Технологический процесс раскроя листового металла

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Введение

Современное машиностроительное производство трудно представить без станков с числовым программным управлением. Сегодня они широко применяются как на промышленных гигантах, так и на малых предприятиях. Несомненно, что успешное развитие машиностроительной промышленности невозможно без активного использования оборудования с ЧПУ и автоматизации производства.

Увеличение парка станков с ЧПУ приводит к повышению требований к технологической подготовке производства, в том числе к качеству разработки управляющих программ (УП). Разработка УП - сложный и трудоемкий процесс, во многом определяющий эффективность использования оборудования с ЧПУ и качество обрабатываемых деталей, поэтому сейчас большое внимание обращается на разработку и совершенствование систем и методов автоматизированной подготовки УП. Особое внимание проблеме автоматизированной подготовки управляющих программ уделяется в составе комплексной системы САПР-АСТПП-ГПС. программа при этом является результатом сквозного цикла обработки информации от чертежа детали до программы ее изготовления на станках с ЧПУ, совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки. Система автоматизированного программирования (САП) оборудования с ЧПУ - составная часть такой комплексной системы.

Сегодня все основные разработчики САПР в составе своих программных комплексов предлагают модули для разработки УП для станков с ЧПУ. К достоинствам этих модулей можно отнести то, что, будучи интегрированными в системы автоматизированного проектирования и соответственно обеспечивая корректный обмен моделями между конструкторскими и технологическими модулями, они позволяют успешно разрабатывать УП для основных видов металлообрабатывающего оборудования со стандартными технологическими возможностями -- для фрезерных, токарных и электроэрозионных станков. Недостатками же многих систем являются необходимость в высокой квалификации технологов для работы в CAM-системе, зачастую неинформативный интерфейс пользователя, необходимость выполнения многочисленных ручных операций, недостаточно развитые функции диагностики программ на предмет выявления ошибок, ограниченные возможности создания УП для наиболее современных или уникальных видов оборудования.

Для предприятий, использующих машины термической резки, лазерной, гидроабразивной, и прочих видов резки металла внедрение современных информационных технологий - задача из числа самых актуальных. Понятно, что сокращение сроков подготовки программ раскроя, оптимальное размещение деталей на листе, меньший расход материала решающим образом повлияют на себестоимость и качество выпускаемой продукции. Одной из технологических операций, автоматизация которой особенно выгодна и широко распространена - раскрой листового материала. На сегодняшний день разработано и успешно используется несколько программных комплексов, которые помогают технологу эффективно решить эту задачу.

Цель данной дипломной работы - разработать технологический процесс раскроя листового металла (фигурный) и управляющую программу для станка с ЧПУ с помощью одного из самых распространённых отечественных программных комплексов Техтран, создать пакет необходимой документации, проанализировать особенности этого комплекса и способы повышения эффективности работы с ним.

2. Обзор программного комплекса «Техтран»

2.1 Общие сведения

Техтран -- это семейство современных CAM систем, объединенных общим названием, единой структурой и интерфейсом, эффективно сочетающих лучшие свойства графических и технологических систем проектирования, преимущества профессионально ориентированного пользовательского интерфейса со всеми достоинствами представления программы на понятном технологу языке.

Каждая из систем, входящих в семейство, ориентирована на определенный вид обработки. Едиными для всех являются: стандартные функции разработки, контроля и отладки УП и, прежде всего, ядро входного языка, включающее все геометрические определения и универсальные технологические и специальные операторы. Благодаря универсальности решений и открытости данных Техтран уже более двадцати лет успешно используется предприятиями самых различных отраслей.

Техтран обеспечивает:

построение геометрической модели детали,

задание обработки: построение траектории движения инструмента и назначение технологических команд,

получение УП для различных станков с ЧПУ,

автоматическую генерацию текста программы на языке Техтран,

средства разработки и отладки программ,

обмен геометрическими данными с другими CAD/CAM системами,

средства настройки на конкретное оборудование с ЧПУ

Разработка технологического процесса раскроя

Сегодня комплекс включает следующие компоненты:

Техтран - Фрезерная обработка
Проектирование управляющих программ (УП) 2.5-координатной обработки деталей на фрезерных, сверлильных, расточных станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах.

Техтран - Токарная обработка
Проектирование управляющих программ (УП) обработки деталей на токарных и карусельных станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах.

Техтран - Токарно-фрезерная обработка
Проектирование управляющих программ (УП) обработки деталей для токарно-фрезерных центров с ЧПУ.

Техтран - Раскрой листового материала (фигурный)
Kомплексноe решение задачи раскроя листового материала.

Техтран - Раскрой листового материала (прямоугольный)
Комплексное решение задачи прямоугольного раскроя листового материала.

Техтран - Электроэрозионная обработка
Проектирование управляющих программ (УП) 2-4-координатной обработки деталей с вертикальной и наклонной боковой поверхностью, с постоянным и переменным углом наклона проволоки.

Специальные решения:

Техтран - Контроль управляющих программ
Отображение, контроль и редактирование управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ.

Техтран - Архив и редактор управляющих программ Централизованное хранение управляющих программ , чертежей, вспомогательных файлов. Редактирование управляющих программ. Приём и передача УП как на станок, так и со станка на компьютер в бюро ЧПУ!

Техтран - Многошпиндельное сверление

Проектирование управляющих программ (УП) для сверлильных станков с ЧПУ.

Техтран - Проектирование механической обработки протяжек.

Проектирование управляющих программ (УП) для токарных, токарно-фрезерных станков с ЧПУ.

Техтран - Контур (сервисная программа в среде <![CDATA[<noindex>]]&gt;AutoCAD<![CDATA[</noindex>]]&gt;)

Подготовка контуров для экспорта из среды <![CDATA[<noindex>]]&gt;AutoCAD<![CDATA[</noindex>]]&gt; в Техтран.

