г. Сызрань в Энциклопедии Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. (1890 г. - 1916 г.)

Фотографии с сайта Городской Администрации.

г. Сызрань, на реке Волге http://syzran-small.net http://www.syzran.ru

Администрация г.Сызрань - http://adm.syzran.ru

Правительство Самарской области - http://samregion.ru

Новости Самары - http://www.riasamara.ru http://samara24.ru http://www.samru.ru

Карта Самары и области - http://www.samkarta.ru

© ЗАО «Техпром» , 2008 г.

С.Голоднов, ведущий специалист ЗАО "Техпром", ssg@tyazhmash.com

Постпроцессор для любой системы ЧПУ и для устаревшей тоже…

В данной статье описывается опыт создания постпроцессоров  на примере устаревших систем ЧПУ, решаются  наиболее распространенных проблемы, возникающие при постпроцессировании управляющих программы для старых систем ЧПУ.

Современная CAM-система и старая система ЧПУ

Сегодня львиная доля всех управляющих программ написана с использованием CAM-систем. Это очень удобно для современных станков. Использование CAM-систем позволяет в разы уменьшить время написания управляющих программ, как для сложных деталей, так и для относительно простых. Помимо скорости написания увеличивается и точность обработки. Также внедрение CAM-систем позволило применить современные способы обработки, такие как высокоскоростное фрезерование и т.д.

Но в каждой бочке меда есть своя ложка дегтя; выше уже упоминалось, что все это подходит для современных станков с ЧПУ. Написать управляющую программу в CAM-модуле не составит труда, сложно получить программу для конкретной стойки ЧПУ. Основные проблемы возникают при постпроцессировании созданной управляющей программы. Вы спросите, а что тут сложного, выбирается постпроцессор из списка  и получается  управляющая программа? Да, действительно, сейчас нет CAM-системы, которая не содержала бы в себе, набор обобщенных постпроцессоров (CATIA от Dassault Systems, Mastercam от CNC Software Inc.) или редактор постпроцессоров (Pro/Engineer от PTC, Delcam-PowerMill от Delcam).  И если ваш парк станков состоит из Sinumerik, Haidenhain или других распространенных на сегодняшний день систем ЧПУ, то проблем с постпроцессором не возникнет. А как быть с такими системами ЧПУ как 2С42-65, 2С42, 2Р22, 2У22  и т.д. А ведь на многих заводах нашей страны сохранились станки с такими системами ЧПУ, некоторые уникальны в своем роде и используются для обработки простых деталей, обработка которых занимает не так много времени, в то время когда новое оборудование загружено более сложными деталями, требующие высокой точности.

Как быть в данной ситуации, подбирать подходящий постпроцессор из списка, а потом долго редактировать управляющую программу, в итоге тратить на это много времени, а если окажется, что после проверки придется переделывать часть программы… Или постоянно проверять CLDATA при написании УП, следить чтобы используемые функции поддерживались постпроцессором и вручную вставлять необходимые строки.

Как быть в данной ситуации, выход один - создать собственный постпроцессор. Но каким он будет ?

На сегодняшний день распространено 3 способа  создания постпроцессоров:

- индивидуальный -  это самый старый способ написания постпроцессоров,  когда с помощью специальных языков программирования  (чаще всего это С++) пишется постпроцессор для определенного станка, процесс очень дорогой, долгий и не гибкий, поэтому мало приемлем;

- обобщенный  -  о данном виде постпроцессоров упоминалось выше, суть данного метода заключается в обобщении однотипных стоек ЧПУ, позволяя вносить в постпроцессор небольшие поправки, по описанным выше причинам, данный метод тоже не подойдет так не может охватить уникальное оборудование; 

- метод генератора  - заключается в создании алгоритмов обработки записей полученных из CAM-модуля, в последствии  из набора этих алгоритмов и получается постпроцессор.

Для создания постпроцессора воспользуемся универсальным генератором постпроцессоров  IMSpost производства Компании IMS Software Inc., которая является мировым лидером в данной области.

