Программирование ЧПУ

Импортирование команд управления из САПР программ и экспортирование их в оборудование с ЧПУ — это возможности сэкономить время и силы в программном обеспечении следующего поколения.

Не секрет, что в настоящее время принципы программирования станков с числовым программным управлением устарели примерно на 50 лет. Необходимо обновление систем, чтобы воспользоваться преимуществами современных технологий и получить возможность оперативно работать с информацией, а не вводить или рассчитывать ее каждый раз заново. Более того, не существует стандартных методов оптимизации программирования станков по параметрам, позволяющих выбрать наилучший станок для выполнения той или иной задачи.

На эти проблемы много раз указывали пользователи различных станков, вовлеченные в процесс стандартизации STEP-NC. Производители оборудования и разработчики программного обеспечения стараются учесть требования пользователей и реализуют некоторые из указанных функций в своей продукции. Однако часто их работа не подчиняется единому стандарту, что, по существующему мнению, может тормозить обновление промышленных систем. Также нельзя не упомянуть о том, что выпускаемое оборудование редко пользуется всеми современными технологиями и, в результате производственная база оказывается не такой эффективной и совершенной.

Разработкой стандартов для механических станков занимается группа Machine Tool Working Group в рамках концепции открытой модульной архитектуры (OMAC open, modular architecture controls). Одна из ее подгрупп — STEP-NC занимается внедрением стандарта ISO 10303 в рамках OMAC. Вторая подгруппа, HMI-API разрабатывает универсальный пользовательский интерфейс программирования всех станков с ЧПУ. Преимущества внедрения новых стандартов уже продемонстрированы в разных отраслях, в которых воспользовались цифровыми методами хранения и обработки информации в ЧПУ.

Модуль STEP-NC AP-238 системы ST-Machine является аппаратно-независимым инструментом управления станками с ЧПУ

Несколько практических примеров

На промышленном форуме в Тулузе (Франция) с 26 по 30 июня было продемонстрировано производство деталей для Airbus и Boeing с помощью разработанных протоколов STEP-NC. В форуме приняли участие такие компании, как Siemens, Fanuc, Fidia, Okuma, Step Tools, и LSC Co. Предыдущая выставка проходила в мае в Бусане (Южная Корея).

"Протокол обмена данными AP-203 для САПР был принят ISO STEP около 10 лет назад. В то время было сложно или даже невозможно передавать между средами разработки трехмерные графические модели, AP-203 обеспечил лучший обмен данными. Сейчас мы разрабатываем более совершенный протокол AP-238 или STEP-NC", — объясняют в группе OMAC.

"С помощью STEP-NC можно будет передавать на машины с ЧПУ всю трехмерную информацию: геометрию, структуру, допуски и технологические данные. В результате программировать станки с ЧПУ станет гораздо проще, можно будет выполнять более сложные задачи, а само производство станет безопаснее," -рассказывает представитель OMAC.

В группе STEP-Manufacturing разрабатываются следующие протоколы, предназначенные для передачи различных типов данных:

• AP-219 данные тестирования;

• AP-223 типы данных;

• AP-224 характерные технологические параметры;

• AP-229 данные штамповки;

• AP-238 данные для ЧПУ;

• AP-240 технологическое проектирование;

• ISO 13399 каталог данных режущего инструмента;

• ISO 14649 функционирование устройства с ЧПУ.

Основные преимущества

Разработкой стандарта занимаются Дэвид Одендаль (David Odendahl), инженер по оборудованию корпорации Boeing и Сид Венкатеш (Sid Venkatesh), председатель рабочей группы OMAC Machine Tool (он также работает в Boeing). По их словам, в настоящее время для производства детали в станки с ЧПУ передаются самые низкоуровневые данные, которые определяют положение системы координат, также их называют данными управления станком. Для обычных станков недоступна информация более высокого уровня, связанная с общей формой детали или ее частей. Получается, что чертежи создаются в программах с большими возможностями, вроде САПР или АСУП, но для самого управления задействовано гораздо меньше средств. Это приводит к тому, что для каждого станка приходится рассчитывать новые данные. У станка нет информации, чтобы приспособиться к изменению параметров или расположению рабочего инструмента. "Также при таком стандарте сложно сделать систему выявления противоречивых данных”, — утверждают Одендаль и Венкатеш.

Протокол STEP-NC (с помощью файла AP-238) призван облегчить передачу данных от программного обеспечения автоматизированного производства к станкам с ЧПУ без потери полезной информации. Также становится проще выбор машины для выполнения работы.

Представители Boeing и других компаний считают, что гораздо лучше будет задавать координаты резца, в случае необходимости может быть функция преобразования этих данных в положение системы координат. Также разумно передавать в ЧПУ информацию об отдельных элементах детали, ее материале, резцах и допусках производства. В едином стандарте, например AP-238 (STEP-NC), данные не будут зависеть от вида и геометрии конкретного станка. Также AP-238 предусматривает передачу информации о геометрии, элементах детали, их стыковке, рабочих инструментах вместе с траекторией движения. Для простоты реализации основной акцент делается на передачу технологических данных. По словам комиссии, как только появится возможность, будет внедрена и полная информация о детали.

Переносимость инструкций

В качестве примера на форуме была продемонстрирована разработка и переносимость инструкций для производства сложной детали самолета с использованием пятикоординатной подачи с помощью нового протокола AP-238. Объемы файлов получились следующие: пространственный анализ движения резца (Catia CL file) — 2077 кБ, протокол AP-238 Part21 — 2305 кБ и ЧПУ 560 — 1304 кБ, весь расчет на компьютере с процессором Intel Pentium 1 ГГц занял 20 секунд.

На форуме присутствовал такой известный производитель станков с числовым программным управлением, как GE Fanuc. Билл Грифит (Bill Griffith), руководитель компании, заявил, что GE Fanuc поддерживает разработку протокола STEP-NC, представители компании присутствовали на большинстве форумов и продемонстрировали работу STEP-NC на торговых и промышленных выставках. Открытые системы с ЧПУ производства GE Fanuc обеспечивают интеграцию программного обеспечения сторонних производителей, благодаря возможностям протокола STEP-NC.

За развитием STEP-NC с интересом следят фирмы, которые на данный момент еще не поддержали принятие протокола, например MDSI. Майкл Тарр (Michael Tarr), директор по общему маркетингу компании MDSI говорит: "В будущем мы запланировали поддержку STEP-NC в оборудовании и программном обеспечении".

Цифровые данные: широкая распространенность и скорость

Увеличение эффективности формирования металлов за счет управления информацией iвсем производственном процессе — это одно из направлений развития цифровых технологий в производстве," — заявил Дик Слански (Dick Slansky), главный исследователь консультационной группы ARC на конференции ARC в прошлом году.

Разработанная консалтинговой фирмой производственная модель позволяет утверждать, что для объединения разработки, производственных автоматов и поточной линии в интегрированный технологический процесс необходима автоматизация и контроль производства на основе цифровых технологий. По словам Слански, цифровые технологии дадут возможность осуществить моделирование производства до фактического ввода его в действие, взаимосогласованные разработку и производство, предсказание результатов обновления системы на основе виртуальных моделей новых поточных линий, станков и оборудования.

"Чтобы увеличить эффективность производства, необходима информация о процессе," — утверждает Грег Горбач (Greg Gorbach), вице-президент консалтинговой фирмы ARC. Он рассказал об увеличении скорости передачи данных, как она влияет на быстроту оценки ситуации пользователем. "В результате, -утверждает Горбач, — необходимо повысить скорость с помощью средств автоматизации технологического процесса".

"В программном обеспечении необходимо учитывать все свойства процесса, а не только передавать голые данные. Это связь между реальным миром и моделью, симулированием процесса и его реализацией", — добавляет Слански. Необходим расчет системы автоматического управления, генерация кода, реализация его в реальном процессе и одновременно меньшие затраты, как финансовые, так и трудовые.

На цифровое производство переходят такие компании, как Boeing, Daimler-Chrysler, Ford, General Motors, Lockheed-Martin, Nissan, и Toyota.

Последние разработки для ЧПУ

Преимущества технологий для ЧПУ постоянно растут. Они связаны с увеличением "открытости" программ, развитием средств передачи информации и возможностью интеграции с другими инструментами, в том числе и от сторонних производителей. Оборудование, совместимое со стандартом STEP-NC, предлагает большие возможности.

Система численного управления Fidia C20 реализует все возможности совместного использования процессоров Intel Pentium 4 и Motorola RISC Power PC. Она предназначена для управления сложнейшими высокоскоростными приложениями обработки в 5-координатном пространстве по протоколу RTCP (управления передачей в реальном времени). Благодаря MILL 3D CAM и Isograph 21/2D CAD/CAM, система может экспортировать расчеты САПР в форматы IGES, DXF и DWG.

В Fanuc и GE Fanuc усовершенствовано взаимодействие станка с ЧПУ и персонального компьютера по высокоскоростному последовательному интерфейсу. Новая система позволяет увеличить объем передаваемых данных. Выпущены новые модификации систем 30i/31i/32i. Оборудование серий 300i/310i/320i — это высокопроизводительные системы под управлением Microsoft Windows 2000/XP. На моделях 300is/310is/320is работает промышленная версия Windows CE. Net, которой не требуется жесткий диск. Обе системы поддерживают высокоскоростной протокол обмена данными FOCAS2 (Fanuc Open CNC API Specification Version 2 — 2-я версия API для ЧПУ компании Fanuc). Все открытые версии оборудования можно легко адаптировать к любым требованиям заказчика и конкретной задаче.

Компания ADMAC Parts разработала Okuma — это программное обеспечение с возможностью виртуального объемного контроля. Программа обрабатывает информацию о правильном выполнении технологического процесса и, сравнивая полученные данные и текущую информацию, может определить наличие неполадок и контролировать ход работы. Okuma рассчитывает и позволяет просмотреть объемное изображение детали до ее фактического производства. На сайте Okuma представлено множество примеров работы программы в реальном технологическом процессе: www.okuma.com/products/machines.

Siemens Sinumerik 840Di sl - автоматизированная платформа для 20-ти координатного числового программного управления

Siemens Sinumerik 840Di sl — автоматизированная платформа для 20-ти координатного числового программного управления

Siemens Sinumerik 840Di sl — это автоматизированная численная система для управления 20-коорди-натной приводной системой Sinamics S120. Контроллер Sinumerik построен на основе открытого программного обеспечения и оборудования, он предназначен для создания распределенной автоматизированной системы управления с программируемыми логическими схемами ввода/ вывода и приводами как с участием компьютера, так и без него. Sinumerik разработан для механических, модернизированных, специализированных станков и робототехнических систем. Система отличается открытостью функций HMI и PLC, возможностью простой передачи данных по интерфейсам USB, Ethernet, изохронным Profibus с помощью открытого оборудования, программного обеспечения и приложений стандартного персонального компьютера.

Корпорация Step Tools представляет ST-Ma-chine. Эта программа делает проще контроль системы, балансировку загрузки, уменьшает расходы на контроль качества и увеличивает точность производства. Также в новинке используется протокол STEP-NC AP-238, который позволяет абстрагироваться от конкретного типа станка при задании траектории инструмента. Продукция STEP-NC — это набор динамических библиотек, которые встраиваются в САПР и обеспечивают поддержку протокола AP-238 для GibbsCAM, MasterCAM и других процессов, основанных на APT-CL (язык и система автоматического программирования).

Финансовые перспективы

Производство в отрасли постоянно растет, и ранние вложения дадут большую прибыль. Мировой рынок программного обеспечения и смежных отраслей в 2005 году вырос на 6,5% и достиг 1,25 миллиарда долларов. Эксперты CIMdata рассчитали стоимость заказов на 2006 год и, по их оценкам, в 2006 году они поднимутся еще на 7,2% до 1,34 миллиарда долларов.

"Темпы роста сейчас самые большие после 1999 года, когда рынок рос на 8%”,- заявляют эксперты CIMdata, ссылаясь на "15-й выпуск прогноза CIMdata о развитии рынка программного обеспечения ЧПУ и смежных отраслей" (Version 15 of the CIMdata NC Software and Related Services Market Assessment Report). Роста не было с 2000 по 2004 год, когда наблюдался спад в этой отрасли. Но с тех пор:

• Был стабильный рост рынка вместе с улучшением глобальной экономики.

• Во всем мире наблюдался рост производства.

• Повышение эффективности работы дает производящим фирмам конкурентное преимущество, и ему стали уделять большее внимание.

• На всем рынке наблюдался заметный рост внимания к управлению жизненным циклом изделия, частью которого является САПР.

По словам экспертов, увеличение продаж программного обеспечения САПР обусловлено всеми этими факторами.

"Несмотря на то, что рынок программного обеспечения для станков с ЧПУ уже относительно зрелый, в последние два года в нем наблюдалось значительное оживление," — говорит Алан Кристман (Alan Christman), председатель CIMdata и главный автор отчета.

"Наблюдается интенсивный рост: прибыль некоторых компаний выросла почти на 40%, новые средства направляются на консолидацию рынка, на рынок выходят новые регионы, например, Китай. Корпорации уделяют большее внимание эффективной организации производства, развивается и вспомогательное САПР программное обеспечение," — рассказывает Кристман.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *