Инструментальное производство -- быть может, самое главное звено технологической цепочки на любом промышленном предприятии -- уже невозможно представить без широкого использования электроэрозионного оборудования, необходимого для изготовления различных элементов оснастки, инструмента, высокоточных элементов и узлов механизмов... Технология проволочной резки, как ее называют, применяется не один десяток лет, и столько же лет как в России, так и за рубежом разрабатываются и используются CAM-системы проектирования управляющих программ для соответствующих станков. Применительно к двухкоординатным станкам задача решалась достаточно просто и, как правило, проблем с подготовкой программ не возникало. Но в последние годы предприятия стали приобретать четырехкоординатные станки, которые имеют значительно большие возможности для производства деталей сложной пространственной формы при высоких требованиях к качеству и точности обработки. Несмотря на высокую стоимость таких станков (в основном швейцарского и японского производства), их доля в металлообрабатывающей промышленности постоянно растет. Соответственно повышается и роль CAM-систем, удовлетворяющих возможностям оборудования и технологическим условиям обработки. Ниже приведены технические характеристики и описаны технологические возможности CAM-системы, которая предназначена для программирования двух- четырехкоординатной обработки и входит в семейство программных продуктов Техтран, ориентированных на различные виды обработки: токарную, фрезерную, раскрой листового материала. Все они объединены общим интерфейсом и единым подходом к решению задачи автоматизации проектирования управляющих программ.

Основные возможности

Система предназначена для подготовки управляющих программ вырезки деталей с переменной и постоянной конусностью на многокоординатных электроэрозионных станках с ЧПУ. Обеспечивает решение следующих задач:

• программирование обработки деталей с вертикальной или наклонной боковой поверхностью;
• расчет перемещений проволоки по номинальному профилю или по эквидистантной траектории;
• контроль допустимого угла наклона проволоки;
• формирование траектории выборки сплошного материала в закрытых зона

х. Предусмотрена обработка деталей, имеющих боковые поверхности следующих видов:

• поверхности с нулевой конусностью;
• поверхности с постоянной конусностью;
• поверхности с переменной конусностью.

Различные виды поверхностей, обработку которых можно описать на Техтране, показаны на рис.1.

Поверхности с нулевой конусностью (тип 1) обрабатываются без наклона проволоки, верхний и нижний контуры у них идентичны.

Поверхности с постоянной конусностью (тип 2) обрабатываются при постоянном наклоне проволоки, верхний и нижний контуры у них подобны.

Поверхности с переменной конусностью (тип 3) имеют несколько разновидностей:

• поверхности с различными верхним и нижним контурами и неопределенной конусностью (тип 3.1);
• поверхности, верхний контур которых образован переносом и поворотом нижнего контура (тип 3.2);
• поверхности с различными верхним и нижним контурами и с известной конусностью (тип 3.3). Чертежом определены форма и размеры только одного из контуров и конусность на каждом из участков контура.

Рис.2 иллюстрирует модель и основные параметры четырехкоординатной обработки.

Базовая плоскость -- поверхность базирования детали (плоскость, параллельная плоскости XY), вторичная плоскость -- горизонтальная плоскость, параллельная базовой. Основным параметром боковой поверхности является конусность -- угловая величина отклонения проволоки от вертикали, проведенной в точке касания с контуром (рис.3).

Способы программирования движения

Для движения по четырем координатам необходимо задать боковую поверхность, представляющую собой траекторию движения проволоки, которая перемещается концами по базовому и вторичному контуру. При программировании объемной электроэрозионной обработки возможны два способа:

• Задание движения по базовому контуру. Способ требует при описании базового контура задавать углы или смещения верхнего конца проволоки (линейные или по дуге). На основании этих данных строятся вторичный контур и боковая поверхность детали. Базовым может быть как верхний, так и нижний контур.
• Сопряжение двух контуров -- базового и вторичного. В этом случае описания контуров не содержат в явном виде данных о наклоне проволоки. Положение проволоки определяется взаимным расположением соответствующих точек на базовом и вторичном контурах, а траектория ее движения образуется перемещением концов проволоки по заданным контурам.

В Техтране предусмотрены следующие методы программирования траектории движения проволоки для формирования объемной электроэрозионной обработки:

• движение по базовому контуру с управлением ориентацией проволоки;
• движение по базовому и вторичному контурам с автоматическим сопряжением;
• движение по базовому и вторичному контурам с поэлементным сопряжением.

При движении по базовому контуру с управлением ориентацией проволоки (рис.4) траектория движения проволоки во вторичной плоскости не задается явно, а строится для каждого сегмента базового контура исходя из конусности, заданной в опорных точках. Кроме того, во вторичный контур могут быть встроены скругления и фаски.

Движение по автоматически связанным базовому и вторичному контурам (рис.5) осуществляется одновременным перемещением концов проволоки вдоль базового и вторичного контуров. Сопряжение контуров производится по участкам, заключенным между узловыми точками. Положение промежуточных точек определяется из соображений пропорциональности длин соответствующих участков. Сначала связываются начала базового и вторичного контуров, затем их первые узловые точки, вторые по порядку узлы и т.д. Количество узловых точек контуров обычно одинаково; в противном случае участки, не связанные попарно, дорабатываются при неподвижном положении проволоки в конце контура с меньшим количеством узлов. Участки, ограниченные узловыми точками, могут состоять из нескольких сегментов и иметь различную длину. Движение по базовому и вторичному контурам, связанным поэлементно, также осуществляется одновременным перемещением концов проволоки вдоль базового и вторичного контуров. Сопряжение сегментов базового и вторичного контуров производится попарно в порядке описания по точкам соответствия, которыми могут быть опорные точки, а также точки, помеченные как узловые. Главное отличие от предыдущего способа заключено в том, что сопрягаются только граничные точки сегментов. Пример, приведенный на рис.6, демонстрирует результат совместного применения методов автоматического и поэлементного сопряжения контуров для программирования обработки сложной детали, базовый и вторичный контуры которой заданы в табличном виде.

Получение управляющей программы

В состав системы включены данные об оборудовании, позволяющие формировать управляющие программы более чем для 15 моделей электроэрозионных станков с ЧПУ, в том числе для четырехкоординатных станков AGIECUT (AGIE) и ROBOFIL (Charmilles Technologies). Рис.7 иллюстрирует процесс получения управляющей программы.

Техтран обеспечивает возможность настройки на конкретное оборудование с ЧПУ. Для описания оборудования требуется заполнить паспорт станка и создать модуль станка на специальном языке Техпост. Такой механизм позволяет пользователям самостоятельно учитывать особенности формирования УП, разрабатывая собственные модули на основе уже имеющихся.

Автоматическая генерация текста

В процессе проектирования обработки происходит формирование текста программы на языке Техтран. Программа включает в себя всю последовательность произведенных действий и может быть использована при дальнейшей работе, что позволяет гибко сочетать удобство диалогового режима с преимуществами текстового представления программы, к которым относятся:

• использование ранее написанных программ и макросов, быстрая их модификация;
• параметризация для типовых деталей;
• использование условных операторов, циклов, арифметических выражений и функций;
• возможность отладки и исправления ошибок.

Пример расчета управляющей программы обработки зубчатого колеса с использованием макросов приведен на рис.8.

Средства разработки и отладки программ

Система включает набор средств для работы с программой на языке Техтран:

• Команды выполнения (выполнить оператор, перейти в макрос, выполнить программу до конца, до курсора и т.п.) позволяют выполнять и отлаживать программу на Техтране. Используя эти команды, можно выполнить программу целиком или по частям, приостанавливая процесс для анализа результатов выполнения отдельных операторов.
• Средства контроля выполнения дают возможность просматривать значения переменных, использовать графическое окно для визуального контроля объектов программы и просматривать диагностическую информацию, сформированную в ходе выполнения программы.