Ведмидь П. Основы NX CAM-М-ДМК Пресс-2012-216с. Основы nx cam
 Скачать 22.4 Mb.
|
|
Глава 14. 5- осевая позиционная обработка 5-осевая обработка уже давно используется в аэрокосмической промышленности. В по- следнее время 5-осевая обработка востребована и при изготовлении технологической ос- настки, и на обработке корпусных призматических деталей. Изготовителей привлекает воз- можность обработки сложных изделий с одного установа. Это существенно экономит время, повышает точность, исключает возможность ошибок при смене программ и перепозициони- ровании. А необходимыми условиями для этого послужили снижение цен на 5-осевые станки и доступное программирование таких операций в системах подготовки программ для стан- ков с ЧПУ. Различают 5-осевую непрерывную и 5-осевую позиционную (3+2-осевую) обработку. Как показывает статистика, около 70 % 5-осевых станков используются именно для 5-осевой по- зиционной обработки. При этом виде обработки поворотные движения выполняются вне про- цесса резания. Это как бы набор 3-осевых траекторий, выполняемых для разного положения оси инструмента. В этом случае жесткость технологической системы существенно выше, так как поворотные оси зажаты в процессе резания. При обработке корпусных деталей с разных сторон, но с одного установа широко использу- ются операции обработки граней, когда инструмент установлен перпендикулярно грани. Этот случай рассматривался в главе, посвященной операциям FACE_MILLING. NX при этом автомати- чески рассчитывает необходимые углы поворота детали или инструмента. Значительная экономия времени получается и при сверлении множества отверстий, оси которых имеют различную ориентацию в пространстве. На первый взгляд, сверление кажется более простой операцией по сравнению с фрезерованием, но практика показывает, что при ручном перепозиционировании изделия для 3-осевого сверления часто возникают ошибки, приводящие к браку изделия. 5-осевое сверление выполняется автоматически, что увеличи- вает производительность и устраняет ошибки. Этот случай также рассматривался в главе, по- священной сверлению. При обработке формообразующей оснастки чаще используются 3-осевые контурные опера- ции. Но при наличии 5-осевого станка возможны фиксированное отклонение оси инструмента и работа в 3-осевом режиме. Отличие же от 3-осевого варианта состоит в том, что можно ис- пользовать более короткий инструмент для работы вблизи высоких стенок. Для более короткого инструмента можно использовать более высокие режимы резания. Также можно применять ин- струмент меньшего диаметра, что уменьшает объем последующих доработок и ручных опера- ций. Еще один положительный момент, связанный с наклоном инструмента, заключается в том, что резание в этом случае осуществляется периферией инструмента (его вершина, где условия резания наихудшие и скорость резания равна 0, выведена из обработки) – в результате улучша- ется качество поверхности и увеличивается стойкость инструмента. Сами режимы обработки выше при позиционной 5-осевой обработке. Если поворотные оси работают как установочные, то шпиндельная головка (или стол) фиксируется до начала резания и в процессе резания можно использовать режимы, характерные для 3-осевой обработки. Сведем всю информацию о 5-осевой позиционной обработке, упоминавшуюся в предыду- щих главах, в таблицу. 153 № п/п Требование Операция или параметр (где описано) Рисунок 1 Обработка наклон- ных граней Операции FACE_MILL, FLOOR_WALL_ MILLING, Ось инструмента – Нормаль- но к грани (главы 3, 6) 2 Обработка отвер- стий произвольной ориентации Операция DRILLING, Ось инструмента – По нормали к ОП, параметр Использо- вать ось дуги включен (глава 9) 3 Использование наклонного фикси- рованного инстру- мента на контурных операциях Операция FIXED_CONTOUR, Ось инстру- мента задается вектором (глава 10) Другой подход к 5-осевой позиционной обработке – создание дополнительных систем коор- динат, которые используются для расчета операций. Этот подход позволяет использовать любые 3-осевые и 2.5-осевые операции для 5-осевой позиционной обработки. Главная и локальные системы координат В проекте обработки может быть несколько систем координат станка (СКС). Одна из них долж- на быть главной – она используется