Вопросы программного обеспечения станков с ЧПУ на основе сканирования моделей

Развитие отечественного приборостроения, машиностроения повышение качества приборов и аппаратов, сокращение сроков разработки и освоение новых изделий, обеспечение высокой точности и стабильности процессов их изготовления находятся в прямой зависимости от совершенства технологий производства а так же информационных измерений, совершенства автоматического проектирования и контроля производства продукта на всех его этапах создания. С истоков развития информационных технологий и внедрения их в производство было создано немало программного обеспечения, которое удовлетворяет самым разным потребностям, однако, как показывает практика в полной мере данные системы либо не используются, либо не нашли своего объективного применения. Отсутствие цифровых баз данных, а так же разработка и проектирование технологических процессов с огромным количеством проработки конструкторской документации, так сказать, по старинке, на листе, не только не увеличивает процесс выпуска продукции, но и замедляет передачу информации от производителя к потребителю. [2]

Однако у этого аспекта есть и другие отрицательные стороны: при разработке детали или прибора создается подчас огромное количество различных чертежей, сопроводительной документации, которые занимают огромное количества места и, при необходимости, не всегда есть возможность быстро найти необходимый документ. Но это не единственный минус данной системы. Отсутствие единой информационной цепочки от разработчика до исполнителя не редко приводит к ошибкам и созданию различного рода погрешностей в производстве, так же это исключает возможность оперативного вмешательства и корректировки параметров в процессе изготовления продукта. Указанные моменты - не единственный ряд проблем, которые мы можем наблюдать в современном производстве.

Другая часть проблемы касается самого производства. С появлением станков с числовым программным обеспечением возникла острая необходи-мость в разработке не только различных датчиков получения и обработки информации, но и в разработке нового программного обеспечения, которое отвечало бы заявленным требованиям при производстве как простых, так и сложных деталей с любой геометрией при обработке. Однако, как уже было отмечено, отсутствие цифровой базы не только усложняет, но и увеличивает длительность и сложность производственного процесса. В зависимости от сложности чертежа, а также ряда геометрических параметров, значительную часть времени необходимо затратить на описание чертежа и создание программы для станка ЧПУ. Однако процесс существенно упрощается, если информация будет введена и в дальнейшем обработана в цифровом виде. [2]

Аббревиатура ЧПУ означает числовое программное управление - это самое современная стадия развития автоматизации производства. Оператор станка с ЧПУ должен только установить и снять заготовку (деталь) и инструмент ,всю остальную работу за него сделает компьютер. Глазами оператора будут датчики обратной связи, отслеживающие малейшее перемещение любой части станка, руками – современные сервоприводы, управляемые от системы ЧПУ. Система ЧПУ заботится о том, что бы все перемещения инструмента и деталей на станке осуществлялись строго в соответствии с управляющей программой. Управляющая программа в современных станках – это текстовый файл, в котором описана траектория перемещения режущего инструмента относительно заготовки, после прохождения, которой с заготовки будет срезано все лишнее и она примет форму готовой детали [1].

Развитие технологии на основе сканирования объекта и использование подобной цифровой информации, в дальнейшем поможет не только быстро выполнить работу, но и существенно упростит ввод необходимых данных для дальнейшего сопряжения их с заготовкой. Представим себе, что необходимо сделать деталь, которая не только очень сложна по своему конструктивному исполнению, но и требует высоких квалификационных навыков при описании ее в программе для станка с ЧПУ. Использование сканирования заготовки и сопряжение цифровых данных с заготовкой существенно упростило бы данный процесс. Смысл заключается в следующем: заготовка помещается в станок, после чего производится сканирование и на монитор в трехмерном изображении выводится цифровой аналог заготовки детали с данными о массе, длине, ширине и высоте, а так же возможен учет и других параметров при необходимости. Параллельно с этим оператор вводит носитель с цифровой информацией, которая будет содержать все необходимые данные для создания детали (чертеж, размеры, возможно допустимые отклонения, шероховатости поверхности если таковые имеются, радиусы, углубления и т.д). После чего происходит автоматическая обработка данных и сопряжение их с заготовкой, вся информация в цифровом формате выводится на монитор. Так же на мо- нитор выводится все операции, которые будут выполнятся в автоматическом режиме до полного завершения цикла обработки. Такой подход существенно упростит обра-бот-ку на станках с ЧПУ и сократит время, затрачиваемое на создание программы для обработки. [1]

Однако данная технология требует новых разработок, а, в некоторых случаях, и доработки не только программного обеспечения, но и систем кон-троля, регистрации и обработки данных. Особое место стоит уделить так же различного рода датчикам, усилителям сигнала которые непосредственно проводят динамическую работу по сбору, обработке и передаче информации, а так же ее хранению. Они должны быть не только помехоустойчивыми, но и выдерживать различного рода динамические нагрузки при передаче данных.

Немаловажный аспект для автоматических систем -это способность к самоанализу при динамической работе агрегата, ведь не редкость, когда система по не понятным причинам дает различного рода сбои , которые влекут за собой не только потерю данных, но и рассогласование в обработке и выводе данных при обработке, а порой и полной остановке станка.

Многие производители станков с ЧПУ, как зарубежные, так и отечест-венные, предлагают специализированные пакеты программ, предназначенные для расчета движения траектории инструмента, импорта геометрической модели в уже изначально цифровом виде и ее преобразования. Однако сканирование готовой модели в ее физическом представлении, построение ее цифровой 3D-модели, создание необходимых проекций, корректировка параметров и последующее исполнение уже скорректированной детали на станке на сегодня остается нереализуемым. Подобная технология на текущий момент используется в программном обеспечении гравировального оборудования.

Таким образом, дальнейшее развитие и совершенствование информационного программного обеспечения станков ЧПУ должно быть направленно именно в части повышения степени информатизации обслуживания производственного оборудования, снижения доли ручного труда и человеческого участия, что выражается в соответствующем программном и аппаратном обеспечении процесса производства.