eng
Выпуск #6/2019
И.В.Яминский, А.И.Ахметова
ATC "Индустрия 4.0": основы числового программного управления
ATC "Индустрия 4.0": основы числового программного управления
Просмотры: 3109
DOI: 10.22184/1993-8578.2019.12.6.366.369
Разработки в области станкостроения с числовым программным управлением становятся все более востребованными и прогрессивными. От обычного трехкоординатного станка мы перешли к созданию высокопрецизионных станков и станков с автосменой инструмента. Запросы рынка требуют постоянного совершенствования инструментальной базы и программного управления.
Разработки в области станкостроения с числовым программным управлением становятся все более востребованными и прогрессивными. От обычного трехкоординатного станка мы перешли к созданию высокопрецизионных станков и станков с автосменой инструмента. Запросы рынка требуют постоянного совершенствования инструментальной базы и программного управления.
Теги: automatic tool changer cnc digital production machining center milling machine автосмена инструмента обрабатывающий центр фрезерный станок цифровое производство чпу
ATC "ИНДУСТРИЯ 4.0": ОСНОВЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ATC INDUSTRY 4.0: BASICS OF COMPUTER NUMERICAL CONTROL
И.В.Яминский1, 2, 3, д.ф.-м.н., проф. МГУ имени М.В.Ломоносова физического и химического факультетов, генеральный директор Центра перспективных технологий, директор Энергоэффективных технологий
(ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.И.Ахметова1, 2, 3, инженер НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ,
ведущий специалист Центра перспективных технологий и Энергоэффективных технологий
(ORCID: 0000-0001-6363-8202) / yaminsky@nanoscopy.ru
I.V.Yaminskiy1, 2, 3, Doctor of Sc. (Physics and Mathematics), Prof. of Lomonosov Moscow State University, Physical and Chemical departments, Director of Advanced Technologies Center, Director of Energy Efficient Technologies, А.I.Аkhmetova1, 2, 3, Engineer of A.N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Leading Specialist of Advanced Technologies Center and of Energy Efficient Technologies
DOI: 10.22184/1993-8578.2019.12.6.366.369
Получено: 09.09.2019 г.
Разработки в области станкостроения с числовым программным управлением становятся все более востребованными и прогрессивными. От обычного трехкоординатного станка мы перешли к созданию высокопрецизионных станков и станков с автосменой инструмента. Запросы рынка требуют постоянного совершенствования инструментальной базы и программного управления.
The developments in the field of machine tools industry with computer numeric control (CNC) become more and more popular and advanced. From a conventional three-coordinate machine, we proceeded to creation of high-precision machines and machines with automatic tool change. Market demands require continuous improvement of the instrumental base and program management.
В этой статье мы приводим поэтапное описание работы на станке с автосменой инструмента ATC "Индустрия 4.0" (рис.1).
Числовое программное управление (ЧПУ) осуществляет автоматическое управление приводами и узлами станка по заданной управляющей программе. Обычно такие программы составлены на специализированном языке программирования – G-код. Они представляют собой последовательность команд выполнения простейших операций на станке.
Для автоматизации создания управляющих программ для ЧПУ по готовым 3D-моделям применяются автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП) или CAM-системы. Они позволяют смоделировать процесс обработки детали на ПК. Мы используем CAM-систему HSMXpress.
В процессе моделирования обработки вначале задаются параметры заготовки, из которой будет изготовлена деталь. На заготовке определяется начальная точка, по которой осуществляется привязка к координатам станка. Затем для отдельных элементов модели, таких как паз, карман, группа отверстий и т.д. создаются операции. Для каждой операции определяется инструмент и рабочие параметры. Инструмент может быть взят из базы данных, соответствующей реальному набору инструментов в корзине станка. На рис.2 изображен инструментальный магазин станка АТС "Индустрия 4.0".
После определения всех операций генерируются траектории движения инструментов. В CAM-системе можно симулировать обработку заготовки и сравнить получившийся результат с исходной 3D-моделью (рис.3).
После отладки работы программы по компьютерной симуляции она переводится в понятные ЧПУ коды. Этот процесс называется постпроцессированием. Постпроцессор учитывает особенности ЧПУ для конкретной модели станка.
Перед изготовлением в станок необходимо установить инструменты, выбранные для изготовления детали. Обычно станок имеет определенный набор инструментов, подходящий для изготовления всех деталей изделия. Режимы резания зависят от материала заготовки и определяют качество получаемой поверхности. Инструменты хранятся в барабане и автоматически устанавливаются в шпиндель станка в соответствии с выполняемой программой. Каждый инструмент должен быть откалиброван по координате Z относительно общей реперной точки.
Заготовка устанавливается в тиски или другое зажимное устройство, расположенное на столе станка. Стол осуществляет подачу заготовки в плоскости XY. Для определения соответствия между системой координат станка и начальной точкой, выбранной в CAM-системе, необходимо выполнить привязку заготовки к координатам станка. Для более точной привязки используется специальный инструмент, называемый 3D-индикатором. Он позволяет с точностью 0,01 мм определить положение заготовки в координатной системе станка. Далее запускается процесс изготовления изделия.
С помощью станка с автосменой инструмента ATC "Индустрия 4.0" (рис.4) создание прототипа изделия или готового продукта значительно упрощается и к тому же минимизируется ручной труд [1, 2]. Станок подходит как для производственных нужд, так и для образовательных целей, например, в центрах молодежного инновационного творчества [3] или на различных фестивалях мейкеров [4].
Работы по изготовлению обрабатывающего центра выполнены при поддержке Фонда содействия инновациям (договор № 422ГРНТИС5/44715). Авторы выражают искреннюю благодарность Департаменту предпринимательства и инновационного развития города Москвы и Министерству экономического развития Российской Федерации (договор № 8/3-63ин-16 от 22 августа 2016 г.) за неоценимую помощь.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Akhmetova A., Belov Yu., Meshkov G., Yaminsky I. 3D positioning systems in the precise processing of materials. NANOINDUSTRY, 71 (1): 102–104, 2017.
Yaminsky I.V. Ideas and innovation, factories and plants. Nanoindustry, 1 (80): 84–86, 2018.
Akhmetova A.I., Fedoseev A.I., Yaminsky I.V., Belov Yu.K. Youth Innovation Creativity Center "Nanotechnology" at the Physics Department of Lomonosov Moscow State University. NANOINDUSTRY, 3 (83): 274–277, 2018.
Akhmetova A.I., Belov Yu.K., Yaminsky I.V. Open Innovations and the Science Festival. NANOINDUSTRY, 11 7-8 (86): 526-529, 2018.
ATC INDUSTRY 4.0: BASICS OF COMPUTER NUMERICAL CONTROL
И.В.Яминский1, 2, 3, д.ф.-м.н., проф. МГУ имени М.В.Ломоносова физического и химического факультетов, генеральный директор Центра перспективных технологий, директор Энергоэффективных технологий
(ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.И.Ахметова1, 2, 3, инженер НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ,
ведущий специалист Центра перспективных технологий и Энергоэффективных технологий
(ORCID: 0000-0001-6363-8202) / yaminsky@nanoscopy.ru
I.V.Yaminskiy1, 2, 3, Doctor of Sc. (Physics and Mathematics), Prof. of Lomonosov Moscow State University, Physical and Chemical departments, Director of Advanced Technologies Center, Director of Energy Efficient Technologies, А.I.Аkhmetova1, 2, 3, Engineer of A.N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Leading Specialist of Advanced Technologies Center and of Energy Efficient Technologies
DOI: 10.22184/1993-8578.2019.12.6.366.369
Получено: 09.09.2019 г.
Разработки в области станкостроения с числовым программным управлением становятся все более востребованными и прогрессивными. От обычного трехкоординатного станка мы перешли к созданию высокопрецизионных станков и станков с автосменой инструмента. Запросы рынка требуют постоянного совершенствования инструментальной базы и программного управления.
The developments in the field of machine tools industry with computer numeric control (CNC) become more and more popular and advanced. From a conventional three-coordinate machine, we proceeded to creation of high-precision machines and machines with automatic tool change. Market demands require continuous improvement of the instrumental base and program management.
В этой статье мы приводим поэтапное описание работы на станке с автосменой инструмента ATC "Индустрия 4.0" (рис.1).
Числовое программное управление (ЧПУ) осуществляет автоматическое управление приводами и узлами станка по заданной управляющей программе. Обычно такие программы составлены на специализированном языке программирования – G-код. Они представляют собой последовательность команд выполнения простейших операций на станке.
Для автоматизации создания управляющих программ для ЧПУ по готовым 3D-моделям применяются автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП) или CAM-системы. Они позволяют смоделировать процесс обработки детали на ПК. Мы используем CAM-систему HSMXpress.
В процессе моделирования обработки вначале задаются параметры заготовки, из которой будет изготовлена деталь. На заготовке определяется начальная точка, по которой осуществляется привязка к координатам станка. Затем для отдельных элементов модели, таких как паз, карман, группа отверстий и т.д. создаются операции. Для каждой операции определяется инструмент и рабочие параметры. Инструмент может быть взят из базы данных, соответствующей реальному набору инструментов в корзине станка. На рис.2 изображен инструментальный магазин станка АТС "Индустрия 4.0".
После определения всех операций генерируются траектории движения инструментов. В CAM-системе можно симулировать обработку заготовки и сравнить получившийся результат с исходной 3D-моделью (рис.3).
После отладки работы программы по компьютерной симуляции она переводится в понятные ЧПУ коды. Этот процесс называется постпроцессированием. Постпроцессор учитывает особенности ЧПУ для конкретной модели станка.
Перед изготовлением в станок необходимо установить инструменты, выбранные для изготовления детали. Обычно станок имеет определенный набор инструментов, подходящий для изготовления всех деталей изделия. Режимы резания зависят от материала заготовки и определяют качество получаемой поверхности. Инструменты хранятся в барабане и автоматически устанавливаются в шпиндель станка в соответствии с выполняемой программой. Каждый инструмент должен быть откалиброван по координате Z относительно общей реперной точки.
Заготовка устанавливается в тиски или другое зажимное устройство, расположенное на столе станка. Стол осуществляет подачу заготовки в плоскости XY. Для определения соответствия между системой координат станка и начальной точкой, выбранной в CAM-системе, необходимо выполнить привязку заготовки к координатам станка. Для более точной привязки используется специальный инструмент, называемый 3D-индикатором. Он позволяет с точностью 0,01 мм определить положение заготовки в координатной системе станка. Далее запускается процесс изготовления изделия.
С помощью станка с автосменой инструмента ATC "Индустрия 4.0" (рис.4) создание прототипа изделия или готового продукта значительно упрощается и к тому же минимизируется ручной труд [1, 2]. Станок подходит как для производственных нужд, так и для образовательных целей, например, в центрах молодежного инновационного творчества [3] или на различных фестивалях мейкеров [4].
Работы по изготовлению обрабатывающего центра выполнены при поддержке Фонда содействия инновациям (договор № 422ГРНТИС5/44715). Авторы выражают искреннюю благодарность Департаменту предпринимательства и инновационного развития города Москвы и Министерству экономического развития Российской Федерации (договор № 8/3-63ин-16 от 22 августа 2016 г.) за неоценимую помощь.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Akhmetova A., Belov Yu., Meshkov G., Yaminsky I. 3D positioning systems in the precise processing of materials. NANOINDUSTRY, 71 (1): 102–104, 2017.
Yaminsky I.V. Ideas and innovation, factories and plants. Nanoindustry, 1 (80): 84–86, 2018.
Akhmetova A.I., Fedoseev A.I., Yaminsky I.V., Belov Yu.K. Youth Innovation Creativity Center "Nanotechnology" at the Physics Department of Lomonosov Moscow State University. NANOINDUSTRY, 3 (83): 274–277, 2018.
Akhmetova A.I., Belov Yu.K., Yaminsky I.V. Open Innovations and the Science Festival. NANOINDUSTRY, 11 7-8 (86): 526-529, 2018.
Отзывы читателей