Постпроцессор преобразует рассчитанные в CAM-системе (формат APT/CL) данные о положении режущего инструмента  в коды конкретного станка (G/M-коды) с учетом особенностей его кинематики. Одно из многих достоинств IMSpost - это работа со всеми широко распространенными CAD/CAM-системами и аппаратными платформами, что позволяет создавать управляющие программы для оборудования с ЧПУ любого вида и сложности.

Функции IMSpost™:

• поддержка методов высокоскоростной обработки (HSM);

• автоматическое преобразование программ с линейной интерполяцией в NURBS-формат;

• создание собственного интерфейса или меню;

• вызов собственных файлов, скриптов или приложений во время работы постпроцессора;

• автоматическая аппроксимация серий отрезков дугами (в любой плоскости);

• обработка CL-файла в режиме полного предварительного считывания;

• решение проблемы нелинейности для многокоординатных станков;

• поддержка любых типов станков с любым количеством линейных и поворотных осей;

• поддержка циклов сверления в 5-ти осях;

• поддержка станков с коллинеарными осями;

• имитация циклов сверления для станков без поддержки фиксированных циклов;

• использование одного и того же постпроцессора для разных CAM-систем и операционных систем;

• удобный и эффективный макроязык с возможностью построчной отладки на уровне исходных кодов и отслеживания переменных;

• доступ ко всем внутренним переменным постпроцессора и много другое.

Создание постпроцессора

В данной статье предлагается пройтись по всем особо значимым пунктам Техкарты и решить наиболее часто встречающиеся проблемы, связанные со старыми ЧПУ.   Program Codes определяет используемые G и M функции. Любая программа начинает с заголовка («шапка»), которая всегда будет присутствовать в неизменном виде. В подпункте  Start of program прописывается заголовок.

Смена инструмента обычно записывается функциями M6 и регистром T, их сочетание общепринято и редко меняется. Бывают случаи, что строчка с загрузкой инструмента не нужна в силу разных причин. Тогда можно проигнорировать пункт Tool Change  или просто удалить в нем все заполненные пункты.

Следующий  немаловажный пункт это коррекция  Cutter Compensation. В нем определяются G функции, отвечающие за коррекцию и используемые регистры. Если требуется вектор направления, что не так уже редко встречается в старых системах ЧПУ, то необходимо лишь указать, какие регистры для этого следует использовать. Motion Functions сама большая и важная функция в данной части техкарты, которая отвечает за функции перемещения: ускоренное перемещение, линейная интерполяция, круговая интерполяция, Nurbs (сплайновая интерполяция) и т.д.

Трех-координатные станки со старыми ЧПУ не всегда могут перемещаться одновременно по всем трем координатам,  находящихся в одном кадре, это не проблема при обработке простых плоских поверхностей. В случае со сложными, где требуется перемещение по всем трем координатам дело обстоит намного сложнее. Выхода тут два – дробить кадр на части, используя постпроцессор, или всеми возможными способами добиваться от CAM-системы приемлемого результата. Согласитесь, что второй способ достаточно долог, так как придется делать дополнительные построения, вместо одной стратегии применять несколько других и т.д. С другой стороны первый способ кажется сомнительным.

Например, если необходимо сначала заглубиться и только потом уже перемещаться по оставшимся координатам, то сразу появляется вопрос. Как постпроцессор будет делить кадр?  Используя IMSpost можно c легкостью ответить на этот вопрос. При ускоренном перемещении достаточно включить опцию разбиения, которая будет считаться определенным образом. Если движение идет от детали, то сначала будет выполнено перемещение по оси Z, а потом – по осям X,Y. Если движение идет к детали, то сначала будет выполнено перемещение по осям X,Y, а потом – по оси Z.

Для линейной интерполяции можно ввести свои собственные специальные условия,  тем самым можно установить правила деления участка перемещения.

