Тема 1.2. Автоматизація деталювання корпусних конструкцій і розкрою прокату.

 

Методи аналітичного деталювання корпусних конструкцій. Інформаційна модель деталі корпусу судна.

 

У сучасних АСТПВ інформація на деталі формується в процесі аналітичного деталювання корпусних конструкцій. Аналітичне деталювання представляє собою опис або генерацію геометричних параметрів деталей, присвоєння їм реквізитів (загальної інформації про деталь, наприклад, її номер, товщина, назва і т.д.) і запис отриманих даних у бібліотеку деталей. Сукупність усіх даних по деталі, що зберігаються в базі даних, представляє собою інформаційну модель деталі.

Дані з бібліотеки деталей надалі використовуються для розробки технологічного процесу виготовлення й одержання технологічної документації для корпусообробного й складально-зварювального виробництв суднобудівного підприємства.

Корпусні конструкції складаються з сукупності деталей, інформацію про які можна одержати з креслень і специфікацій до них.

Усі деталі корпусних конструкцій діляться на два типи: листові й профільні деталі. Це поділення є визначальним при виборі технологічного устаткування для їх виготовлення. У зв'язку з цим, подальша класифікація здійснюється всередині цих двох груп деталей.

До вхідних даних про об'єкт виробництва (деталь) для формування інформаційної моделі деталі належать:

1) ідентифікаційні дані: позначення, складальна одиниця, призначення;

2) реквізитні дані – сукупність даних, що містять різні характеристики об'єкта (габаритні розміри, маса, кількість і т.п.);

3) геометричні дані, які описують контури й поверхні об'єкта в просторі;

4) дані про оброблювані поверхні.

В умовах автоматизації технологічної підготовки виробництва всі дані про об'єкти виробництва повинні зберігатися в базі даних автоматизованої системи. Склад і кількість інформації повинні бути достатніми для однозначної ідентифікації об'єкта виробництва, його виготовлення і забезпечення подальшого проходження на наступний етап технологічного процесу.

Інформаційна модель деталі містить наступні розділи:

· реквізити;

· геометрія;

· технологія.

У кожному з цих розділів утримується певна інформація, яка не повторюється в інших розділах і є достатньою для ідентифікації деталі.

Розділ реквізитів містить наступні дані:

· номер креслення;

· номер деталі за кресленням;

· найменування деталі;

· номер проекту;

· номер запуску;

· товщина деталі;

· марка матеріалу, з якого виготовляється деталь;

· кратність деталі (парна або непарна кількість);

· площа деталі без урахування вирізів;

· площа з урахуванням вирізів;

· габаритні розміри деталі;

· прізвище розробника;

· дата останнього корегування деталі.

Крім цих даних може бути записана додаткова інформація, яка використовується для наступних робіт з ТПВ.

Розділ геометрії містить дані про геометричні параметри всіх контурів деталі. У складі деталі відрізняють основний контур, який є базою для побудови інших контурів – внутрішніх, контурних й кутових вирізів.

Основний контур деталі задається послідовністю опорних точок контуру й параметрами ділянок між ними. Ділянки можуть бути представлені відрізком прямої, дугою окружності або сплайном. Параметри ділянок повинні надавати можливість побудови аналітичного виразу лінії для виконання подальших розрахунків (прив'язка вирізів, розрахунки еквідистанти, графічне відображення, розрахунки траєкторії різання й т.ін.).

Розглянемо моделювання кожного з елементів, що описують геометрію деталі.

Відрізок прямої задається двома парами координат (X_i,Y_i), з використанням яких визначається рівняння прямої у відрізках.

Дуга окружності може бути представлена координатами опорних точок і величиною радіуса, координатами центру, радіусом й ознакою напрямку дуги (за або проти годинникової стрілки). Можливі й інші способи представлення дуг. Наприклад, у системі ПЛАТЕР дуга представляється координатами опорних точок і висотою дуги, яка задається зі знаком «плюс», якщо під час руху від першої точки до другої центр дуги перебуває праворуч. У такий спосіб можна однозначно визначити геометрію дуги.

Сплайн представляється масивом точок, кожна з яких використовується залежно від обраного способу завдання сплайна. У більшості АСТПВ сплайни представляються у вигляді B-сплайна, заданого опорними й контрольними точками, на основі яких можна побудувати аналітичний вираз. У деталях корпусу судна сплайни використовуються, в основному, для опису ділянок, що притикаються до зовнішньої обшивки.

У складі корпусних деталей використовують безліч внутрішніх, контурних і кутових вирізів. Внутрішні вирізи застосовуються для полегшення корпусних конструкцій і забезпечення доступу до замкнених приміщень; контурні вирізи – для проходу ребер жорсткості різного напрямку, а також як шпігати для перетікання рідин, повітря чи газів; кутові вирізи – для проходу зварних швів або для запобігання концентрації напруг. Незважаючи на велику різноманітність їх кількість є кінцевою, що дає можливість класифікувати вирізи і створити спеціальні бібліотеки параметричних вирізів.

У складі деталі може бути кілька вирізів, причому однакових як по типу, так і за розмірами. У зв'язку з цим в інформаційній моделі деталі доцільно зберігати не геометричні параметри вирізу, а тільки параметри прив'язки й тип вирізу. При необхідності розраховуються абсолютні розміри вирізу, виконується прив'язка контуру вирізу до контуру деталі, після чого виріз стає частиною основного контуру деталі.

Геометрія вирізу представляється так саме, як і геометрія основного контуру – відрізками прямих, дугами окружності або сплайнами.

Розділ технології містить дані про виготовлення деталі. У цей розділ заносяться: технологічний маршрут виготовлення деталі у вигляді кодів технологічних операцій, зміст, розміри й положення маркувальних написів, положення ліній розмітки, положення ліній встановлення набору. Додатково в цей розділ умовно заносять дані для оформлення ескізу деталі: положення й тип розмірних ліній, різні технологічні позначення.

Аналітичне деталювання полягає у визначенні форми та розмірів деталей корпусу судна й запису даних у базу даних. У суднобудуванні застосовують чотири методи аналітичного деталювання:

· розгортання листів зовнішньої обшивки;

· автоматичне визначення розмірів і форми деталей з використанням моделі конструкції;

· геометричні побудови в інтерактивному режимі за кресленнями та ескізами;

· деталювання з використанням бібліотеки типових деталей.

Перелічені методи використовуються в залежності від інформаційного наповнення процесів технологічної підготовки виробництва, а також залежно від положення деталі в складі конструкції корпусу судна.

Деталі зовнішньої обшивки визначаються за допомогою спеціальних програмних засобів, які виконують розгортання заданої ділянки поверхні на площину. Для деталей циліндричної й конічної форми розрахунки зводяться до визначення довжини опорних ліній та їх взаємного розташування на площині. Для деталей вітрилоподібної або седлоподібної форм використовуються спеціальні алгоритми, які дають наближену розгортку з урахуванням деформацій плинності.

Автоматичне деталювання на основі моделі конструкції використовується при повному насиченні моделі технологічною інформацією. Цю можливість надають лише деякі автоматизовані системи (AVEVA MARINE, FORAN, CATIA).

Бібліотека типових деталей представляє собою велику кількість процедур параметричного опису деталей, які найбільш часто використовуються в складі конструкцій корпусу судна. До таких деталей належать книці, бракети, штаби, а також інші деталі, за формою відповідною до типової.

Метод графічних побудов використовують у тому випадку, якщо деталь неможливо описати за допомогою типової форми. Для цього в автоматизованій системі передбачені графічні елементи, до яких належать точки, прямі, відрізки, кола, дуги, сплайни. Формування основних контурів і вирізів деталей відбувається за допомогою розбивання деталі на графічні елементи й задавання її в автоматизованій системі.

 

Моделювання карт розкрою.

 

Карта розкрою представляє собою розміщення деталей на листі металу. Карти розкрою складаються для наступного призначення траєкторії (маршруту) вирізування деталей і розрахунків управляючих програм різання для верстатів з ЧПК.

