НОМ_Использование виртуальной модели станка для

Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет
ГОУ ВПО МГИУ
Научно-образовательный материал
«Использование виртуальной модели станка для проверки и
контроля управляющих программ»
Состав научно-образовательного коллектива:
Кузнецов А.В., к.т.н.
Москва 2010 г.
Использование виртуальной модели станка для проверки и
контроля управляющих программ
В современном машиностроении обрабатывающее оборудование
становится конструктивно всё более сложным и универсальным. Множество
операций можно проводить на одном станке, не меняя базирования
заготовки.
Это
расширяет
номенклатуру
обрабатываемых
этим
оборудованием деталей и повышает требования к их качеству.
Одной из ведущих фирм по изготовлению высокоточных станков
является немецкая фирма INDEX. INDEX ABC является прутковым токарнофрезерным
обрабатывающим
центром.
Имея
внушительный
арсенал
инструментов, он способен производить разнообразную обработку. Широкая
номенклатура изделий, высокая точность, хорошие показатели времени
изготовления детали – всё это является основными достоинствами станка.
Также большим преимушеством является наличие двух шпинделей, что
позволяет изготавливать деталь на станке полностью, без перестановки, а
также обрабатывать две заготовки одновременно.
В качастве заготовок станок использует прутки диаметром от 8 до 65
мм, изготовленные из различных материалов, таких как дюралюминий,
латунь и, конечно, разнообразных марок сталей. При наличии подающей
цанги и магазина, станок можно поставить в режим непрерывного
изготовления, что позволяет использовать его в крупносерийном и массовом
производстве. Максимальная длина используемого прутка не должна
превышать 3м, так как из-за большей длины могут возникнуть биения. Также
станок можно использовать и без магазина, что уменьшает максимальную
длину используемого прутка до одного метра.
Компоновка станка показана на рис.1.
Во избежание поломок, столкновений или порчи заготовки, вследствие
некорректно составленной программы, была разработана так называемая
«Виртуальная машина», то есть полная виртуальная копия обрабатывающего
центра, отображающая как панели ЧПУ и управления станком, так и полную
трёхмерную модель рабочей зоны. Так как программа эмуляции полностью
соответствует станку, то управление ею ничем не отличается от управления
станком. «Виртуальная машина» даёт возможность выявить все ошибки и
несоответствия ещё на стадии написания программы для станка.
Рис.1. Станок INDEX ABC.
1.
Световая аварийная сигнализация
2.
Главный выключатель
3.
Пульт управления
4.
Кнопка аварийного отключения
5.
Транспортер стружки с резервуаром смазочно-охлаждающей
жидкости.
6.
Панель ЧПУ Siemens.
Структура Виртуального станка (Рис.2)
Основными компонентами Виртуального станка являются:
1.
3D-модель станка для имитации процессов резания.
2.
Виртуальное ЧПУ Siemens.
Элементы управления.
3.
Элементы управления можно разделить на два компонента:
Панель
1.
управления
ЧПУ
со
знакомыми
масками
управления станка.
Панель управления станком.
2.
Эти компоненты представлены на следующей иллюстрации.
Слева вверху находится панель управления ЧПУ, под ней - панель
управления станком, рядом с ними справа на экране - трёхмерная модель
станка.
Вследствие многообразия инструментов, которые можно использовать
на
станке,
на
«Виртуальном
моделирования инструментов.
Панел
ь
управления
ЧПУ
Панел
станке»
предусмотрена
возможность
ь
управления
станком
Область 3D-имитации (3D-модель)
Рис.2. Виртуальный станок.
Общие положения по созданию инструментов
Виртуальный станок поддерживает 3 различных метода создания 3D
(трёхмерных) инструментов для имитационного моделирования:
1. Мастер инструментов.
С помощью «Мастера инструментов», разработанного INDEX, можно
быстро и просто создавать 3D-инструменты, имеющие точную геометрию
режущей кромки. Геометрия держателя описывается приблизительно;
вследствие этого о возможных столкновениях можно судить лишь
приблизительно.
Кроме
того,
«Мастер»
может
создавать
только
стандартные
инструменты. Разработка специальных инструментов не поддерживается.
2. OPUS [опция].
Виртуальный станок может быть оснащен программой управления и
создания инструментов "OPUS".
Данная программа позволяет составлять точные инструменты из банка
отдельных элементов. В банке данных содержатся точные описания
геометрии режущих кромок и держателей.
В отличие от инструментов, созданных с помощью Index-Мастера,
OPUS-инструменты
позволяют
проследить
столкновения
со
всеми
подробностями.
3. Ручное создание инструмента.
Кроме того, Виртуальный станок предоставляет возможность создания
инструмента на основе 3D-данных, полученных из внешних CADисточников.
Такой метод имеет смысл в том случае, если разрабатываются
специальные инструменты, которые нельзя создать ни при помощи Мастера,
ни в программе OPUS.
Примеры 3D – инструментов и изделий, изготавливаемых на станке,
показаны на рис.3.
Конструирование инструмента в RealNC (реальном ЧПУ)
Система 3D-моделирования поддерживает составление инструментов из
отдельных 3D-объектов. В зависимости от формата данных, используемого
для обмена 3D-данными между CAD и RealNC, возможна потеря
информации о позиции объектов.
Например, в некоторых CAD-системах при использовании файлов .STL
разрешены только положительные координаты. Но, поскольку, например,
фреза должна быть повёрнута вокруг оси Z, подобные данные не могут
импортироваться без определённых манипуляций.
Рис.3. Пример 3D-инструментов и изделий, изготавливаемых на станке.