Четверг, 21 Сентябрь 2023 07:50

Программирование в KCam

Автор 
Оцените материал
(5 голосов)

CAM – (Computer-aided manufacturing) - это программы, используемые инженерами для подготовки управляющих программ и файлов для станков с ЧПУ. Станки с ЧПУ - оборудование с числовым программным управлением. То есть те же станки, но с микроконтроллером, что позволяет выполнять алгоритм управляющей программы, освобождая рабочего от кропотливой работы. Системы CAM - это средства для формирования траектории движения исполнительного механизма (зачастую это шаговые двигатели и шпиндель). Траектория может формироваться как на 2D так и на 3D геометрии, которые изначально генерируются в CAD системах, после чего проходят этап перевода (постпроцессирования) их в команды системы ЧПУ станка. Многие из программно-вычислительных комплексов решают задачи CАD/CАE/CАM, но существуют и узкоспециализированные CАM системы, направленные на создание управляющих программ для специфического оборудования.

 

Эти программы направлены на создания исполнительных файлов для управления станками. Самый популярный формат – Gcode. Тут плавно можно перейти к системе KCam, которая реализует управление исполнительными механизмами станка с ЧПУ. Так формируется путь от более высокого уровня проектирования к самому низкому, то есть от формирования CAD объекта к его файлу, где описан способ его создания.

 

1. История CАM систем

Первые САМ системы были спроектированы для использования в автомобильной и аэрокосмической отрасли. Но начало САМ систем заложил Джон Т.Парсон, именно он начал искать способы изготовления вертолётных винтов. Его мотивация - стремление ускорить процесс производства. Тогда он и изобрёл перфокарты, на которые можно было бы записать производственный процесс для автоматизации процесса, но эти перфокарты так и не возымели спрос и вспомнили о них лишь в 1949 году. Только спустя примерно с десяток лет, в 1968 году, инженер компании Renault, Пьер Безье, создал САМ систему UNISURF. Необходимость такой системы была связана с появлением необходимости обработки поверхности сложной формы.

 

С каждым годом сложность изделий только увеличивалась точно так же как и разнообразные станки с ЧПУ, благодаря чему потребность в CAM системах постепенно повышалась. На сегодняшний день разработать программу для пятикоординатного станка без САМ системы просто невозможно из-за необходимости прописывать тысячи однообразных строчек кода с высокой точностью.

Рынок САМ систем постоянно развивается, так как от модернизации зависит скорость и точность выполнения изделия. Основные направления развития САМ систем:

  • Оптимизация траектории и увеличение скорости обработки.

 

  • Повышение уровня автоматизации.

 

  • Повышение уровня и упрощение программирования.

 

  • Упрощение системы для взаимодействия с ней.

 

  • Развитие качества интеграции с САD/CAE/CAPP системами.

 

  • Пятиосевая обработка.

 

Основные показатели коммерческой промышленной САМ системы.

CAM система должна обладать следующими возможностями:

 

  1. Импортирование трёхмерной геометрии из САD систем.

 

  1. Возможность создания вспомогательной геометрии.

 

  1. Различные библиотеки режимов резания, материалов, станков, инструмента и т.д.

 

  1. Наличие стратегий обработки для 2.5D, 3D, 4х и 5ти координатной фрезерной, токарной, токарно-фрезерной, электроэрозионной обработки с гибкой настройкой параметров. 2.5D – такое движение означает, что в программе в данный момент происходит движение не более чем по 2м осям, 3D , соответственно, обработка в трёх осях.

 

  1. Достаточно точная симуляция обработки.

 

  1. Постпроцессирования и генерации постпроцессоров

 

 

  1. Иметь средства для контроля траекторий на зарезы, недоработки и столкновения.

 

2. Общий подход к созданию программ для станков с ЧПУ при помощи CAM систем

Программа для станка с ЧПУ - это закодированный файл (обычно это Gcode), с определённой последовательностью кодов, которые формируют траекторию движения исполнительных механизмов станка, задают параметры работы, его скорость подачи, вращения и других параметров. Современные, более новые или сложные машины с ЧПУ оснащены вспомогательными функциями(смена инструмента, контроль положения, подача СОЖ и т.д). Для создания программы необходимо выполнить определённую последовательность действий, которая выглядит следующим образом:

  1. Определение станка и выбор типа обработки.

  2. Определение управляющей геометрии.

  3. Выбор параметров обработки.

  4. Генерация траектории движения инструмента.

  5. Перевод траектории движения и прочих функций в читаемый для Kcam формат. (Постпроцессирование)

При этом предполагается, что выполнена предварительная работа по адаптации CAM системы под имеющиеся производственные условия. Основными работами по настройке и внедрению CAM системы предприятия являются следующие:

  1. Создание 3D моделей и кинематических схем станков, имеющихся на предприятии.

  2. Наполнение базы данных инструмента.

  3. Разработка и настройка постпроцессоров.

2.1 Настройка окружения и заготовки

САМ системы устроены таким образом, что могут взаимодействовать с разными станками. Хотя точнее будет сказать, что производители станков делают своё оборудование с поддержкой этих систем. Пользователь, в самом начале создания проекта, выбирает тип станка, после чего загружаются все его настройки и параметры, шаблоны обработки и библиотеки. После выбора типа станка следует выбрать его модель. Там вся информация о его габаритах и их пределах, его кинематическая схема, доступность траекторий для многократной обработки. Так же, особенно в России, можно заметить в настройках станка региональные настройки, такие как, например, меры измерения длины (например, вариант использования миллиметров вместо дюймов).

2.2 Загрузка или создание управляющей геометрии

САМ системы могут поддерживать основные форматы 2д и 3д геометрии. Файлы (SolidWorks,DWG, DWG,NX и т.д.) – проприетарные, то есть специальные файлы с определённой схемой кодирования, разработанные компанией как секретные и, открываются которые с помощью специального программного обеспечения (трансляторы). Так же, соответственно, файлы открытые (IGES,STEP) форматы.

Различают два типа геометрии – двумерная и трёхмерная, которые служат основой для создания траектории движения инструмента.

2.3 Создание траекторий движения инструмента

Создание траекторий движения инструмента – основная и самая трудоемкая задача для инженера - технолога, который формирует алгоритм в САМ системе. Сама же система содержит набор шаблонов траекторий, которые определяют план обработки, параметры и управляющую геометрию. На основании этих данных система строит движения инструмента и вспомогательные команды, сохраняя их в некотором внутреннем формате для дальнейшего преобразования. Этот набор шаблонов подбирается исходя из поставленной задачи. В зависимости от типа обработки и параметров станка будет сформирован особенный файл с помощью шаблона. Можно выделить следующие группы шаблонов, стандартных для большинства CAM систем :

1. Фрезерные (2.5D траектории, поверхностные траектории, многоосевые траектории, высокоскоростная обработка 2D и 3D, вспомогательные операции)

2. Токарные (Типовые токарные операции, токарные циклы, операции с приводной осью С, вспомогательные операции, токарно-фрезерные операции)

Программное обеспечение KCam.

После знакомства с основными понятиями о CAM системах, использование которых было рассмотрено на примере управления станками с ЧПУ, рассмотрим программное обеспечение КСАМ.

В целом, для работы на ЧПУ и для запуска программы необходимо использовать программы: KCAM (О которой идёт речь), MACH3 и LinuxCNC. Эти программы работают с такими форматами как GCode, DXF и прочие.

Программные обеспечения, которые создают файлы GCode - ARTCAM или другие CAM программы.

ПО направлено на управление станками CNC. KCam предназначен для чтения файлов, созданные в специальных приложениях (ARTCAM), и управления оборудованием с ЧПУ.

