Тема 1.1. Этапы разработки УП

Тема 1.1. Этапы разработки УП


Задачи и их решения по информатике и математике
Рабочая программа разработана на основе примерной программы и ФГОС СПО 3-го поколения -->> ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Введение. Тема 1.1. Этапы разработки управляющих программ

    Введение

   Интенсификация процесса технического перевооружения машиностроения индустриально развитых стран, существенное повышение уровня его автоматизации, широкомасштабное распространение новейших форм организации и управления производством, все более активное использование техники, начавшееся в веке XX, получили свое развитие и в первое десятилетие XXI века.
   Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) нашли широкое применение в современном машиностроении. Их внедрение является одним из главных направлений автоматизации средне- и мелкосерийного производства.
   В станках с ЧПУ гибкость универсального оборудования сочетается с точностью и производительностью станка-автомата. В результате внедрения станков с ЧПУ происходит повышение производительности труда, создаются условия для многостаночного обслуживания. Подготовка производства переносится в сферу инженерного труда, сокращаются ее сроки, упрощается переход на новый вид изделия вследствие заблаговременной подготовки программы, что имеет большое значение в условиях рыночной
экономики.
   На станках с ЧПУ целесообразно изготовлять детали сложной конфигурации, при обработке которых необходимо перемещение рабочих органов по нескольким координатам одновременно, а также детали с большим количеством переходов обработки и те, конструкция которых часто видоизменяется.

  Структура технологического процесса

   Технологический процесс (ТП) обработки на станке с ЧПУ, в отличие от традиционного технологического процесса, требует большей детализации при решении технологических задач и учета специфики представления информации. Структурно технологический процесс также делится на операции, элементами которых являются установы, позиции, технологический и вспомогательный переходы, рабочие и вспомогательные ходы.
    Детализация разработки технологического процесса для оборудования с ЧПУ приводит к разделению ходов на шаги, каждый из шагов представляет собой перемещение на участке траектории инструмента вдоль определенного геометрического элемента, на котором не изменяется режим. Например, шагами являются отдельные перемещения инструмента вдоль прямой или окружности с постоянной скоростью, а также разгон и торможение в начале и конце движения.
 Простейшими составляющими процесса обработки являются элементарные перемещения и технологические команды, отрабатываемые УЧПУ. Элементарные перемещения формируются с учетом ограничений конкретного УЧПУ. К ним относятся, например, необходимость расположения дуги окружности в пределах одного квадранта или задания отрезка прямой числом дискрет, не превышающим емкости регистра памяти УЧПУ. Технологические команды, реализуемые исполнительными механизмами станка, обеспечивают необходимые условия отработки элементарных перемещений. Последовательность элементарных перемещений и технологических команд определяет содержание УП.
   Разработка ТП и УП для станков С ЧПУ является одной из задач технологической подготовки производства (ТПП) и должна выполняться в строгом соответствии со структурными связями системы ТПП, в общем случае являющейся частью системы разработки и запуска продукции в производство на предприятии. Функции системы ТПП достаточно велики.
   Этапы проектирования технологического процесса для станков с ЧПУ. В общем случае проектирование ТП для станков с ЧПУ можно разделить на три стадии: разработку маршрута детали; разработку ТП; подготовку УП. Каждая стадия содержит несколько этапов проектирования. Создание УП для станков с ЧПУ в условиях автоматизированного производства является важнейшей задачей всей системы ТПП. Документация, разработанная на первой стадии, является исходной для выполнения работ на второй и третьей стадиях.

   Определение номенклатуры деталей для изготовления на станках с ЧПУ и гибких  производственных системах
   Изучение номенклатуры деталей машиностроения свидетельствует о ее постоянстве. В общем случае можно выделить детали типа тел вращения, призматические, плоские, фигурные и профильные. Детали правильной формы составляют до 92 % общего объема деталей в производстве.
   Каждая деталь характеризуется набором технических данных (материал, геометрия), определяющих технические требования, и некоторым набором организационно-экономических требований (годовой выпуск в штуках, число деталей в партии, допустимые затраты на изготовление). Номенклатура деталей, обработка которых предполагается эффективной на оборудование с ЧПУ, определяется на основе изучения технической документации на эти детали, ограничений, зависящих от конкретного производства, и характера постановки задач.
 

 Структурная схема алгоритма для выбора номенклатуры при обработке деталей на станках с ЧПУ

Структурная схема алгоритма для выбора номенклатуры при обработке деталей на станках с ЧПУ

   Критерии оценки при выборе номенклатуры могут быть различными, но чаще всего применяют экономический критерий, учитывающий затраты как живого, так и овеществленного труда (приведенные затраты). Поэтому в общем случае следует считать, что на станках с ЧПУ целесообразно обрабатывать такие детали, на которые распространяются источники и факторы экономической эффективности.
   Практика показывает, что значительный эффект достигается при обработке на станке с ЧПУ сложных деталей, с большим числом поверхностей, контуры которых содержат криволинейные участки и элементы
прямых и плоскостей, непараллельных координатным осям станка. По сравнению с универсальными станками, повышение технико- экономических показателей обусловливается действием почти всех источников экономической эффективности.
   На ряде передовых предприятий критерием целесообразности перевода обработки детали на станки с ЧПУ считается ожидаемое повышение производительности труда не менее чем на 50 % при окупаемости
всех затрат на партии запуска.
   Подобранные детали определенной номенклатуры можно сгруппировать по конструктивно-технологическим признакам. Это дает возможность выбрать модели станков, наиболее приемлемые для обработки рассматриваемых типов деталей. Так, детали, обрабатываемые на фрезерных станках, целесообразно подразделять на группы по числу требуемых координат и габаритным размерам.
   Формировать номенклатуру рекомендуется в три этапа:
   1) просмотреть чертежи и технологическую документацию и составить предварительный перечень деталей, подлежащих обработке на станках с ЧПУ, с определением типа станка;
   2) сгруппировать детали по конструктивно-технологическим признакам и типам станков, выполнить детальный технико-экономический анализ, выбрать оптимальный вариант обработки и составить уточненный перечень;
   3) по уточненному перечню составить годовой график внедрения обработки деталей, оценить трудоемкость подготовки программ и указать сроки выполнения работ по этапам.
   Определение границ эффективного использования станков с ЧПУ и ГПС в зависимости от номенклатуры деталей. Станки с ЧПУ, в том числе с микропроцессорным управлением, а также ГПС получили широкое распространение. Но это не значит, что все заготовки должны обрабатываться только на станках с ЧПУ и ГПС: иногда это действительно целесообразно, а иногда малоэффективно и даже убыточно. Определение приоритетов в подборе деталей позволяет найти границы эффективности использования станков с ЧПУ.
   Последовательность разработки управляющих программ
   В общем виде процесс подготовки УП можно представить как последовательное программирование отдельных этапов обработки детали. На каждом этапе решают определенные задачи, причем в зависимости от метода решения задач различают четыре уровня автоматизации программирования: первый уровень (ручное программирование)— подготовка УП вручную с применением настольных или карманных калькуляторов и устройств подготовки данных на перфоленте (УПДЛ); второй уровень (низкий) — использование ЭВМ для обработки некоторых задач, в основном расчетно-вычислительного характера; третий уровень (средний) — обработка на ЭВМ отдельных переходов; четвертый уровень (высокий) — разработка с помощью ЭВМ операционного технологического процесса и всех этапов подготовка УП. Подготовка УП на высоком уровне автоматизации может входить в состав задач автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП).
   Как правило, второму — четвертому уровням автоматизации подготовки УП соответствует методика, реализуемая системой автоматизированного программирования (САП) или системой подготовки УП на базе CAD/САМ программного обеспечения.

    При ручном программировании самым главным является характер представления и организации информации УП в принятом коде. Методика подготовки УП, включая и редактирование, зависит также от типа УЧПУ станка конкретных условий производства, организационных принципов работы станка с ЧПУ и др.

   Разработка расчетно-технологической карты (РТК)

   По операционному эскизу, выполненному на основе попереходного технологического процесса в соответствии с выбранными типовыми траекториями движения инструмента, технолог составляет расчет-
но-технологическую карту. Эта карта содержит законченный план обработки детали на станке с ЧПУ в виде графического изображения траектории движения инструмента со всеми необходимыми пояснениями и расчетными размерами. По данным РТК технолог-программист, не обращаясь к чертежу детали или каким-либо другим источникам, может полностью рассчитать числовую программу автоматической работы станка.

вшееся в веке XX, получили свое развитие и в первое десятилетие XXI века.
   Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) нашли широкое применение в современном машиностроении. Их внедрение является одним из главных направлений автоматизации средне- и мелкосерийного производства.
   В станках с ЧПУ гибкость универсального оборудования сочетается с точностью и производительностью станка-автомата. В результате внедрения станков с ЧПУ происходит повышение производительности труда, создаются условия для многостаночного обслуживания. Подготовка производства переносится в сферу инженерного труда, сокращаются ее сроки, упрощается переход на новый вид изделия вследствие заблаговременной подготовки программы, что имеет большое значение в условиях рыночной
экономики.
   На станках с ЧПУ целесообразно изготовлять детали сложной конфигурации, при обработке которых необходимо перемещение рабочих органов по нескольким координатам одновременно, а также детали с большим количеством переходов обработки и те, конструкция которых часто видоизменяется.

  Структура технологического процесса

   Технологический процесс (ТП) обработки на станке с ЧПУ, в отличие от традиционного технологического процесса, требует большей детализации при решении технологических задач и учета специфики представления информации. Структурно технологический процесс также делится на операции, элементами которых являются установы, позиции, технологический и вспомогательный переходы, рабочие и вспомогательные ходы.
    Детализация разработки технологического процесса для оборудования с ЧПУ приводит к разделению ходов на шаги, каждый из шагов представляет собой перемещение на участке траектории инструмента вдоль определенного геометрического элемента, на котором не изменяется режим. Например, шагами являются отдельные перемещения инструмента вдоль прямой или окружности с постоянной скоростью, а также разгон и торможение в начале и конце движения.
 Простейшими составляющими процесса обработки являются элементарные перемещения и технологические команды, отрабатываемые УЧПУ. Элементарные перемещения формируются с учетом ограничений конкретного УЧПУ. К ним относятся, например, необходимость расположения дуги окружности в пределах одного квадранта или задания отрезка прямой числом дискрет, не превышающим емкости регистра памяти УЧПУ. Технологические команды, реализуемые исполнительными механизмами станка, обеспечивают необходимые условия отработки элементарных перемещений. Последовательность элементарных перемещений и технологических команд определяет содержание УП.
   Разработка ТП и УП для станков С ЧПУ является одной из задач технологической подготовки производства (ТПП) и должна выполняться в строгом соответствии со структурными связями системы ТПП, в общем случае являющейся частью системы разработки и запуска продукции в производство на предприятии. Функции системы ТПП достаточно велики.
   Этапы проектирования технологического процесса для станков с ЧПУ. В общем случае проектирование ТП для станков с ЧПУ можно разделить на три стадии: разработку маршрута детали; разработку ТП; подготовку УП. Каждая стадия содержит несколько этапов проектирования. Создание УП для станков с ЧПУ в условиях автоматизированного производства является важнейшей задачей всей системы ТПП. Документация, разработанная на первой стадии, является исходной для выполнения работ на второй и третьей стадиях.

   Определение номенклатуры деталей для изготовления на станках с ЧПУ и гибких  производственных системах
   Изучение номенклатуры деталей машиностроения свидетельствует о ее постоянстве. В общем случае можно выделить детали типа тел вращения, призматические, плоские, фигурные и профильные. Детали правильной формы составляют до 92 % общего объема деталей в производстве.
   Каждая деталь характеризуется набором технических данных (материал, геометрия), определяющих технические требования, и некоторым набором организационно-экономических требований (годовой выпуск в штуках, число деталей в партии, допустимые затраты на изготовление). Номенклатура деталей, обработка которых предполагается эффективной на оборудование с ЧПУ, определяется на основе изучения технической документации на эти детали, ограничений, зависящих от конкретного производства, и характера постановки задач.
 

 Структурная схема алгоритма для выбора номенклатуры при обработке деталей на станках с ЧПУ

Структурная схема алгоритма для выбора номенклатуры при обработке деталей на станках с ЧПУ

   Критерии оценки при выборе номенклатуры могут быть различными, но чаще всего применяют экономический критерий, учитывающий затраты как живого, так и овеществленного труда (приведенные затраты). Поэтому в общем случае следует считать, что на станках с ЧПУ целесообразно обрабатывать такие детали, на которые распространяются источники и факторы экономической эффективности.
   Практика показывает, что значительный эффект достигается при обработке на станке с ЧПУ сложных деталей, с большим числом поверхностей, контуры которых содержат криволинейные участки и элементы
прямых и плоскостей, непараллельных координатным осям станка. По сравнению с универсальными станками, повышение технико- экономических показателей обусловливается действием почти всех источников экономической эффективности.
   На ряде передовых предприятий критерием целесообразности перевода обработки детали на станки с ЧПУ считается ожидаемое повышение производительности труда не менее чем на 50 % при окупаемости
всех затрат на партии запуска.
   Подобранные детали определенной номенклатуры можно сгруппировать по конструктивно-технологическим признакам. Это дает возможность выбрать модели станков, наиболее приемлемые для обработки рассматриваемых типов деталей. Так, детали, обрабатываемые на фрезерных станках, целесообразно подразделять на группы по числу требуемых координат и габаритным размерам.
   Формировать номенклатуру рекомендуется в три этапа:
   1) просмотреть чертежи и технологическую документацию и составить предварительный перечень деталей, подлежащих обработке на станках с ЧПУ, с определением типа станка;
   2) сгруппировать детали по конструктивно-технологическим признакам и типам станков, выполнить детальный технико-экономический анализ, выбрать оптимальный вариант обработки и составить уточненный перечень;
   3) по уточненному перечню составить годовой график внедрения обработки деталей, оценить трудоемкость подготовки программ и указать сроки выполнения работ по этапам.
   Определение границ эффективного использования станков с ЧПУ и ГПС в зависимости от номенклатуры деталей. Станки с ЧПУ, в том числе с микропроцессорным управлением, а также ГПС получили широкое распространение. Но это не значит, что все заготовки должны обрабатываться только на станках с ЧПУ и ГПС: иногда это действительно целесообразно, а иногда малоэффективно и даже убыточно. Определение приоритетов в подборе деталей позволяет найти границы эффективности использования станков с ЧПУ.
   Последовательность разработки управляющих программ
   В общем виде процесс подготовки УП можно представить как последовательное программирование отдельных этапов обработки детали. На каждом этапе решают определенные задачи, причем в зависимости от метода решения задач различают четыре уровня автоматизации программирования: первый уровень (ручное программирование)— подготовка УП вручную с применением настольных или карманных калькуляторов и устройств подготовки данных на перфоленте (УПДЛ); второй уровень (низкий) — использование ЭВМ для обработки некоторых задач, в основном расчетно-вычислительного характера; третий уровень (средний) — обработка на ЭВМ отдельных переходов; четвертый уровень (высокий) — разработка с помощью ЭВМ операционного технологического процесса и всех этапов подготовка УП. Подготовка УП на высоком уровне автоматизации может входить в состав задач автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП).
   Как правило, второму — четвертому уровням автоматизации подготовки УП соответствует методика, реализуемая системой автоматизированного программирования (САП) или системой подготовки УП на базе CAD/САМ программного обеспечения.

    При ручном программировании самым главным является характер представления и организации информации УП в принятом коде. Методика подготовки УП, включая и редактирование, зависит также от типа УЧПУ станка конкретных условий производства, организационных принципов работы станка с ЧПУ и др.

   Разработка расчетно-технологической карты (РТК)

   По операционному эскизу, выполненному на основе попереходного технологического процесса в соответствии с выбранными типовыми траекториями движения инструмента, технолог составляет расчет-
но-технологическую карту. Эта карта содержит законченный план обработки детали на станке с ЧПУ в виде графического изображения траектории движения инструмента со всеми необходимыми пояснениями и расчетными размерами. По данным РТК технолог-программист, не обращаясь к чертежу детали или каким-либо другим источникам, может полностью рассчитать числовую программу автоматической работы станка.