Карти розкрою розробляють в межах груп спільного розкрою (ГСР) – групи деталей однакової товщини й марки матеріалу, що належать одному запуску. У поняття запуску включається якась планово-облікова одиниця, що відповідає частині корпусу судна, обумовлена на стадії технічної підготовки виробництва. Для покращення показників витрати матеріалів у групи спільного розкрою іноді включають деталі різних запусків. При цьому на підприємстві повинно бути організовано належне зберігання готових деталей на ділянці комплектації.

Вихідними даними для розрахунків карт розкрою є ІМД з бази даних деталей; перелік листового прокату, запланованого для розкрою відповідної товщини й марки матеріалу.

Дані з реквізитної частини ІМД застосовуються для автоматичного сортування й формування груп спільного розкрою. Для цього використовується номер запуску, товщина й марка матеріалу. Довжина й ширина деталей використовуються для сортування деталей у межах ГСР і прийняття рішень при виборі деталей у процесі розкрою.

Геометрична частина ІМД використовується для виконання самого розкрою. Контури деталей, задані координатами опорних точок і параметрами ділянок, застосовуються для визначення найкращого положення на вільному полі листа, для розрахунків координат точок контуру в системі координат листа, для визначення перетинання контурів у процесі коректування, для розрахунків траєкторії різання і т.д.

Перелік листів прокату визначається ще на етапі технічного проекту й уточнюється під час робочого проектування. Як правило, цей перелік не підлягає надалі корегуванню, тому що це пов'язано з ускладненням процесу матеріально-технічного постачання.

Уся інформація з карти розкрою становить інформаційну модель карти, яка зберігається в базі даних АСТПВ. Інформаційна модель карти складається з наступних частин:

1) Реквізитна частина – містить загальні дані по карті, а саме:

· ім'я групи карт розкрою;

· номер карти розкрою в групі;

· номер запуску;

· довжина листа;

· ширина листа;

· товщина листа;

· марка матеріалу;

· кількість деталей;

· кратність карти розкрою;

· коефіцієнт використання металу.

2) Геометрична частина – містить дані про розміщення деталей на листі металу.

По кожній деталі карти розкрою утримуються параметри положення системи координат деталі в системі координат листа (абсциса й ордината початку системи координат деталі й кут повороту осі абсцис), тип системи координат деталі (ліва або права), ознака симметрування деталі. Іноді, для зменшення обсягу обчислень при використанні інформаційної моделі карти розкрою замість кута повороту зберігаються синус і косинус цього кута.

Рис. 2. Параметри положення деталі карти розкрою

 

Координати положення звичайно задаються 4-ма параметрами (абсциса Х₀ і ордината Y₀ прив’язки локальної системи координат деталі в системі координат листа, кут α між віссю абсцис деталі Х_д та віссю абсцис листа Х_л, ознака симетрування, ознака системи координат ліва або права).

Геометричні параметри деталі не включаються в карту розкрою, тому що повинні вже існувати в базі даних деталей. Для можливості одержання інформації про геометрію деталі для кожної деталі записується ідентифікаційна інформація (дані).

Для формування карти розкрою, а також при використанні інформаційної моделі карти (відображенні карти, призначенні маршруту вирізування деталей, корегуванні карти, випуску технологічної документації) необхідні моделі деталей. Їх отримують із бази даних деталей та прив’язують до системи координат листа згідно заданих параметрів з геометричної частини за допомогою відомих формул перетворення координат. Таким чином, побічно в геометричну частину інформаційної моделі карти розкрою включається інформаційна модель деталі.

3) У технологічній частині карти розкрою можуть бути записані параметри, згідно з якими були виконані розрахунки й корегування карт розкрою. Як правило всі параметри однакові для груп карт розкрою. До таких параметрів належать:

· відстань між деталями під час укладання;

· відстань між деталями й кромками листа за шириною та довжиною, які призначаються для компенсації нерівностей кромок листа;

· ширина різу, яка залежить від товщини металу, способу різання і використовується для визначення відстані між деталями зі сполученою лінією різу;

· мінімальна ширина деталей, для яких обов'язковим є розміщення уздовж листа для запобігання випадання їх після вирізування;

· мінімальні розміри мірних відходів (у деяких системах відсутні).

Технологічні вимоги до карт розкрою.

 

Для оцінки карти розкрою застосовується коефіцієнт використання металу, рівний відношенню маси деталей до маси листа. На деяких підприємствах КВМ розраховують як відношення площі деталей з урахуванням півширини різу до площі листа, що є більш точним, тому що в цьому випадку об'єктивно враховуються змушені технологічні відходи, такі як, наприклад, маса розплавленого металу чи його оксидів, що видувається в процесі різання. В окремих випадках, для покращення показників витрати матеріалу в технологічні відходи також включають площу контурних і внутрішніх вирізів, в які, у зв’язку з малими розмірами, неможливо розмістити інші деталі. Цей прийом є штучним, тому що розміри таких вирізів є поняттям відносним, а не абсолютним. Так, для проекту судна зі спрощеними обводами, як правило, кількість дрібних деталей набагато менша, ніж для судна зі складними конструкціями, що в результаті приведе до досягнення більшого КВМ.

Проте, технологічність карти розкрою оцінюється не тільки високим КВМ, але й з погляду забезпечення технологічних вимог до траєкторії різання. Нижче наведені ознаки технологічності карт розкрою, а також засоби їх досягнення.

Для підвищення КВМ існують кілька прийомів, пов'язаних з геометричними характеристиками деталей. Так, деталі, близькі за формою, необхідно розміщувати поруч: прямокутні або близькі до них – розміщують поруч; трикутні або трапецієподібні деталі – розміщають поруч і повернені під кутом 180⁰ відносно одна одної; Г-, Т-, П-, Ш-подібні деталі підбирають і розміщують із взаємним вкладенням контурів (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Розміщення деталей в карті розкрою

 

Для забезпечення глобальної оптимізації розміщення всі деталі ГСР сортують на кілька груп за розмірами. Після цього спочатку розміщують великі деталі, розміри яких порівняні з розмірами листів, потім, на місці, що залишилося, розміщують дрібні деталі. При цьому в першу чергу заповнюють великі внутрішні вирізи більших за розмірами деталей.

Для виключення неточностей виготовлення деталей, розміщених уздовж кромок листа, залишають по краях листа смугу шириною близько 10…15 мм для компенсації непрямолінійності кромки. Однак, якщо на деталі передбачений припуск, тоді її розміщують припускною кромкою безпосередньо на край листа, тому що ця кромка в майбутньому так чи інакше буде обрізана. Крім цього, суттєво скорочується довжина різу.

У випадку, якщо на листі залишається багато місця, то частину, що залишилася, використовують для розкрою деталей наступних запусків поточного або інших проектів. Такі відходи називають мірними або діловими. Однак при цьому необхідно подбати про прийнятну форму мірного відходу. Отже мірними є відходи, розміри яких перевищують мінімальні розміри деталей, але при цьому мають найбільшу площу при мінімальному периметрі. У зв'язку з цим, під час розміщення деталей необхідно наближати їх до лівої кромки листа, що дасть можливість одержати мірні відходи за всією шириною листа. Крім того, такий прийом зменшує довжину холостих переходів.

Якщо в ГСР включені дрібні деталі, ширина яких менше 200 мм, то їх бажано розміщувати довгою кромкою вздовж листа. В цьому випадку запобігається провалювання деталей між ребрами розкроювальної рами, які встановлені через кожні 100 мм. А якщо ні, то під час вирізування обов'язково необхідно передбачити перемички, але це збільшує трудомісткість виготовлення деталей, бо додаються операції обрізання перемичок ручним різаком і зачищення кромок від ґрату.

Також уздовж кромок листа довгі вузькі деталі розміщують з метою мінімізації теплових деформацій. Це дає можливість вирізати їх у першу чергу, поки забезпечена поздовжня жорсткість листа для запобігання закручування в результаті залишкових теплових деформацій.

Зменшенню теплових деформацій і довжини різу сприяє розміщення деталей з прямолінійними кромками поруч на відстань ширини різу (сполучений різ). При цьому бажано, щоб деталі мали однакову довжину, а кінці кромок повинні збігатися. Деякі підприємства вводять дуже жорсткі вимоги до використання сполучених різів, тому що це є істотним заходом зменшення довжини різу й, відповідно, витрати матеріалів та збільшення довговічності інструмента.

До додаткових вимог, що не є обов'язковими, можна віднести:

· забезпечення мінімальної відстані між деталями, рівній величині кратера пробивання, що залежить, у свою чергу, від товщини листа;

· обмеження симетрування деталей для полегшення сортування після вирізування;

· розміщення однакових деталей в одній карті розкрою для полегшення процесу комплектації;

· розміщення великих деталей ліворуч для зменшення довжини холостих переходів шляхом скорочення довжини зворотного ходу різака, оскільки портал з різаком зазвичай знаходиться біля лівого краю листа.

Враховуючи всі вимоги до карт розкрою, що висуваються в суднобудуванні, завдання розкрою листових матеріалів відносять до розряду важкоформалізованих завдань. У зв'язку з цим, автоматичний розкрій розглядається лише як попереднє розміщення деталей на листі, а остаточний варіант розкрою досягається після оцінки й корегування розміщення деталей технологом.

До засобів корегування належать:

· переміщення і поворот однієї або декількох деталей;

· запаралелювання кромок деталей між собою або з кромками листа;

· симетрування деталей;

· розміщення деталей на відстані різу;

· поворот карти розкрою;

· видалення або додавання деталей у карту розкрою і переміщення деталей з однієї карти в іншу.

Для забезпечення автоматизації корегування карт розкрою передбачені наступні засоби:

· масштабування зображення карти розкрою;

· можливість візуального вибору деталей;

· контроль не перетинання деталей при зміні їх положення в карті розкрою;

· контроль виходу за межі карти розкрою;

· можливість відображення декількох карт розкрою одночасно;

· одночасне масштабування карт розкрою, що проглядаються;

· керування вибором деталей.

Остаточний варіант моделі карти розкрою зберігається в базі даних і використовується для призначення розрахунків і траєкторії різання, розрахунків управляючих програм вирізування деталей, генерації технологічних документів за картою розкрою.

 

Маршрут вирізування деталей карт розкрою. Технологічні вимоги до маршрутів вирізування деталей.

 

Маршрут вирізування деталей у виробництві є частиною карти розкрою, але під час роботи в різних АСТПВ їх можуть розділяти.

Вихідними даними для складання маршруту вирізування деталі є карта розкрою, моделі деталей, технологічні параметри, які висуваються до маршруту різання.

До параметрів маршруту вирізування належать:

1) тип різання – газове або плазмове (для плазмового використовується обведення за годинниковою стрілкою, тобто праве різання);

2) довжина різу –відстань від точки початку до точки закінчення різу;

3) мінімальна відстань точки пробивання від контуру деталі;

4) прийнятний спосіб початку різання для зовнішнього (основного) контуру деталі;

5) прийнятний спосіб початку різання для вирізів (для внутрішніх вирізів, як правило, використовується вхід по дузі);

6) остаточний спосіб виходу різака з контуру (існує три способи закінчення різу на самому контурі, вихід з контуру по дузі й по перпендикуляру);

7) довжина перемички (≈ 15 мм);

8) мінімальна відстань між перемичками (не менш 1 м, частіше – 1,5 м);

9) довжина містка у випадку його використання (≈ 20 мм).

Маршрут вирізування деталей призначається згідно розроблених карт розкрою і містить усі дані для наступних розрахунків управляючих програм різання для верстатів, оснащених пристроєм з ЧПК.

Під час призначення маршруту різання враховують три основні технологічні вимоги:

· мінімізацію довжини холостих переходів;

· мінімізацію кількості пробивань металу;

· мінімізацію теплових деформацій у процесі різання.

Перша вимога спрямована на зменшення довжини холостого переходу виконавчого механізму верстата й, отже, на скорочення часу обробки карти розкрою. Ця вимога забезпечується раціональним вибором положення точок пробивання, виключенням зворотних рухів різака.

Пробивання металу виконується на початку різання або після холостого переходу. У цьому режимі різак підлягає найбільшим навантаженням, тому найчастіше саме в цей момент відбуваються збої. На запобігання таких ситуацій спрямована друга вимога. Існують різні методи досягнення мінімальної кількості пробивань, серед яких найбільш ефективним є вибір такого положення пробивання, яке дозволить вирізати кілька деталей без вимикання різака. Іншим методом є вирізування деталей з використанням містків, тобто часткове вирізування однієї деталі з переходом до іншої й наступним поверненням до першої через «місток» (рис. 4). При відсутності вирізів можна знайти маршрут, який дозволить вирізати всі деталі з одного пробивання. Однак цей метод має істотний недолік. Після такого вирізування потрібне видалення «містків» ручним різаком і обов'язкове зачищення кромок.

 

 

Рис. 4. Використання містків в карті розкрою

 

Теплові деформації виникають внаслідок пластичних деформацій стиску в результаті розширення металу в зоні нагрівання. Особливо цьому піддаються довгі вузькі деталі, однак незначні деформації виникають і на інших деталях, особливо при невеликій товщині металу. Негативними наслідками теплових деформацій є необхідність виправлення деталей після різання, а також небезпека поломки різака в результаті зіткнення з піднятою від деформацій деталлю в процесі різання. Мінімізація теплових деформацій можлива при правильному виборі напрямку обходу контуру та точки початку різання (останньої повинна вирізатися кромка, що відокремлює деталь від основної маси листа), застосуванні перемичок і містків, що забезпечують потрібну жорсткість листа. Однак ці заходи входять у суперечність з іншими вимогами, тому остаточне рішення завжди залишається за технологом.

При автоматизації процесу визначення маршруту вирізування деталей, що входять до карти розкрою, програмні засоби повинні враховувати всі перелічені вимоги й знаходити компромісні варіанти. На жаль, повністю дотримати викладених вимог у процесі розрахунків маршруту різання неможливо, тому на програмні засоби покладають розв'язання завдання знаходження послідовності обробки контурів й визначення точок пробивання, а технолог виконує аналіз і корегування маршруту.

Під час розрахунку маршруту вирізування деталей, що входять до карти розкрою, застосування моделей деталей має певні особливості. На відміну від карти розкрою, при розрахунках якої деталь сприймається як єдине ціле, в розрахунках маршруту різання розглянутими об'єктами є всі контури деталей (зовнішній і внутрішні). Метою розрахунків є визначення для кожного контуру ряду параметрів, що моделюють траєкторію різака під час обробки контуру. До цих параметрів належать:

· стан різака під час підходу до контуру (увімкнений/вимкнений, піднятий/опущений (при великій довжині холостого ходу різак обов'язково піднімають));

· положення точки пробивання при вимкненому стані різака;

· траєкторія підходу різака від точки пробивання до контуру (по дотичній до першої ділянки контуру, по перпендикуляру до ділянки контуру, по дузі окружності, дотичній до контуру);

· точка початку обробки контуру;

· напрямок обходу контуру;

· точка закінчення обробки контуру;

· траєкторія виходу різака з контуру.

Можна помітити, що така структура даних для представлення маршруту дозволяє задавати траєкторію різання з забезпеченням будь-яких вимог, у тому числі використання перемичок, містків, сполучених різів. У сукупності з моделлю деталі така структура дозволяє сформувати управляючу програму різання, розрахувати всі переміщення й технологічні команди.

У вимогах до маршруту вирізування деталей карт розкрою багато параметрів, що залежать від устаткування. До них належать:

· ширина різу;

· напрямок обходу контурів (залежить від виду різання);

· одночасне зняття фаски в процесі різання;

· початкове й кінцеве положення різака;

· можливість використання містків при формуванні маршруту вирізування.