Программа поддерживает форматы: GCode, DXF, HPGL, Excellon, Gerber.

Данная программа обеспечивает ввод данных GCode

 

KCAM позволяет не только управлять исполнительными механизмами станка, но и его параметрами. После первого запуска станка и его программного обеспечения, его не получится запустить. И делать этого не желательно, пока не будут выполнены указания по его наладке. Тем самым, можно сделать вывод, что все параметры станка регулируются в KCam.

Настройка параметров, таких как скорость движения двигателей и их ускорение, определение горячих клавиш и вывод на соответствующие кнопки нужные сигналы. Станок можно обеспечить дополнительными датчиками и настроить всё это через KCam.

GCode.

На производстве, где работают станки с ЧПУ, используются разнообразные ПО, но чаще всего весь управляющий софт использует один и тот же управляющий код (GCode). Это, своего рода, язык для связи Человек-ПК-Станок. Сам по себе язык достаточно лёгкий для понимания, но очень сложный ввиду необходимости создания однообразных блоков кода.

 

В качестве примера рассмотрим несколько функций, которые позволяют управлять станком.

Подготовительные функции позиционирования инструмента:

G00 - быстрое позиционирование. Используется для быстрого позиционирования до места обработки. Очень нужная функция, если площадь станка большая, а код начинается в противоположной части станка. Эта функция не используется для обработки, так как может сломать фрезу.

G01 - линейная интерполяция. Используется для линейных перемещений с заданной скоростью F. Программирования происходит относительно абсолютных координат X,Y,Z...

Например команда G01 X10 Переместит механизм на 10 мм по координате X в положительную сторону.

G02 - круговая интерполяция. Необходима для создания окружностей.

G03 - так же круговая интерполяция, но против часовой стрелки.

G04 - пауза.

Вот, с помощью всего четырёх функций можно заставить станок выполнить практически любую задачу. Большая часть кода GCode как раз состоит из этих пяти функций, с учётом того, что G00 и G04 используются несколько раз за весь процесс работы.

Так же есть вспомогательные программы:

Вспомогательные программы нужны для выполнения промежуточных функций станка. Это может быть начало вращения шпинделя или прочие действия, которые не связаны с перемещением.

M00-Приостановить работу, пока не будет нажата кнопка «Start»;

Необходимая функция, которая обеспечивает для станка «Технологический останов».

M01-Приостановить работу станка до нажатия кнопки «Start»;

M02-Конец программы;

Функция, которая описывает завершение выполнения кода.

M03-Начать вращение шпинделя по часовой стрелке;

M04-Начать вращение шпинделя против часовой стрелки;

M05-Остановить вращение шпинделя;

Для выполнения какой-либо работы нужно выполнить запуск шпинделя. Эти же команды устанавливают скорость вращения шпинделя. Все настройки индивидуально формируются исходя из параметров обрабатываемого материла и характеристик фрезы.

M06-Сменить инструмент;

M07-Включить дополнительное охлаждение;

M08-Включить основное охлаждение;

M09-Выключить охлаждение;

Эти команды формируются автоматически, так как создание обычного кода для стандартной детали - задача написать несколько тысяч строчек кода, иногда даже десяток тысяч. Формируют их CAM системы.

Заключение

В результате проделанной работы можно сделать вывод, что применение CAD/CAM систем позволит не только сократить время на разработку проекта, но средства производства на создание пробной модели.

CAM системы сильно экономят время на формирование управляющего кода для станка с ЧПУ.

Все необходимые исследования будущей конструкции можно провести средствами самой системы и получить достаточно точный и объективный результат.

Тоже самое и с моделированием обработки. С помощью данных систем можно строить обработку сложных криволинейных поверхностей и проводить ее полную проверку без использования пробной заготовки.

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2020
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проекта
Прочитано 365 раз Последнее изменение Четверг, 21 Сентябрь 2023 08:58
Другие материалы в этой категории: « Написание Управляющей программы с макросами
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии