Автоматизация производственных систем

В задачу подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ входят проектирование операционного технологического процесса, а также расчет и кодирование управляющей программы.

Технологические процессы, выполняемые на станках с ЧПУ, относятся, как правило, к классу единичных. Структура единичного технологического процесса заранее не известна и генерируется в процессе проектирования. Она зависит от структуры оригинальной сборочной единицы или детали, для изготовления которой предназначается технологический процесс.

Дискретная технология Tg и в этом случае формально представляется совокупностью двух множеств

Tg = < A, F>, (10.1)

где множество операндов A - объектов обработки - состоит из конечного множества типов элементов A = a1, a2,..., ak, над которыми могут выполняться технологические действия из конечного множества типов технологических действий F = f1, f2,..., fn , составляющих базу технологии, в которой ни одно из fi не может быть выражено через другое.

При проектировании единичных техпроцессов в качестве элементов множества операндов A принимаются типовые элементы формы детали, а сборочно-сварочных техпроцессов типовые соединения. Элементами множества F при этом являются переходы обработки, соединенные в типовые, проверенные на практике последовательности - технологические модули. Задача формирования структуры рабочего техпроцесса заключается в выборе на основе анализа данных об изготовляемом операнде ai типовой цепочки переходов <fi1, fi2,...fin>.

Таким образом в данном случае задача состоит в установлении набора элементов формы ai и их свойств, набора технологических переходов fi и их свойств, а также функциональных связей между ai и технологическими модулями из fi.

Набор элементов формы может меняться от производства к производству, но имеет общее ядро. В табл.10.1 приведен пример набора элементов формы ai корпусных деталей.

Таблица 10.1 Элементы формы

Технологическая база, определяющая технологические возможности производственной системы, содержит помимо номера типового перехода и его наименования вид используемого режущего инструмента для последующего отбора его из базы данных, этап обработки, на котором применяется переход, обеспечиваемые на данном переходе квалитет и шероховатость, а также приоритет, по которому производится упорядочение переходов при формировании операции.

Для выполнения процесса проектирования необходимо задать общие данные детали и заготовки, а также данные обрабатываемых элементов.

Данные элементов формы, используемые при проектировании технологических процессов, приведены в табл.10.3. Они включают указание стороны детали, которой принадлежит элемент, начальный и конечный номера элементов данного типа на стороне, наименования конструкторско-технологических элементов (плоскость, отверстие гладкое, отверстие глухое и т.п.) к числу которых принадлежит данный элемент формы. Элемент формы, определенный своим именем, задается величиной Ra шероховатости поверхности и набором размеров с указанием их типов и квалитетов.

Таблица 10.3 Данные элементов формы

В верхней части экрана расположен элементы выбора перехода и поле для назначения его номера. Кнопка «Ок» -- закончить процедуру выбора.

Редактирование переходов, входящих в граф, осуществляется путем выбора указателем мыши этого перехода в окне графического навигатора и нажатия правой клавиши мыши. При этом выбранный переход выделяется цветом и появляется меню (рис.10.8).

Рис.10.8. Редактирование переходов, входящих в граф

Пункт «Отмена» -- отказ от редактирования.

Пункт «Редактировать» -- переход к выбору конкретного перехода, который осуществляется подобно этому выбору при добавлении перехода.

Пункт «Удалить» -- удаление выбранного перехода.

Редактирование переходов (дуг графа) осуществляется путем выбора указателем мыши конкретной дуги в окне графического навигатора и нажатия правой клавиши мыши. При этом выбранная дуга выделяется цветом и появляется меню (рис.10.9).

Рис.10.9. Меню редактирования переходов

Результаты проектирования заносятся в табл.10.5, которая является продолжением табл.10.3.

Таблица 10.5 Технологические данные обработки элементов формы

На основании полученных данных формируется запрос к базе данных режущего инструмента. Технологу на экран выводится информация об инструменте, который может быть использован для выполнения перехода. При наличии инструмента он выбирает один из допустимых, а при отсутствии формирует запрос на его проектирование. Данные инструмента присоединяются к полученным ранее и используются для расчета режимов обработки. Этот расчет производится с помощью баз знаний, построенных также на блоках принятия решений.

На этом заканчивается проектирование технологии обработки одного элемента формы. После завершения подобных проектных процедур для всех элементов формы производится упорядочение последовательности переходов по приоритетам. Технолог может управлять этим процессом, редактируя приоритеты по своему усмотрению. В итоге формируется законченный операционный технологический процесс.

Чтобы рассчитать управляющую программу для станка с ЧПУ нужно к технологическим данным, полученным вышеописанным способом, прибавить геометрические данные каждого элемента формы. В табл.10.6 приведена классификация упомянутых геометрических данных.

Таблица 10.6 Геометрическая классификация областей выполнения технологических переходов

Язык СПРУТ для представления технологических исходных данных

Для представления управляющих программ в форме не привязанной к особенностям конкретного станка и системы ЧПУ используется язык CLDATA - "информация о расположении режущего инструмента". Язык CLDATA является промежуточной формой представления программы при расчете ее на ЭВМ и служит для передачи информации от процессора САП к постпроцессорам.

Специфика промежуточного языка определяется следующими факторами. Промежуточная программа должна содержать всю информацию, необходимую для составления управляющих программ обработки детали на любых станках с ЧПУ, т.е. в форме, независящей от вида технологических операций обработки, модели станка и устройства ЧПУ. Промежуточный язык не предназначен для непосредственного использования технологами-программистами. Он является внутренним языком компьютера.

Траектория инструмента в CLDATA представляется в расчетной декартовой системе координат, определенным образом связанной со станком. В этом языке предусмотрен набор всех возможных технологических команд, используемых в станках с ЧПУ.

Форма представления информации на промежуточном языке выбирается исходя из условий удобства хранения и обработки ее в ЭВМ.

Структура языка CLDATA строится так, чтобы он не зависел от особенностей тех или иных компьютеров. В этой связи набор символов четко не оговаривается. Допускается использование слов трех типов: целых, действительных и символьных. Конкретная форма представления слов зависит от ЭВМ. В качестве операторов CLDATA используется запись, которая может содержать слова различных типов и иметь различную длину. Общее число слов в записи не должно превышать 245.

Первые три слова любой записи имеют фиксированный смысл и должны быть целыми числами, равными друг другу по длине. Нулевое слово определяет общее количество слов в записи, первое - порядковый номер записи, начиная с единицы, второе - код типа, а третье - код подтипа записи. Коды типов определяются классами главных слов языка CLDATA, а коды подтипов - главными словами (табл.10.). Основные классы: 2000 - команда постпроцессору, 5000 - траектория инструмента, 14000 - конец программы.

Слова, начиная с четвертого, имеют различное содержание, которое определяется кодами типа и обычно подтипа записи. Длина слов, начиная с четвертого, должна быть одинаковой, но не обязательно равной первым трем. Когда символьное слово не содержит полезной информации, оно заменяется пробелами. Если полезной информации не содержит слово типа действительного или целого числа, то оно заполняется числом максимальной абсолютной величины. В табл.10. приведены примеры вспомогательных слов языка CLDATA. В табл.10. приведен фрагмент промежуточной программы.

Таблица 10.8 Главные слова CLDATA

Таблица 10.10 Пример программы на языке CLDATA