Первая версия системы Техтран была выпущена в 1976 году( фрезерная обработка).В то время это были программы на перфокартах Холлерита.А первое автоматизированное рабочее место Техтран было установлено в 1977г. С тех пор система была существенно улучшена за счет аккумуляции технологического опыта и внедрения достижений современных компьютерных технологий. Программа постоянно развивается, последняя версия под номером 5.3 вышла в июле 2008 года. За время, прошедшее с выпуска первых версий, система претерпела значительные изменения и сейчас может успешно конкурировать с зарубежными CAM-системами, при этом являясь значительно дешевле их.

Одним из преимуществ системы Техтран является использование в процессе проектирования раскроя единой базы данных. Это позволяет организовать централизованное хранение информации и обеспечить возможность параллельной работы нескольких технологов с одними и теми же объектами, а также синхронизацию с другими базами данных предприятия (склад, нормирование, бухгалтерия). Например, связав базу данных Техтран с системой управления складом, технолог всегда будет иметь доступ к оперативной информации о наличии на складе листов для раскроя.

Все версии системы объединяет технология APT (Automatically Programmed Tools). АРТ-технология построена на принципе функционального описания геометрии детали и технологии обработки. Каждой функции соответствует оператор языка АРТ, из последовательности которых формируется выполняемая программа. Такой вид представления исходных данных удобен для технолога-программиста как при разработке УП, так и при их отладке, занимающей сопоставимое или даже большее время, чем разработка программы. Следствием забвения этих принципов и приемов АРТ технологии и преобладания чисто геометрического моделирования в САМ системах нового поколения является утрата гибкости программирования и отладки. Стандартные действия, такие как задание технологической команды, вставка или модификация участка траектории, требующие порой от технолога-программиста немалых усилий, заставляют возвращаться к приемам программирования начального периода ЧПУ. Управляющая программа, отлаженная с точки зрения формообразования, дорабатывается вручную путем задания и корректировки режимов обработки, технологических команд, вводом кадров, содержащих вспомогательные перемещения. Все эти доработки никак не отражаются в исходной модели обработки, созданной в САМ системе и, даже при незначительных корректировках исходной геометрии, требуют повторного ручного ввода. Следует отметить, что практика и реальные потребности технологического программирования приводят к возрождению в САМ системах нового поколения таких незаменимых достижений АРТ технологии, как макрокоманды, подпрограммы, текстовые вставки и т.п.

2.2 Возможности модуля Техтран «Раскрой листового материала»

2.2.1 Описание

Техтран «Раскрой листового материала обеспечивает»:

построение геометрической модели детали;

обмен геометрическими данными с другими CAD-системами;

использование базы данных и делового отхода;

формирование задания на раскрой;

автоматическое и ручное размещение деталей на листе;

разделку кромок под сварку;

документирование карт и спецификаций раскроя;

получение управляющих программ для различных станков с ЧПУ;

настройку программы на конкретное оборудование с ЧПУ.

Программный продукт Техтран-Раскрой дополняет линейку программ семейства Техтран и предназначен для проектирования программ раскроя листового материала. Возможности CAM-системы объединены здесь с функциями организации производственного процесса. Подход к решению, использованный в программе, суммирует опыт работы ряда предприятий, эксплуатирующих машины термической резки. Задача в том, чтобы по заданию на раскрой, которое состоит из номенклатуры отобранных деталей и их количества по каждому наименованию, оперативно, учитывая складские запасы, оптимальным образом разложить детали на листах и получить управляющие программы резки этих деталей. Листы делового отхода, остающиеся после работы, должны быть учтены в базе данных системы для дальнейшего использования. Фигурный раскрой ,в отличии от прямого, предназначен для работы с деталями произвольной формы и ориентирован, прежде всего, на машины газовой, плазменной, лазерной и гидроабразивной резки, оснащенные устройствами ЧПУ.

2.2.2 Использование базы данных

Техтран-Раскрой объединяет традиционные для Техтрана средства программирования обработки с базой данных. Объектами базы данных стали теперь и программы раскроя листов металла, а потому на нее возлагается управление не только различными данными, но и работой системы в целом. В базе данных хранятся объекты следующих типов:

Деталь, представляющая собой совокупность контуров, подлежащих обработке. Параметрами детали являются обозначение по чертежу, наименование, материал, толщина, габариты, площадь.

Комплект деталей, то есть множество деталей, объединенных по произвольному признаку. В комплект могут, например, включаться детали, составляющие тот или иной узел.

Лист - это лист материала, на котором размещаются изготавливаемые детали. Листы подразделяют на цельные и листы делового отхода. Параметры листов - марка материала, толщина, габариты.

Задание на раскрой: множество деталей, отобранных для изготовления, и раскрои листов.

Раскрой листа. Это программа обработки листа. Содержит разложенные на листе материала детали и построенную траекторию движения резаков или разметочного устройства.

Параметры раскроя - данные, которые используются при размещении деталей и формировании траектории. В базу данных для листов заданной толщины из заданного материала могут быть внесены стандартные значения следующих параметров: расстояние между деталями, расстояние от детали до края листа, расстояние и радиус подхода, ширина реза.

Материал указывается в качестве параметра детали и листа. Параметрами материала являются марка и плотность. Материал задается в качестве ключа при поиске деталей, отборе подходящих для раскроя листов и назначении параметров раскроя.

Пользователь - это лицо, работающее с базой данных. Все пользователи должны быть зарегистрированы администратором. Имя пользователя указывается при входе в систему и запоминается при создании любого объекта в качестве параметра.

Прежде всего в базу данных заносятся детали, которые могут быть построены средствами Техтрана или импортированы из другой системы. Детали удобно просматривать одновременно со списком всех деталей. Для управления деталями и другими объектами базы данных в Техтране предлагается единый наглядный механизм, использующий две панели. Такой подход позволяет производить действия над объектами базы данных из списка (создание, удаление, редактирование и просмотр параметров) и одновременно видеть на соседней панели графическое представление элементов списка (деталей, листов, раскроев листов и т.п.). Кроме того, наличие двух панелей делает удобной работу с объектами, в свою очередь включающими другие объекты. Так, например, раскрой листа содержит детали. Чтобы организовать просмотр деталей, относящихся к различным раскроям листов, на одной панели можно отобразить список раскроев листов, а на другой -- список деталей, размещенных на конкретном листе.

После внесения в базу данных всех необходимых деталей формируется комплект, представляющий собой множество деталей, объединенных по произвольному признаку. Например, в комплект могут включаться детали, входящие в тот или иной узел.

Программа организует взаимодействие различных объектов, задействованных в процессе раскроя листового материала.

Из деталей, которые необходимо изготовить, формируется задание на раскрой.

В задание на раскрой отбираются листы. Они служат основой для создания раскроев этих листов с целью изготовления деталей. В качестве листа может быть выбран типовой лист со склада или лист произвольного размера.

Затем производится размещение деталей на листах. Программа обеспечивает возможность автоматического и ручного размещения на листах деталей, входящих в задание на раскрой. При этом отслеживается количество неразмещенных деталей, и проверяется возможность изготовления детали из выбранного листа.

По размещению деталей на листе программируется раскрой листа: строится траектория движения инструмента с необходимым набором технологических команд.

Из неиспользованной части листа формируются листы делового отхода, которые могут быть задействованы снова.

После того, как запрограммированы раскрои листов, могут быть получены соответствующие управляющие программы и другие выходные документы.

2.2.3 Формирование задания на раскрой

Процесс работы начинается с формирования задания на раскрой. В него вносятся все детали, которые требуется изготовить, причем для каждой из них указывается количество экземпляров. Листы для задания на раскрой берутся со склада цельных листов или деловых отходов. Затем в это задание включаются листы для изготовления деталей. При этом она отслеживает количество неразмещенных деталей и возможность изготовления детали из выбранного листа.

2.2.3.1 Режимы размещения деталей на листе

Система позволяет размещать детали на листе в ручном и автоматическом режимах. При использовании ручного режима детали выбираются из списка неразмещенных деталей задания на раскрой и поочередно укладываются на лист материала, а затем перемещаются на свободное место средствами графического редактора. Технолог выбирает оптимальное положение деталей и размещает их, используя инструменты Техтран. Имеются также средства точного контроля взаимного расположения объектов.

В режиме ручного размещения программа берет на себя ряд полезных функций. К их числу относятся различные способы перемещения деталей с соблюдением требуемых расстояний между деталями и между деталями и краем листа:

Совмещение сторон деталей позволяет расположить две детали таким образом, чтобы совместить их выбранными сторонами.

Выравнивание деталей по прямой. Такая возможность полезна при расположении деталей под обработку сквозным резом.

Строгий контроль перемещения деталей. Включение этой функции позволяет перемещать детали как реальные предметы, для которых другие детали и край листа являются непреодолимым препятствием.

Предупреждающий контроль перемещения деталей, при котором перемещение не ограничивается свободной областью листа. Если деталь попадает в зону перекрытия с другими объектами, программа выдаст соответствующее предупреждение: изменится цвет перемещаемой детали.

Перемещение деталей до упора. Эта функция позволяет прижать деталь к самому краю свободной области листа. Иными словами, перемещение детали в том или ином направлении возможно до тех пор, пока она не упрется в другую деталь или в край листа.

Копирование деталей вплотную друг к другу. В этом режиме программа автоматически определяет расстояние, на которое можно переместить деталь в заданном направлении, чтобы детали располагались вплотную друг к другу.

В режиме автоматического размещения программа укладывает детали задания на листы оптимальным образом. Требующиеся дополнительные листы могут быть автоматически взяты со склада. Программа позволяет также автоматически разместить отобранные детали на конкретном листе. При этом выдерживаются заданные расстояния до края листа и между деталями. Стратегия автоматического размещения обеспечивает весьма высокий коэффициент использования материала. Пользователь имеет возможность подобрать оптимальное соотношение между качеством размещения деталей и временем расчета. При автоматическом размещении задается способ уплотнения деталей на листе, заполненном не целиком. Это влияет на форму и пропорции делового отхода с учетом специфики его дальнейшего использования. Управление выбором деталей для заполнения отверстий позволяет задействовать для размещения в пустотах внутри деталей более мелкие или более крупные детали или же вовсе не заполнять отверстия.

Сочетание автоматического и ручного размещения деталей дает возможность выгодно использовать преимущества каждого режима для наиболее эффективной работы.

2.2.3.2 Программирование обработки

После того, как детали размещены на листе, программируется обработка. В простейшем случае достаточно последовательно указать обрабатываемые контуры деталей. Программа строит траекторию движения инструмента с учетом необходимых поправок, формирует подходы, отходы и вспомогательные перемещения инструмента, команды включения и выключения резака, подачи, коррекции и т.д. Возможно настроить следующие параметры:

Подход и отход. Предусмотрена возможность разнообразной настройки способов подхода к обрабатываемому контуру (по прямой, по дуге, по нормали, по касательной и т.п.), выбора точки подхода (автоматически или явно) и режимов работы резака на различных стадиях обработки.

Перемычки. На контуре детали могут быть выделены непрорезаемые участки - перемычки. При построении траектории программа автоматически формирует в таких местах команды включения и выключения резака и встраивает участки подхода и отхода.

Мостики между деталями позволяют обрабатывать несколько деталей без выключения резака. Задание точек перехода траектории от одной детали к другой производится после размещения деталей и учитывается при построении окончательной траектории резака.

Петли обеспечивают качественную обработку углов деталей и могут быть назначены для любого угла.

Назначенная обработка. Для упрощения работы обработка деталей может быть запрограммирована на предварительном этапе с тем, чтобы не повторять одни и те же действия для многократного включения элементов в раскрой.

Обработка вручную. Для нестандартных случаев существует возможность построения траектории и задания технологических команд в явном виде.

Подпрограммы обеспечивают структурирование получаемой управляющей программы и позволяют уменьшить объём формируемого текста.

Обработка деталей совмещенным резом. Пары деталей, размещенные на листе на расстоянии ширины реза, могут быть обработаны единым резом без выключения резака. При обработке отдельных деталей достаточно указать контур детали, которая будет обрабатываться первой.

Предварительная пробивка. При обработке листов большой толщины может потребоваться сначала пробить отверсия в листе, а затем выполнить основную обработку. Для подобной предварительной обработки листа может использоваться либо отдельный резак, либо сверло. Программа позволяет выполнить обработку с предварительной пробивкой отверстий. Предусмотрена возможность задания различных способов предварительной пробивки.

Позиционирование над материалом. В некоторых случаях необходимо при переходе от контура к контуру перемещать резак, минуя отделённые от листа детали и отходы. Эта функция необходима при резке поролона. Иногда она требуется при термической резке для предотвращения столкновения резака с вырезанными деталями и отходами. Программа обеспечивает возможность такого позиционирования с учётом заданного расстояния до детали и до края листа.

Режим автоматической обработки дает возможность максимально упростить программирование обработки большого числа деталей. Программа сама назначает последовательность обхода деталей на листе и выполняет обработку. Различные стратегии обхода деталей обеспечивают соблюдение необходимых условий обработки.

Также есть возможность назначения разделки кромок под сварку. Разделка кромок под сварку может производиться на машинах термической резки, оснащенных трехрезаковыми блоками. В программе предусмотрена возможность обработки деталей как с постоянными, так и с переменными фасками. Постоянная фаска характеризуется постоянством лицевых и тыловых углов и высот по всей длине. Переменная фаска характеризуется равномерным изменением угла и высоты по длине. Программа автоматически встраивает в траекторию движения резака специальные участки - окна вреза в местах включения боковых резаков и петли разворота резаков, которые обеспечивают правильную ориентацию боковых резаков и соблюдение необходимых условий обработки. Положение окон вреза может быть изменено с помощью графического редактора.

Нанесение разметки на лист может производиться с помощью порошка или керна. Контуры разметки могут храниться в базе данных вместе с деталью. В этом случае разметка оказывается размещенной на листе вместе с деталями. Для программирования работы блока разметки достаточно указать контуры разметки в нужной последовательности. Программа произведет все необходимые переключения и построит траекторию.

На машинах, оборудованных несколькими суппортами, одновременно может вырезаться несколько деталей. Программа обеспечивает автоматическое и ручное размещение деталей с учетом возможностей такого оборудования. При программировании обработки требуемая разводка суппортов выполняется автоматически.

2.2.3.3 Документирование

Программа формирует следующие выходные документы:

Карту раскроя листа. Карта раскроя представляет собой изображение листа с размещенными на нем деталями, сквозными резами и текстовой информацией. Для каждой детали могут быть указаны ее обозначение, габариты, а также номер, соответствующий месту детали в спецификации. Штамп содержит характеристики листа и реквизиты разработчика.

Спецификацию раскроя листа. Спецификация карты раскроя листа включает перечень размещенных на листе деталей с указанием их обозначения, количества, габаритов и массы. Здесь же указывается норма расхода материала.

Спецификацию задания на раскрой. В ней приводится перечень входящих в задание деталей, ведомость расхода листов, перечень размещенных и неразмещенных деталей.

Как правило, конкретный вид выходных документов определяется традициями предприятия. Генератор отчетов, входящий в Техтран, имеет гибкий механизм настройки формата документов и объема выводимой информации. В результате технолог получает полную информацию по раскрою, включая ведомость расхода листов, перечень входящих в задание деталей, их массу, габариты, нормы расхода материала. С помощью встроенного генератора отчетов внешний вид выходных документов можно настроить под принятые на предприятии стандарты.

2.2.4 Создание управляющей программы

В процессе построения геометрических объектов и проектирования раскроя листа происходит формирование текста программы на языке Техтран. Программа включает в себя всю последовательность произведенных действий и может быть использована при дальнейшей работе. Это 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

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.

Постпроцессор, входящий в состав Техтрана, позволяет формировать управляющие программы для различных станков с ЧПУ по программе обработки детали и данным об оборудовании, включенным в состав системы. Используя программу обработки детали, полученную для одного станка, можно получить УП для любого другого станка из списка оборудования.

В состав системы включены данные об оборудовании, позволяющие формировать управляющие программы для машин термической резки, таких как "Гранат", "Кристалл", "Комета", "Енисей", "ESAB", "HEBR". По программе раскроя листа 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.

Следует отметить, что Техтран, обладая высокой эффективностью, является простым в изучении и эксплуатации. Как правило, уже через несколько дней после установки технолог приобретает навыки, достаточные для использования Техтрана в производстве. Это подтверждается успешным опытом десятков предприятий, применяющих Техтран для оптимизации раскроя листового материала.

2.3 Принцип работы САПР УП системы Техтран

В настоящее время Техтран - это система автоматизированного проектирования технологического процесса (САПР ТП), комплекс программ, включающий в себя САПР с базой данных и системой подготовки документации, а не только инструмент для автоматизированной генерации кода управляющей программы станка. Но если взять САПР УП, то её структура, кроме препроцессора с возможностями графического моделирования и оконным интерфейсом, - классическая для САП APT-типа и продолжает традиции старой САП Техтран. Это входной язык, процессор, промежуточный язык и постпроцессор.

САП - это комплекс технических, программных, языковых, информационных средств, осуществляющих преобразование данных чертежа детали в коды устройства управления оборудованием с ЧПУ. Как правило, САП организованы по классической структуре: входной язык, процессор, промежуточный язык, постпроцессор. В зависимости от реализации возможны отклонения от этой структуры. При разработке системы преследовалось несколько целей. Во-первых, САП должна быть простой в обслуживании, т. е. вмешательство оператора должно быть сведено к минимуму. Во-вторых, САП должна быть мобильной (это позволяет минимизировать затраты при адаптации САП для различных классов ЭВМ и операционных систем). В-третьих, САП должна допускать расширение выполняемых функций.

Входной язык САП - проблемно-ориентированный язык, предназначенный для описания исходных данных о детали и технологическом процессе её обработки на оборудовании с ЧПУ.

Процессор САП - программное изделие, предназначенное для решения общих геометрических и технологических задач, а также задач управления процессом обработки данных на ЭВМ, реализация которого возможна в виде специализированного программного устройства.

Постпроцессор САП - программное изделие, предназначенное для адаптации управляющей программы к конкретному оборудованию с ЧПУ, реализация которого возможна с помощью специализированного программного устройства.

Промежуточный язык процессор-постпроцессор - внутренний проблемно-ориентированный язык САП, служащий для представления данных, передаваемых от процессора к постпроцессору. В литературе промежуточный язык процессор-постпроцессор встречается под названием CLDATA (Cutter Location Data - данные о перемещении инструмента).

Обычно в состав САП входит библиотека постпроцессоров, каждый из которой предназначен для определенной модели системы ЧПУ или модели станка. Разрабатываются также универсальные постпроцессоры, способные формировать УП для различных систем ЧПУ. Графические постпроцессоры предназначены для вывода траектории движения Инструмента на графические отображающие устройства.

В современной системе создание программы на языке Техтран практически полностью автоматизировано, а большая часть информации вводится в препроцессоре с помощью графических построений. Однако благодаря используемой технологии всегда существует возможность вносить корректировки в создаваемый код. Основанный на технологии APT язык описывает все операции, выполняемые в пакете, как построение деталей, так и формирование траектории обработки с помощью последовательно выполняемых операторов.

3. Выбор материала и оборудования.

3.1 Способы автоматической резки металла

Автоматические станки сейчас выполняют задачи по резке множества разных материалов, наиболее частое их применение - это раскрой металлических листов. Существует множество способов резки металла:

Лазерная резка - обеспечивает идеальное воспроизведение сложных контуров, точный вырез отверстий, пазов. После резки металла на лазере Вы получаете готовую деталь с ровной и чистой поверхностью реза, которая не требует дополнительной механической обработки, может быть сразу использована для последующей сборки или производства. Высокая скорость и качество реза, является основным преимуществом лазерной установки. Точность реза +/- 1 мм.

Лазерной резкой обрабатываются следующие металлы:

углеродистые и конструкционные стали - до 25 мм;

нержавеющие стали - до 15 мм;

твердосплавные материалы - до 15 мм;

алюминий - до 10 мм;

титан - до 4 мм;

латунь - до 8 мм;

медь - до 8 мм.

Плазменная резка - высокопроизводительная технология для резки металла. Этот метод представляет особый интерес для резки нержавеющих сталей и цветных металлов, а также для серийного производства металлических деталей. Он также является наиболее приемлемым в отношении цены и качества. Плазменная резка дает возможность быстро и качественно резать металл толщиной до 50 мм. Толщина листа: 1,5 мм - 60 мм., Точность: 1 мм., Скорость резания до 7 м/мин

Газовая резка или кислородная резка -- это способ резки металлических изделий, основанный на свойстве металлов, нагретых до температуры воспламенения, гореть в технически чистом кислороде. Этим способом режут изделия из углеродистых низко- и среднелегированных сталей обычно толщиной от 1 мм до 200--300 мм. Так же возможна газовая резка стали толщиной до 2 м.

Плазменно-кислородный способ резки исключает насыщение азотом кромок реза конструкционных сталей и обеспечивает в дальнейшем отличную свариваемость деталей - в сварочном шве отсутствуют поры.

Гидроабразивная резка (Водная резка) - пожалуй, самый универсальный метод обработки металлов резанием, отличающийся высокой производительностью и экологичностью. Гидроабразивная резка позволяет выполнять раскрой металла всех видов, а также различных сплавов, в том числе и труднообрабатываемых. Резка металла осуществляется с помощью водяной струи, смешанной с абразивными компонентами, и подающейся под высоким давлением на обрабатываемую поверхность. Гидроабразивная резка металла выполняется с минимальной шириной реза, что позволяет производить экономный раскрой металла с незначительным количеством отходов. Методом гидроабразивной резки осуществляется скоростной раскрой плоских и криволинейных металлических поверхностей по сложным контурам без потери качества кромок.

Координатно-пробивной пресс предназначается для пробивки отверстий, вырубки, формовки, штамповки металлических листов. Координатно-пробивной пресс - это целый ряд преимуществ в производстве изделий из металла: он обладает высокой производительностью и точностью, обладает быстрой сменой пробивочного оборудования. Современные координатно-пробивные прессы кроме операций пробивки при наличии необходимых опций и инструментов могут выполнять такие операции, как формовка, листовая накатка, гравировка, маркировка, чеканка, нарезание резьбы и другие операции. Управляемые ЧПУ установки обеспечивают выполнение всех операций по раскрою в автоматическом режиме и с минимальным участием оператора.

Практически во всех деталях из листового материала требуется обрезка углов и краев заготовки с целью дальнейшей реализации операций гибки бортов будущей детали. Для производства, где требуется изготавливать различные детали в небольшом количестве (например, опытное производство, предприятия, занимающиеся хозяйственной деятельностью, или предприятия, работающие в сфере обслуживания) данный вид оборудования является оптимальным вариантом. Возможность выполнения на некоторых видах оборудования гибочных и штамповочных операций позволяет полностью изготавливать деталь на одном рабочем месте.

Для высокоточной раскройки металла в отделениях заготовки устанавливают гильотинные ножницы. Гильотинные ножницы используют для резки листового металла. Гильотинные ножницы могут быть с автоматической или ручной установкой зазора между ножами. Кроме того, в зависимости от Ваших требований, Вы можете выбрать гидравлические гильотинные ножницы или электрические гильотинные ножницы. Гильотинные ножницы позволяют сэкономить время на резку металла, а также обеспечить высокую точность резки. Гильотинные ножницы - новаторская технология в резке металла!

Оборудование для продольной и поперечной резки служит для продольного и поперечного роспуска (раскроя) рулонного металла на ленту (штрипс) и листы мерной длины используемых в различных металлопрокатных производствах.

Наиболее широко распространены машины термической резки (газокислородная, плазменная и лазерная). Термическая резка отличается от других видов высокой производительностью при относительно малых затратах энергии и возможностью получения заготовок любого, сколь угодно сложного, контура при большой толщине металла.

Машина для термической резки (МТР) -- устройство, предназначенное для термической резки. Основное предназначение -- резка листового металла (раскрой). Машины могут быть передвижные, стационарные, портального, консольного типа. Машины портального типа ("Комета", "Кристалл") передвигаются по рельсам, направляющим. По типу управления могут быть: с ЧПУ, с ручным управлением, фотокопировальные, по металлическому копиру(АСШ). По типу привода могут быть: электрические и пневматические. Пневматический привод, питающийся от кислородного баллона позволяет использовать МТР при отсутствии электричества и в достаточно влажных условиях (дождь). Машины могут нести газокислородную (автогенную), плазменную, лазерную оснастку. Главное предназначение - прямолинейная либо фигурная резка листового металла или труб, реже -- профилей, в результате чего получаются заготовоки для дальнейшей обработки. Вырезанные заготовки пригодны под сварку цельных металллокнструкций -- строительных балок, пролетов мостов, корпусов кораблей, рам для ж/д вагонов, автоприцепов, цистерн, вышек, кабин, стрел кранов, шкафов электроавтоматики и т.д. Применяются в заготовительных цехах металлообрабатывающих заводов. Размеры машин варьируются от настольных до многометровых. Могут оснащаться системами контроля расстояния резака от материала и системами отсоса отработанных газов,пыли из зоны резания.

Современные МТР могут нести как один тип оснастки, так и несколько одновременно. Например, портальные машины «Кристалл» оснащаются одним плазменным и несколькими газокислородными резаками по выбору заказчика, а установка «MultiCut» завода ЮниМаш несёт лазерную и плазменную оснастку. Такое разнообразие обусловлено преимуществами и недостатками каждого из видов резки. Лазерная резка оптимальна при небольшой толщине листа (до 3-4 мм), потому что обеспечивает высокую скорость резки тонколистового металла и качество обработанной кромки, однако скорость падает с толщиной очень значительно, а необходимая мощность лазера возрастает. Помимо этого она плохо подходит для металлов с большим коэффициентом отражения - например, алюминия. Газокислородная резка пригодна для относительно грубой обработки, по краю реза образуется окалина, кроме того, она подходит не для всех сортов металла, потому что основана на сгорании его в кислородной среде, что требует температуры сгорания в кислороде ниже температуры плавления. Её преимущество в том, что таким способом можно резать очень толстый металл - до 300 мм, что не под силу ни одному из других видов резки. Плазменная резка пригодна для большого диапазона сортов и толщины металла и позволяет получить хорошее качество обрабатываемой кромки, практически без окалины, хотя по этому параметру она и проигрывает лазерной. Ещё один её недостаток -- меньшая скорость резки, чем у лазерной, при работе с металлом небольшой толщины.

Преимущества плазменной резки относительно лазерной резки:

* Производительность выше;

* Диапазон толщин и типов мaтериалов резки шире;

* Эксплуатационные и капитальные затраты ниже;

* Затраты на техническое обслуживание ниже.

Недостатки плазменной резки относительно лазерной резки:

* Плазменная резка не позволяет получить таких же точных по перпендикулярности кромок и таких же узких прорезей применительно к характерному для процесса диапазону листов по толщине как лазерная резка.

* Точность получаемых профилей, особенно при образовании вырезов, мелких геометрических поверхностей и четко очерченных уголков (без дополнительных проходов) в толстых листах уступает точности, достигаемой при лазерной резке.

3.2 Выбор материала

Термическую резку в основном используют для обработки листовой низколегированной стали различной толщины. Для изготовления деталей выберу сталь марки 09Г2С (ГОСТ 19281-89). Прокат стали этого сорта изготавливается различной толщины, имеет невысокую стоимость и подходит для изготовления широкого диапазона продукции. Толщину листа возьму 4 мм.

3.3 Выбор оборудования

Для стали этого сорта и толщины оптимально подойдёт лазерная или плазменная резка. Несмотря на некоторые преимущества лазерной, оборудование для неё стоит значительно дороже и следовательно может применяться только на средних и крупных предприятиях. Кроме этого, требования к толщине и виду обрабатываемого материала ограничивают диапазон решаемых задач. Следовательно, использование машины плазменной резки предпочтительнее.

Машины плазменной резки изготавливаются различных видов и размеров. Это и большие портальные машины, и малогабаритное оборудование. Для моей задачи вполне подойдёт малогабаритная машина "Метеор". Благодаря универсальности, небольшим размерам и относительно низкой стоимости, она может эффективно применяться на различных предприятиях.

Машина высокоточной скоростной плазменной резки «Метеор»

Машина для термической резки серии "Метеор"-- это малогабаритная машина портального типа для микроплазменной резки листовой низкоуглеродистой стали и ее сплавов, а также цветных металлов с шириной рабочей зоны 1500 мм и длиной 3000 мм. Машина характеризуются компактностью, высоким качеством механических узлов, использованием современной системы ЧПУ. Может поставляться с различной технологической оснасткой, включая газокислородную, плазменную, микроплазменную, систему водяной резки.

По заказу оборудуется системой для сбора шлаков и вытяжки отработанных газов, которая может быть подключена к индивидуальной или общей системе вентиляции. Машина также может быть оснащена источником узкоструйной плазмы. При этом достигается качество реза приближенное к лазерному. Предназначена для использования на предприятиях различного профиля, (включая небольшие и частные) для вырезки деталей различной конфигурации. Особо эффективна для резки тонколистовых металлов.

Машины термической резки данного типа поставляются полностью комплектными и не требуют специально оборудованного места и проведения трудоемких монтажных работ. Для подключения машины необходима только подводка электропитания и сжатого воздуха.

Технические характеристики МТР «Метеор»

Наименование параметра	Величина
Ширина обрабатываемого листа, мм.	1600
длина обрабатываемого листа, мм.	3000
размер колеи направляющих рельсового пути, мм.	2100
Количество суппортов	1
толщина разрезаемого листа, мм.	0,5-16
вертикальный ход суппорта, мм.	70
система управления	CNC4000
Скорость отработки контура, мм/мин	20- 15 000
точность позиционирования, мм	± 0,15, высший класс по ГОСТ 5614
Длина машины , мм	3750
Ширина машины, мм	2300
Высота укладки листа, мм	750
напряжение питания машины	3x380 В, 50 Гц
применяемый газ (стандартная поставка)	воздух сжатый
Потребляемая мощность, кВт (без источника)	1.1
масса ходовой части машины, кг	550
масса машины со столом, кг	1400

Особо эффективна для резки тонколистовых металлов. Проста и удобна в эксплуатации.

Стандартная комплектация поставки МТР «Метеор» :

Машина «Метеор» в сборе

Станина с рельсовыми направляющими

Блок управления, включая систему ЧПУ CNC 4000

Стол раскройный с системой вентиляции

Компрессор воздушный

Система плазменной резки (PakMasterM 100 XL (пр.-во США)

ЗиП к плазмотрону Комплект документации Раскройная программа

«МАРС-А»

4. Разработка технологического процесса раскроя и управляющей программы для станка с ЧПУ

4.1 Этапы разработки ТП и УП с помощью системы Техтран

Разработка включает в себя следующие этапы:

Создание детали в базе данных. Занесение в базу основных сведений о детали - обозначения, наименования, марки материала и толщины. Построение геометрических элементов и контуров детали, или создание детали из импортированных контуров в формате dxf.

Формирование комплекта деталей. Включение деталей в комплект.

Создание задания на раскрой. Занесение в базу основных сведений о задании - код, марка материала, толщина. Включение в задание деталей и комплектов. Назначение листов заданию.

Раскрой листов. Автоматическое или ручное размещение деталей на листе. Формирование последовательности резов. Формирование делового отхода из неиспользованной части листа. Программирование обработки.

Получение управляющей программы. Выбор оборудования, просмотр управляющей программы, просмотр статистики обработки.

Документирование. Оформление и печать карты раскроя, получение спецификаций.

4.2 Детали для задания на раскрой

В качестве задания на раскрой выберу несколько плоских деталей различного размера и сложности. Все детали изготавливаются из листовой стали марки 09Г2С 4х1500х6000 (ГОСТ 19281-89).

Деталь №1 - корпусная пластина простой формы:

Рисунок . Деталь №1.

Деталь №2 - крышка более сложной для построения и резки формы с отверстиями и скруглениями:

Рисунок . Деталь №2.

Деталь №3 - дуга, сложная для размещения на листе, так как имеет большие линейные размеры при относительно небольшой площади:

Рисунок . Деталь №3.

Все три детали предварительно построены в САПР «КОМПАС». Первая и вторая - с целью оценить относительную трудоёмкость их построения в пакете Техтран и целесообразность пользования встроенной САПР вместо внешних пакетов с последующим импортом. Деталь №3 сохранена в формате dxf с целью непосредственно импорта контура в систему Техтран и тестирования этой операции.

4.3 Создание деталей в базе данных

Запускаю пакет «Техтран - раскрой листового материала (фигурный)» и захожу в программу под учётной записью «администратор»

Открывается окно «база данных» с таблицей деталей. Необходимо внести все три детали для раскроя в базу. Для начала выберу режим работы программы «фигурный раскрой» из меню настройки. Затем с помощью команды «правка/создать» создаю новую деталь. В диалоговом окне «параметры детали» вношу сведения о первой детали:

Обозначение:Деталь №1
Наименование:Корпусная пластина
Марка материала:09Г2С
Толщина:4

После этого заношу деталь в базу данных. Сведения о детали, хранящиеся в базе, всегда можно будет изменить с помощью контекстного меню (их два, малое по левому клику, и более полное по правому). Помимо вышеперечисленных, доступны сведения о размерах прямоугольной детали и комментарий.

Аналогичным образом создаю детали №2 и №3:

Обозначение:Деталь №2
Наименование:Крышка
Марка материала:09Г2С
Толщина:4

Обозначение:Деталь №3
Наименование:Дуга
Марка материала:09Г2С
Толщина:4

Для экономии времени предусмотрена возможность копирования деталей с помощью контекстного меню. Все свойства детали остаются от оригинала, за исключением названия. Это удобно, если, как в моём случае, детали изготавливаются из одного и того же материала или например имеют одинаковое наименование. Различающиеся характеристики отредактировать быстрее, чем вводить все заново.

Следует отметить, что главное меню базы данных, состоящее по умолчанию из списка деталей базы данных слева и панели предварительного просмотра справа, может по выбору пользователя отображать также комплекты деталей, задания на раскрой, раскрои листов, цельные листы, листы делового отхода, списки пользователей, материала или параметров раскроя. Всё это можно разместить как в левом, так и в правом окне, что удобно допустим при формировании комплектов из деталей.

Далее перейду к построению контуров деталей с помощью встроенной САПР Техтран.

4.4 Построение деталей с помощью САПР пакета Техтран

При выборе детали в списке базы данных справа в окне сразу можно наблюдать её графическое изображение, что достаточно удобно. Так как информации о геометрии своих деталей я ещё не ввёл, справа отображается пустая координатная плоскость. Выбираю в списке первую деталь и открываю её (это можно сделать с помощью контекстного меню, вкладки «правка/открыть» или клавиши быстрого доступа F4).

Открывается большая координатная плоскость окна «графика» с панелями инструментов построения, аналогичными таковым в других САПР. После выбора необходимого инструмента и способа построения объекта, числовые параметры вводятся в текстовом поле, если это необходимо. В некоторых случаях затем указанием требуется выбрать необходимый вариант из предложенных. Такой способ построения хотя и является точным, однако довольно медленный и субъективно проигрывает построению в системе «КОМПАС», где числовые данные могут формироваться автоматически, исходя из построения мышью, и уточняться системой привязок. Также отсутствует возможность выбора геометрического объекта указанием мыши до применения каких-либо операторов, это затрудняет некоторые операции, например удаление. Навигация по координатной плоскости организована аналогично другим САПР с помощью мыши.

Первая деталь состоит из одного контура. Для построения контура необходимо сначала построить прямые, из которых он будет сформирован, с помощью вышеописанного интерфейса , затем указать точку начала контура и его элементы на прямых. Инструментом «прямая» строю все прямые, на которых располагаются элементы контура, кроме фасок, используя метод «прямая, параллельная одной из осей координат».

Затем инструментом «точка» методом «точка пересечения» выставляю точку начала контура и инструментом «контур», начиная с этой точки, последовательно выбираю все элементы контура.

Возможен как ввод в ручном режиме, с подтверждением указания каждого отрезка или точки, так и в автоматическом без необходимости такого подтверждения. В детали присутствуют две фаски, которые необходимо встроить в контур. Это производится инструментом «контур/фаска». Фаску можно задать длиной двух сторон, или одной из сторон и углом к этой стороне.

Параллельно с построением детали формируется её описание на языке Техтран:

ВЕРСИЯ 4,5

ДЕТАЛЬ

ПР0=ХПАР,0,УБ

ПР1=УПАР,0,ХБ

ПР2=УПАР,200,ХБ

ПР3=ХПАР,120,УБ

ПР4=УПАР,40,ХБ

ПР5=УПАР,160,ХБ

ПР6=ХПАР,10,УБ

ПР6 ОТМЕН

ПР7=ХПАР,15,УБ

ТЧ0=ПЕРЕСЕЧ,ПР1,ПР0

КОНТУР К0=ИЗ,ТЧ0,ХБ

ВЛЕВО,ПР1,НА,ПР3

ВПРАВО,ПР3,НА,ПР2

ВПРАВО,ПР2,НА,ПР0

ВПРАВО,ПР0,НА,ПР5

ВПРАВО,ПР5,НА,ПР7

ВЛЕВО,ПР7,НА,ПР4

ВЛЕВО,ПР4,НА,ПР0

ВПРАВО,ПР0,НА,ТЧ0

КОНКОН; АТРИБУТ К0,ДЕТАЛЬ

К0,1: ФАСКА 25,25

К0 ОТМЕН

КОНТУР К1=ИЗ,ТЧ0,ХБ

ВЛЕВО,ПР1,НА,ПР3

ВПРАВО,ПР3,НА,ПР2

ВПРАВО,ПР2,НА,ПР0

ВПРАВО,ПР0,НА,ПР5

ВПРАВО,ПР5,НА,ПР7

ВЛЕВО,ПР7,НА,ПР4

ВЛЕВО,ПР4,НА,ПР0

КОНКОН; АТРИБУТ К1,ДЕТАЛЬ

ПР0 ОТМЕН

К1 ОТМЕН

ПР8=ХПАР,0,УБ

КОНТУР К2=ИЗ,ТЧ0,ХБ

ВЛЕВО,ПР1,НА,ПР3

ВПРАВО,ПР3,НА,ПР2

ВПРАВО,ПР2,НА,ПР8

ВПРАВО,ПР8,НА,ПР5

ВПРАВО,ПР5,НА,ПР7

ВЛЕВО,ПР7,НА,ПР4

ВЛЕВО,ПР4,НА,ПР8

ВПРАВО,ПР8,НА,ТЧ0

КОНКОН; АТРИБУТ К2,ДЕТАЛЬ

К2,1: ФАСКА 25,25

К2,3: ФАСКА 25,25

КОНЕЦ

Деталь построена, выхожу из окна «графика». При выходе программа предлагает сохранить построенную деталь в базе, в случае если пользователь не сделал этого вручную. Это исключает возможность случайной потери данных о построении. Теперь справа, в окне предварительного просмотра базы данных можно увидеть изображение созданной детали. Если открыть окно свойств детали №1, в закладке «вычисляемые» появились автоматически рассчитанные данные о детали, такие как периметр, площадь и масса.