постпроцессором для вывода координат в управляющую программу. Остальные являются локальными и могут использоваться для 5-осевой позиционной обработки. При этом система автоматически рассчитывает углы поворота рабочих органов стан- ка для позиционирования. Откройте пример fl1_setup_1.prt. На рис. 14.1 показана корпусная деталь. Требует- ся обработать два фланца, расположенных под углом к основному телу. В отверстиях имеется проточ- ка, для обработки которой использована операция SOLID_PROFILE_3D. Для создания операций на флан- цах используются вспомогательные системы коорди- нат, у которых ось Z перпендикулярна фланцу. Организация геометрических объектов в навига- торе операций показана на рис. 14.2. Система коор- динат MCS_MILL (1) является главной, относительно нее будем выводить управляющие программы. Сис- темы координат MCS_1 (2) и MCS_2 (3) – локальные, они служат для расчета 3-осевых программ. Однако в них имеются параметры, которые влияют на способ вывода координат в управляющей программе. Рисунок 14.1 Главная и локальные системы координат 5-осевая позиционная обработка 154 Рисунок 14.6 Дважды щелкните по объекту MCS_MILL – откроется новое диалоговое окно (рис. 14.3). Раскройте группу параметров Подробности. Параметр Назначение (1) задан Главная, а параметр Нулевая точка равен 1. Главная система координат может быть только одна. Нулевая точка определяет номер использованной G-функции (1 – это G54, 2 – G55 и т. д.). Теперь дважды щелкните по объекту MCS_1; появится новое диалоговое окно (рис. 14.4). Параметр На- значение (1) задан как Локальная, в этом случае доступен параметр Специальный вывод (2). Рассмотрим два его значения: Использовать главную СКС (3) и Вращение СК (4). При значении Использовать главную СКС все координаты в траектории выводятся относительно главной системы координат. Значение Вра- щение СК позволяет использовать специальный функционал по пересчету координат. На рис. 14.5 и 14.6 показан фрагмент УП для системы ЧПУ Sinumerik для первого и второго случаев. Кадр, где заданы пово- ротные движения, одинаков (1), однако во втором случае дополнительно выводятся команды переноса нулевой точки и разворота плоскости обработки TRANS и AROT (2), и в дальнейшем выводятся координаты относительно локальной системы координат (3). Такие программы проще в понимании и редактировании для оператора станка, но сложнее настраивать постпроцессор для конкретной системы ЧПУ. Рисунок 14.2 Рисунок 14.3 Рисунок 14.4 1 2 3 Рисунок 14.5 1 3 1 2 155 Глава 15. Симуляция работы станка Симуляция движения узлов станка в NX интегрирована с постпроцессором и осуществляется в кодах станка (G-кодах), что позволяет избежать процесса отладки программ на станке и осво- бодить станок для производительной работы. Подключение модели станка Очень часто программирование фрезерных операций ведется без привязки к конкретному станку. Это позволяет легко переносить управляющие программы с одного станка на другой. Для проверки программ станок необходимо подключить. Рассмотрим симуляцию работы станка на базе предыдущего примера. Отобразите рабочую систему координат (РСК), в нашем случае она совпадает с СКС. Она будет использо- ваться для установки детали на стол станка. Установите Вид инструментов в навигаторе операций и, выбрав объект GENERIC_MACHINE, вызовите из контекстного меню команду Изменить. В новом диалоговом окне (рис. 15.1) выполните команду Вызвать станок из библиотеки (1); в диалоговом окне Выбор класса библиотеки выберите MILL (Фрезерные станки) и снова нажмите ОК. В диалоговом окне Результаты поиска выберите станок, как показано на рис. 15.2. В библиотеке имеются станки различных кинемати- ческих схем. Для каждой кинематической схемы доступ- ны три постпроцессора (или системы ЧПУ – Sinumerik, Fanuc, Heidenhain TNC) для работы в метрической систе- ме и три постпроцессора для работы в дюймовой систе- ме измерения. Выберем sim08_mill_5ax_sinumerik_mm – станок компоновки 8, фрезерный 5-осевой, система ЧПУ Sinumerik, метрическая система. В колонке Описа- ние можно увидеть краткое описание кинематической схемы – 5-осевой вертикально-фрезерный, поворотные оси A и C расположены на столе. Нажмите ОК. Появится диалоговое окно крепления (позицио- нирования) детали (рис. 15.3). Имеются разные способы позиционирования. Рас- смотрим только параметр Использовать точку крепле- ния детали. При описании кинематики станка создается и точка крепления детали (правильнее сказать, система координат крепления). Если у детали создать точку креп- ления, то эти две системы координат будут совмещены и деталь установится на стол автоматически. Рисунок 15.1 1 Подключение модели станка Симуляция работы станка 156 Задайте параметр Использовать точку крепления детали (2), диалоговое окно слегка изменится и по- явится пункт Задать соединение крепления детали. Выполните команду Меню СК (3); система координат с динамическими маркерами появится на месте РСК (именно для наглядности она была отображена), мож- но ее редактировать. Активируйте поле Выбора детали (4) и выберите деталь. Нажмите ОК. В графи ческой области появится станок с установленной деталью по центру стола (рис. 15.4). Еще раз нажмите ОК в самом первом диалоговом окне. В информационном окне будут отображены сообщения о том, что у нового станка другой магазин инструментов и ячейки магазина пересозданы. Просто закройте это окно. Рисунок 15.4 Рисунок 15.2 Рисунок 15.3 2 3 4 157 Симуляция в NX может выполняться на основе траектории и на основе кода УП (также исполь- зуется термин «G-код»). Симуляция на основе траектории используется, если нет настроенного станка для выявления грубых ошибок. Нас интересует симуляция на основе кода УП, т. е. кода, который выдает постпроцессор. В NX8 для симуляции требуется, чтобы главная система координат была размещена в «0» станка. Расположение «0» станка различно для станков различных кинематических схем; в на- шем случае «0» станка расположен на торце шпинделя. Создайте новую систему координат самого верхнего уровня (рис. 15.5) и расположите ее, как на рис. 15.6, параметр Назначение – Главная, Нулевая точка – 0. В одном проекте не должно быть больше одной глав- ной СКС. Систему координат MCS_MILL отредактируйте так: Назначение – локальная, Специальный вывод – Нулевая точка, Нулевая точка – 1 (что соответствует G54). Но ведь главная СКС должна использоваться постпроцессором для вывода «0» программы и для привязки программы к детали. Поэтому постпроцессор, который работает совместно с симулятором станка, специально откорректирован так, чтобы выводить УП не в главной, а в локальной системе координат, у которой задан специальный вывод – нулевая точка. Теперь все готово для симуляции траекторий. Симуляция может быть выполнена для одной опе- рации или группы операций. В последнем случае операции выполняются в порядке их расположения в виде программ навигатора операций. Переключитесь на Вид программ навигатора операций. Создайте группу TEST внутри группы 1234 и перенесите туда обе операции SOLID_PROFILE_3D (рис. 15.7). Из контекстного меню группы программ TEST выберите команды Траектория – Симуляция (или выполните соот- ветствующую команду на панели инструментов). Появится диалоговое окно управления симуляцией (рис. 15.8). Переключите режим симуляции на значение Симуляция машинного кода (1) и выполните команду Пуск на панели управления симуляцией (2). Рисунок 15.7 Рисунок 15.5 Рисунок 15.6 Подключение модели станка Симуляция работы станка 158 Эта панель аналогична рассмотренной выше панели управления верификацией, поэтому не будем описывать назначение кнопок. Скорость симуляции также можно регулировать. В окне Программы ЧПУ (3) отображается текст работающей УП, окна Состояние (4) и Координаты инструмента ABC (5), где идет индикация текущих коорди- нат, режимов обработки, времени и др. В навигаторе опе- раций имя выполняемой операции отображается красным цветом. По окончании симуляции станет активна команда вывода УП (6), используя которую можно сохранить текст управляющей программы в файл для передачи на станок. Можно использовать и обычный путь постпроцессирова- ния, причем при загруженном станке в списке вы будете видеть только один постпроцессор, связанный со станком. В нашем случае стол наклонен так, что обработку нам не видно. Перейдите в навигатор сборки и погасите там отображение ста- нины станка и дверей механизма смены инструмента. Это можно сделать, не выходя из симуляции. Разверните вид; результат по- казан на рис. 15.9. В следующем разделе рассмотрим настройки симуляции (7). Данный пример со всеми настройками сохранен под именем fl1_setup_2mt.prt. Использование примеров из стандартной поставки В стандартной поставке NX имеются настроенные станки различных кинематических схем и примеры их использования. Примеры полезны для изучения правильной организации данных в проекте. Разберем один из них. Рисунок 15.9 Рисунок 15.8 4 5 3 6 2 7 1 159 Модель станка в NX создана как обычная сборка, в которой подвижные узлы сохранены как от- дельные компоненты. Так же, как компоненты, подключаются деталь, заготовка, приспособ ление. Поэтому, прежде чем открыть пример, необходимо установить Опции загрузки сборки. Выполните Файл – Опции – Опции загрузки сборки. Появится диалоговое окно задания опций (рис. 15.10). Опцию Загрузка (1) установите в значение Из каталогов поиска. Добавьте папку MACH из ка- талога инсталляции NX; не забудьте приписать к имени три точки (2), что означает поиск во всех вложенных каталогах. Нажмите ОК. Откройте пример sim04_mill_4ax_cam_fanuc_mm.prt (рис. 15.11) из папки ..\MACH\samples\nc_simulation_ samples. На каждую компоновку имеются 6 примеров – по количеству возможных постпроцессоров, о чем шла речь в предыдущем разделе. Если включен флаг Просмотр (3), то в диалоговом окне отображается изображение примера, что позволяет ориентироваться в примерах при выборе. Также рекомендуется снять флаг Использовать частичную загрузку (4). Нажмите ОК. Загрузится станок с установленным приспособлением, деталью и заготовкой (рис. 15.12). Это 4-осевой фрезерный станок с поворотной осью A; в этом примере поворотная ось используется в позиционном режиме. Установите Вид программ в навигаторе операций. Выберите PROGRAM_GROUP и из контекстного меню выполните Траектория – Симуляция. Появится уже знакомое нам диалоговое окно симуляции. Пере- ключитесь в режим симуляции машинного кода. Раскройте группу параметров Настройки симуляции (рис. 15.13) и включите параметры Показать траекторию (1) и Показать 3D-удаление материала (2). Последний параметр доступен, только если заготовка задана. Сразу при включении параметра заготовка будет отображена. Еще ряд настроек содержится в отдельном диалоговом окне, которое вызывается при выпол- нении команды Параметры (3). Диалоговое окно показано на рис. 15.14. Включите опцию Обнаружение столкновений (4) – появится команда Задать пары столкновений (5). Рисунок 15.10 2 1 Рисунок 15.11 4 3 Использование примеров из стандартной поставки Симуляция работы станка 160 В этом же диалоговом окне имеются опции Точности анимации ЗвПО и Цвета (6), а также качества отображения. Опция На основе перемещения (7), новинка версии NX8, позволяет существенно улучшить качество симуляции для призматических деталей. В отношении деталей с поверх нос- тями свободной формы обе опции ведут себя одинаково. Имеются еще флаги (8), задающие контроль столкновения держателя и остановку при столкновении или превышении предела перемещения по осям станка. Выполните команду Задать пары столкновений. Появится еще одно диалоговое окно (рис. 15.15). В нем можно задать пары объектов, которые необходи- мо проверить. Такой подход позволяет существенно эко- номить на времени симуляции и ресурсах компьютера. Не стремитесь задавать проверку всех узлов между собой! Первый (9) и второй (10) объекты можно просто указывать в графической области, можно выбирать по классу или по имени компонента в навигаторе станка (о нем речь пойдет Рисунок 15.13 2 1 3 Рисунок 15.14 5 6 8 4 7 Рисунок 15.12 161 в следующем разделе). Пары организуются в виде спис- ка (11), элементы управления списком стандартные. До- полнительно указывается параметр Зазор (12), нарушение которого будет считаться опасным сближением. При этом значение зазора может быть разным для каждой пары объ- ектов. Задайте первый и второй объекты, как показано на рис. 15.15. Можно указывать на экране или выбирать из списка. Обратите внимание, что при выборе из списка объекты подсвечиваются. Нажмите ОК в обоих диалоговых окнах, чтобы вернуться в окно управления симуляцией. Выполните симуляцию (рис. 15.16). В процессе симуляции доступны все средства динамической графики: масштабирование, сдвиг, поворот изображения в гра - фи ческом окне. Навигатор станка Навигатор станка – это модуль NX CAM, который позволяет настраивать собственные станки для симуляции и служит для описания кинематики станка. Сначала посмотрим в навигатор сборки (рис. 15.17). Наш CAM-пример является сборкой верхнего уровня (1). В сборку входит станок в виде подсборки (2), причем файл sim04_mill_4ax содержит только кинематику, а сборка станка содержится в sim_04_assembly, далее вложены файлы узлов как компоненты. Приспособление также задано как сборка (3); деталь и за- готовка (4) – это тоже компоненты сборки, в данном случае их отображение отключено (но они загружены, о чем свидетельствует серая галочка статуса отображения). Рисунок 15.16 Навигатор станка Рисунок 15.15 9 10 11 12 Симуляция работы станка 162 Подобная организация объектов позволяет легко управлять отображением станка и даже за- менять его компоненты. Откройте навигатор станка (рис. 15.18). Команда вызова навигатора станка расположена на панели ресур- сов и доступна, только если вы работаете в модуле Обработка. Если открыть дерево кинематики, то наглядно видно, как расположены подвижные узлы станка относительно станины (компонент MACHINE_BASE). Шпиндельный узел (1) при этом перемещает- ся по направляющим вдоль оси Z; деталь, приспособление и заготовка (2) входят в объект SETUP (Установ) и вместе с поворотным столом вращаются вокруг оси A. Поворотный стол закреплен на подвижных салазках и перемещается вместе с ними по направляющим вдоль оси Y. Эти салазки смонтированы на других подвижных салазках, которые, в свою очередь, перемещаются по оси Х. Повыбирайте компоненты кинематики, убедитесь, что при выборе они подсвечиваются в графической об- ласти. Не будем рассматривать настройку кинематики станка, но необходимо дать понятие класси- фикации компонента. Связи узлов станка даны при описании кинематики, а конкретные деталь, заготовка и приспособление не описаны – описано только место их установки. Процесс класси- фикации – это и есть назначение геометрических объектов как элементов кинематики. В NX8 назначение геометрии детали как компонента кинематики производится автоматичес- ки, когда вы подгружаете станок. А заготовку и приспособление необходимо назначить явно, че- рез навигатор станка. В нашем примере это сделано, и все же рассмотрим сам процесс. Правой клавишей мышки выберите PART и нажмите Изменить – Компонент станка. Откроется диало- говое окно Изменить компонент станка (рис. 15.19). В группе Геометрия (1) видно, что один объект уже выбран. Раскройте поле Классификация компонента (2). Убедитесь, что выбраны объекты _PART и _SETUP_ELEMENT. Рисунок 15.17 Рисунок 15.18 1 2 3 4 1 2 163 Для заготовки требуется указывать _WORKPIECE и _SETUP_ ELEMENT, для приспособления – только _SETUP_ELEMENT. Убедиться, что классификация детали, заготовки и приспосо- бления выполнена, можно просто взглянув в колонку Клас- сификация навигатора станка. Симуляция внешнего файла В NX возможна симуляция внешнего файла или файла управляющей программы. Это может быть файл программы, созданный не в системе NX CAM или отредактированный на станке. Соответствующая команда выполняется из меню Инстру- менты – Симуляция программы ЧПУ из файла. Продолжаем использовать предыдущий пример. Станок загружен, заданы система координат и заготовка. Ключевое действие, которое необходимо выполнить до загрузки файла, – это задать «0» программы. NX при загрузке файла просматривает все СКС и использует ту, в которой за- дан Специальный вывод – Нулевая точка и Номер нулевой точки, соответствующий используемому в УП (в нашем при- мере для G54 номер должен быть 1, для G55 – 2 и т. д.). Выполните команды Инструменты – Симуляция программы ЧПУ из файла и выберите файл ext_nc.txt. Этот файл получен из текущего примера, но вы можете его модифицировать перед загрузкой в NX. Появит- ся диалоговое окно симуляции. При симуляции из внешнего файла в диалоговом окне симуляции отсутствуют флаг Показать траекторию и переключатель симуляции На основе машинного кода или На основе траектории. Симуляция съема материала возможна, если заготовка описана в геометрической группе WORKPIECE. Выполните симуляцию УП. Рисунок 15.19 1 2 Симуляция внешнего файла |