Кроме того, для каждого условия деления можно определить правила изменения подачи и скорости шпинделя на данном участке. Например, если угол между данным и следующим участками перемещений слишком острый, то можно потребовать, чтобы определенный процент длины участка выполнялся на большей подаче, а оставшаяся часть – на меньшей подаче. Это обеспечит вам как быструю отработку управляющей программы, так и повышенную точность обработки детали. Так же можно задать условия деления длинны участка на части.

Следующим шагом следует круговая интерполяция. Для круговой интерполяции есть шесть способов вывода кода:

- в векторах i,j,k в абсолютных координатах;

- в векторах i,j,k расстояние от начала кривой, до ее центра;

- в векторах i,j,k расстояние от центра,  до начала кривой;

- в векторах i,j,k расстояние от центра до начала кривой в абсолютных значениях;

- в значениях радиуса;

- разбиение на линейные участки.

Из перечисленного видно, что проблем с круговой интерполяцией не должны возникнуть. Даже если будет использоваться последний пункт (разбиение на линейные участки) введя параметры линеаризации можно легко контролировать процесс разбиения дуги на линейные отрезки.

В Motion Functions помимо перечисленных выше способов есть и другие способы отображения движений: сплайновая интерполяция, копирование поверхностей, винтовая интерполяция и много другое.

Язык, который использует IMSpost - высокого уровня, это значит, что на нем можно реализовать все, что требуется в области создания постпроцессоров, например, очень сложные математические операции, такие как векторные счисления, матричные преобразования и т.д. Но несмотря на это, язык очень прост и легко понимаем, а главное очень гибок, благодаря открытости и четкому разграничению всех типов переменных (одни используются только в тех макросах, где они прописаны, другие используются в любом месте и т.д.). Встроенный отладчик позволяет быстро проверить написанный код. Совокупность всех этих факторов делает язык написания макросов в IMSpost очень эффективным в данной области, не случайно девиз Компании IMS Software Inc.: «возможно сделать всё, что описывается математически и логически».

Итак, зайдя в макрос, находим строку с выводом цикла, необходимо заменить ее. Прежде чем начать необходимо разложить цикл на части:

G81 – включение цикла;

XY  – соответственно координаты отверстий;     

Z  – является глубиной сверления;

W –  величина отвода;

F – подача.

Осталось собрать данные в одну цепочку вывода. Из документации узнаем переменные, которые содержат искомые параметры. Например, System.X, System.Y – содержат последние значения X,Y. Global.depth – содержит конечную глубину отверстия и т.д.

Если необходимого параметра нет, то тут есть несколько способов, которые зависят от CAM-модуля и от искомого параметра:

- если данный параметр присутствует в CAM-системе, то всегда можно его вытащить из (APT/CL) файла;

- вычислить, используя математический аппарат IMSpost;

- попросить пользователя самому ввести данные, для этого в IMSpost существует специальные диалоговые окна;

- вставить строчку в сам APT/CL файл.

Выбрав один из пунктов можно закончить формирование цикла, после чего просмотреть полученный результат в отладчике и при удовлетворительном результате перейти к следующему пункту.

End of Program отвечает за окончание программы, т.е. здесь прописывается конец программы тем же способом, что и в самом первом пункте. На этом работу с Program Codes можно закончить и перейти к следующему пункту.

Controller Format – из названия видно, что здесь описывается контроллер, т.е. вид и формат в котором будут выводиться кадры программы, обозначаться комментарии, форматы регистров. После заполнения этой части техкарты, полученная программа примет окончательный вид полностью и будет полностью соответствовать выбранной системе ЧПУ.

Раздел Sequence Number связан с нумерацией кадров, включает  в себя все параметры, необходимые для задания номера кадра. Предположим, что нумерация начинается с 10 с шагом 10 и номер не отделяется пробелом от остальных параметров входящих в кадр.

Register format – очень важный раздел, который определяет форматы записей, здесь можно описать, как будут выглядеть записи в кадре и добавить свои новые регистры. Например, необходимо добавить лидирующие нули, или необходимо выводить нули в конце и т.д.

Определить единицы измерения, для карусельных станков, например, одна из координат может измеряться как линейное перемещение, а одна как угловое и т.д.

Functions Codes (G/M) – раздел похожий на Register format, только работа ведется с функциями G и М. Здесь можно отключить вывод «лишних функций», убрать или поставить их модальность, определить используемые регистры и т.д.

Sort Output – раздел сортировки вывода, позволяет контролировать расстановку всех функций, координат и всех возможных параметров в кадре.

После окончания работы с данной частью Техкарты, постпроцессор будет полностью соответствовать требования системы ЧПУ. Осталась последнее, связать выводимые данные с кинематикой станка.

Связь между кинематикой  и выводимыми данными устанавливается в  Machine Format – параметры станка.

В данном разделе необходимо определить кинематику станка, наиболее простой способ это определить кинематику из модели станка. Кинематика станка создается в отдельном модуле IMSmodel, который поставляется  вместе с IMSpost.

Есть еще способы определить кинематику станка:

- загрузить модель из IMSverify – это еще один продукт Компании IMS Software Inc. предназначенный для симуляции управляющих программ. Здесь для создания кинематики используется специальный модуль IMSмachine позволяющий быстро и без труда создать модели станков со сложной или не стандартной кинематикой;

- собрать модель в IMSpost самому определяя все компоненты – в данном случае необходимо придерживаться специальных правил и строго определенной последовательности - это как собирать детскую пирамидку (большое кольцо внизу, кольцо чуть меньше положить на большое кольцо и т.д.), сложность в том, что вы не видите что собираете;

- подобрать модель с подходящей кинематикой, так как  помимо шаблонов постпроцессоров IMSpost содержит и шаблоны кинематики.

Помимо  Техкарты  существует еще и главное меню, которое помимо дублирования функций техкарты, содержит и дополнительные функции:

- возможность ограничить выводимую управляющую программу по размеру (например, 8 килобайт), что для старых ЧПУ достаточно актуально;

- создание справочных таблиц, диалоговых окон;

- генерация всех возможных отчетов;

- символ конца и начала кадра;

- выбор точки касания инструмента.

Определив вид и кинематику станка можно «прогнать» программу через полученный постпроцессор. Если в полученой программе оси направлены правильно, то постпроцессор готов, если же направление осей не совпадает, необходимо их поменять. Смена направления осей происходит в разделе Motion Axis, направление осей определяется по специальным правилам, которые описаны в документации на IMSpost.

Теперь постпроцессор готов к работе, на его разработку  ушло чуть больше половины дня у опытного человека. Если за работу берется человек, не знакомый с IMSpost, то  разработка постпроцессора займет от одного до двух рабочих дней. Согласитесь, достаточно быстрая и самое главное качественная работа  - это одно из качеств, сделавших Компанию IMS Software Inc. и ее продукт IMSpost лидером на рынке создания постпроцессоров.

Заключение

У человека прочитавшего данную статью может  возникнуть вопрос. Зачем тратить деньги на создание постпроцессора для старого оборудования, если его все равно ждет модернизация или полная замена?  Конечно, в этом есть доля истины, но если станок подлежит модернизации, меняется только стойка ЧПУ, а кинематика, что является основным в IMSpost, остается прежней, соответственно переделка постпроцессора под новую систему ЧПУ особого труда не составит.

Если оборудование подлежит замене, то тут есть только один ответ - он же вопрос: «А когда это произойдет?». Если смена старого станка на новый в ближайший год не планируется, то постпроцессор вполне себя окупит. Ведь постпроцессор экономит самый главный показатель в разработке управляющей программы – это время…

Плюс нельзя не отметить то, что используя один постпроцессор, можно работать с разными CAM-системами. А если использовать другой продукт Компании IMS Software Inc. -  IMSconvert, то ранее написанные управляющие программы можно будет легко адаптировать под другой станок и другую систему ЧПУ…

На этом  позвольте мне завершить данную статью, целью которой был рассказ о возможностях универсального генератора постпроцессоров  IMSpost. Так же позвольте  сказать спасибо каждому человеку, прочитавшему данную статью…