· мінімальна відстань центру точки пробивання від контуру деталі;

· довжина перемички та мінімальна відстань між перемичками;

· довжина містка;

· вимога вирізування дрібних деталей з перемичками.

Враховуючи всі вимоги до маршруту вирізування деталей карт розкрою, які пропонуються в суднобудуванні, і велику кількість додаткових параметрів, задача розрахунків маршруту є важкореалізованою. Рішення задачі ґрунтується на теорії графів. Однак облік перерахованих вище вимог змушує використовувати безліч еврістичних елементів. Одним з компромісних варіантів є розв'язок завдання в кілька етапів. На першому етапі технолог призначає послідовність обробки контурів в інтерактивному режимі. Другий етап полягає в автоматичному розрахунку точок пробивання й параметрів обробки контурів. Нарешті, на третьому етапі, технолог оцінює якість розрахунків і вносить корегування в розрахований маршрут.

До засобів корегування належать:

· зміна напрямку обходу контуру;

· зміна положення точок початку або закінчення обробки контуру;

· зміна положення точок пробивання;

· зміна траєкторії підходу різака до контуру;

· зміна стану різака під час підходу до контуру;

· виключення або включення контуру чи його частини в маршрут;

· призначення й видалення перемичок;

· перерахування маршруту з урахуванням виконаних корегувань.

Для розрахунків траєкторії різання використовується геометрія основного контуру деталі й геометрія вирізів, при цьому кожний контур сприймається незалежно один від одного.

Модель маршруту вирізування представляє собою перелік параметрів обробки кожного контуру. У зв'язку з цим для кожного контуру задається:

· номер (код) деталі;

· порядковий номер деталі в карті розкрою;

· номер вирізу;

· стан різака при підході до деталі;

· якщо різак вимкнений, то задаються координати точки пробивання;

· спосіб переходу від точки пробивання до контуру деталі (по дузі, по прямій);

· точка на эквідистанті контуру, з якої починається вирізування, якщо різання починається на контурі;

· напрямок обходу контуру (правий або лівий різ);

· координати точки закінчення різу;

· спосіб відходу різака від точки кінця різу;

· координати точки для відходу різака.

Остаточний варіант маршруту різання деталей карти розкрою зберігається в базі даних автоматизованої системи й використовується для розрахунків управляючих програм; відображення маршруту вирізування й видачі відповідних технологічних документів.

 

Управляючі програми для машин теплового різання. Їх структура та засоби автоматизованого моделювання.

 

Управляюча програма різання представляє собою набір кодів у текстовому вигляді. Для пристроїв з числовим програмним керуванням управляюча програма представляє собою сукупність керуючих і геометричних команд, необхідних для керування приводами й робочим органом машин теплового різання з ЧПК.

УП різання представляє собою сукупність команд для пристрою з числовим програмним управлінням, що призначені для керування приводами машини теплового різання. УП різання представляється буквено-цифровими символами й складається з заголовка й ряду окремих інформаційних блоків, які називаються кадрами. Кожний кадр може містити номер кадра, команди (функції) і закінчується символом ПР (перехід рядка).

У цей час найбільше поширення одержали два формати УП, розроблені міжнародними організаціями стандартизації ESSI та ISO. Останньому формату надається перевага, тому що він підтримується абсолютно всіма сучасними пристроями з ЧПК. У зв'язку з цим зупинимося на розгляді саме цього формату.

Заголовок УП починається символом ПР. Уся попередня інформація сприймається як коментар. Після символу ПР вказується номер УП, представлений двома символами: символ «№» і цифра від 0 до 9. У форматі ISO кожний кадр нумерується №001 або №1 Заголовок також закінчується символом ПР.

