру программы.

Движение рабочих органов станка происходит в заданной системе управляющих поверхностей относительно нулевой точки обработки детали.

В случае наличия ошибочных слов в кадрах УП в работе имитационной панели (так же, как и в устройстве числового программного управления) возникает сбой, свидетельствующий об этом, например, при вводе числового значения координаты Ъ в УП, превышающего максимально допустимое перемещение фрезерной головы станка по той же оси. Некорректный кадр автоматически будет выделен другим цветом. Также в предупреждающий цвет окрасится тот рабочий орган станка, перемещение которого приведет к столкновению, а анимация движений корпусных деталей станка будет не доступна.

Автоматизированная система технологической подготовки формирует УП в два этапа. На первом этапе информация обрабатывается программным процессором, который выполняет комплекс геометрических и технологических расчетов, в результате чего полностью формируется траектория движения инструмента, которая записывается в файл СЬБЛТЛ. На втором этапе результаты предыдущего расчета обрабатываются постпроцессором - специализированным модулем, генерирующем УП в О-кодах. Постпроцессор всегда ориентирован на конкретное сочетание оборудования "станок - система управления" [2].

Логическая схема постпроцессора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Логическая схема постпроцессора

Цифрами на рис. 2 обозначены следующие параметры: Инициализация рабочих массивов (1); Выделение очередной записи массива CLDATA (2); BLCD Обработка записей массива CLDATA (3); Запись обрабатывается? (4); Регистрация ошибок (5); Промежуточный кадр сформирован? (6); Буфер заполнен? (7); Заполнение буфера (8); Промежуточный кадр сформирован? (9); FINI? (10); Запись обрабатывается полностью? (11); Принятие специальных решений (12); Есть ли ошибки? (13); Регистрация ошибок (14); Кодирование и вывод кадра на внешние носители (15); 1-я строка буфера обрабатывается полностью? (16); Конец УП? (17); Печать ошибок (18); Обработка записей (19).

К основным функциям относятся следующие: считывание данных, подготовленных процессором, и перевод их в координатную систему станка; проверка по ограничениям станка (формирование команд на перемещение с учетом цены импульса системы ЧПУ; формирование команд, обеспечивающих цикл смены инструмента; кодирование и

выдача в кадр значений подач и скоростей шпинделя); выдача команд на включение охлаждения, команд зажимов-разжимов и др.; назначение подачи с учетом ограничений, связанных с характером движения, допустимым диапазоном подач, особенностями реализации режимов разгона-торможения в УЧПУ; формирование команд, обеспечивающих коррекцию с помощью корректоров системы ЧПУ; развертывание операторов ЦИКЛ; выдача управляющего файла и листинга (распечатки) управляющей программы; диагностика ошибок; выполнение ряда сервисных функций (подсчет длины перфоленты, времени обработки детали на станке и др.).

Для разработки постпроцессоров применяются всевозможные приложения, как самостоятельные (IMpost), так и интегрированные в CAM-системы (Post Builder, G-post).

Рис. 3. Анкетные данные разрабатываемого постпроцессора

Генератор постпроцессоров G-Post является интегрированным JAVA-приложением CAD/CAM/CAE системы Pro/Engineer и CREO. Предназначен он для создания файлов постпроцессоров токарного, фрезерного и электроэрозионного оборудования с ЧПУ с различным количеством управляемых координат. Например, при создании сложных постпроцессоров для 5-координатных обрабатывающих центров с поворотной фрезерной головой кинематическая схема выбирается из уже имеющегося набора.

Далее инженер-программист заполняет анкетные данные металлорежущего станка и УЧПУ (см. рис. 3).

В технических характеристиках указываются: максимальные перемещения по координатам X,Y,Z, допустимые углы поворота осей В,С, основные G и вспомогательные М функции, технологическая информация о скоростях подач и частоте вращения шпинделя и т.д.

Заполнение всех необходимых данных приводит к итоговому формированию файла постпроцессора для необходимого сочетания "станок -система управления". В результате отладки (при необходимости) постпроцессор формирует УП по ранее рассчитанному файлу CLDATA , выполняя условия формата кадра УЧПУ.

Сочетание библиотеки файлов постпроцессоров CAM-системы и имитационной панели Heidenhain iTNC 530 расширяет возможности автоматизированного рабочего места технолога-программиста, позволяя не только проводить контроль траектории движения инструмента, но и проверку отсутствия столкновений корпусных деталей станка.

Список литературы

1.Аверьянова И.О., Виноградов А.В., Продан Р.К. Разработка управляющих программ для системы управления класса CNC с применением DXF-файлов //Приводная техника. № 4. 2010. С. 29.

2. Каштальян И. А., Клезович В.И. Обработка на станках с числовым программным управлением. Минск: Вышэйшая школа, 1989. 261с.

I.O. Averyanova, A.V. Vinogradov, R.K. Prodan

DEVELOPMENT POSTPROCESSOR FOR 5-AXIS MACHINING CENTER WITH A HEIDENHAIN CONTROL SYSTEM

The possibility of CAD/CAM system Pro/Engineer and CNC Heidenhain to control the trajectory for collision "tool - detail" is considered.

Key words: 5-axis machining curved surfaces control displacement, post-processor, CNC program.

Получено 14.12.11