Кадр УП має наступний формат:

[N] <номер кадра> <функції> ПР,

де <номер кадру> – число, що вказує номер кадру, яке може приймати значення в межах від 1 до 9999. Нумерація кадрів повинна здійснюватися в строго зростаючому порядку, хоча допускається пропуск номерів кадру; <функції> – одна або кілька функцій, що задають режим роботи, переміщення робочого органа машини або технологічні команди.

Функції УП діляться на три групи:

1) керуючі функції, що вказують на спосіб інтерпретації наступних команд;

2) функції переміщення, що задають величини переміщень робочого органа машини;

3) технологічні функції, що задають технологічні параметри (швидкість переміщення, підйом або опускання різака, увімкнення та вимкнення робочого органа й т.д.).

Управляючі команди задають спосіб інтерпретації наступних команд. До них належать:

G90 – вказує, що наступні переміщення задаються в абсолютній системі координат (рис. 5);

G91 – вказує, що наступні переміщення задаються в прирощеннях щодо попередньої точки (рис. 5);

 

 

Рис. 5. Способи задавання координат точок переміщення різака

 

G01 – лінійна інтерполяція; вказує, що наступні переміщення повинні бути сприйняті як прямі;

G02 – кругова інтерполяція за годинниковою стрілкою.

G03 – кругова інтерполяція проти годинникової стрілки.

M2 – кінець управляючої програми;

M30 – кінець програми; використовується для поділу програм в одному блоці УП.

Наприкінці всіх програм обов'язково повинен бути кадр із функцією M2.

Якщо лінія задана сплайном, то її потрібно апроксимувати дугами окружностей, тому що тільки лінійна й кругова інтерполяція сприймається машиною для виконання переміщення різака.

При цьому привод здійснює кругові обертання, а різак (робочий орган) лінійне переміщення. Щоб визначити довжину між точками початку та закінчення переміщення потрібно знати кількість обертів ротора привода.

В управляючій програмі задаються загальні переміщення, а ЧПК сама розраховує інтерполяційні переміщення.

Геометричні команди задаються в цілих, десятих або сотих долях міліметрів в залежності від забезпечуваної точності. До них належать:

Х – переміщення по осі абсцис (Х 8520 – переміщення по осі Х на 852 мм, Х 35 – переміщення по осі Х на 3,5 мм);

У – переміщення по осі ординат (У 100 – переміщення на 10 мм по осі У);

I –величина проекції вектора, спрямованого з першої точки дуги в центр окружності, на вісь абсцис при круговій інтерполяції;

J –величина того ж вектора на вісь ординат при круговій інтерполяції (рис. 6).

 

Рис. 6. Спосіб задавання переміщення різака

 

Технологічні функції, які використовуються в УП різання:

F – задавання швидкості переміщення в мм/хв;

G9 – гальмування наприкінці ділянки, використовується у випадках, коли наступна ділянка перебуває під гострим кутом щодо поточної (слід зазначити, що різак машини з ЧПК має велику масу, через що можливий інерційний його рух. Щоб уникнути цього явища, необхідно знижувати швидкість руху різака наприкінці ділянки переміщення);

М06, М07, М08 – команди увімкнення/вимкнення та підйому/опускання різака (М06 – увімкнути, М07 – опускання різака й увімкнення різання, М08 – вимкнення різання й підйом різака).

Приклади:

1) G91G01X322800Y – 53500

Задане переміщення різака здійснюється по прямій (функція G01) як збільшення щодо поточної точки (функція G91) по осі абсцис на 3228 мм і по осі ординат на 535 мм.

2) G91 G02 X53800 Y – 77100 I20800 J – 38100

Задане переміщення різака по дузі окружності за годинниковою стрілкою (функція G02), як збільшення щодо першої точки (функція G01) по осі абсцис на 538 мм, по осі ординат – на 771 мм. I та J задають величину проекції вектора, спрямованого з першої точки в центр дуги, на осі координат (рис. 6).

Правила розробки УП:

кожний кадр повинен містити одну технологічну або геометричну команду. Керуючі функції можуть використовуватися разом з функціями переміщення в одному кадрі. Виключенням є функція F (швидкість), яка може задаватися безпосередньо перед переміщенням.