Структура и состав САПР УП

Классификация САПР УП

Система автоматизированного проектирования управляющих программ (САПР УП) для оборудования с ЧПУ – комплекс техни­ческих, программных, языковых, информационных средств, осущест­вляющих преобразование данных чертежа детали и технологического процесса ее обработки в коды устройства управления оборудования с ЧПУ.

Современные отечественные и зарубежные САПР УП условно можно классифицировать по следующим основным критериям:

· назначению,

· области применения,

· степени автоматизации решения всего комплек­са рассматриваемых задач,

· ориентации на использование определен­ного типа ЭВМ,

· способу задания входных данных,

· режиму обработки данных.

По назначению САПР УП подразделяются на специализированные, универсальные и комплексные.

Специализированные САПР УП разраба­тываются для деталей отдельных классов и уникального оборудова­ния с ЧПУ. Например, с помощью системы ТЗК выполняется про­граммирование обработки деталей по контуру в форме спирали Ар­химеда или заданному набором точек. САПР УПТ – программирование обработки колодцев на сложных поверхностях.

Универсальные САПР УП предназначены для различных деталей, из­готовляемых на станках с ЧПУ отдельных технологических групп. Такие системы позволяют решать сложные геометрические и техноло­гические задачи, поэтому они получили широкое распространение, как в нашей стране, так и за рубежом.

Комплексные САПР УП объединяют ряд специализированных и уни­версальных и могут быть использованы для станков различных тех­нологических групп. Объединение систем возможно на базе единого входного языка и общих блоков, используемых для решения идентич­ных задач.

Область применения САПР УП определяется конструктивно–техноло­гическими признаками деталей и технологической группой станков. Различают четыре типа САПР УП, областями применения которых явля­ются:

1) обработка отверстий на сверлильных станках с позицион­ным управлением и обработка поверхностей, параллельных коорди­натным плоскостям, на фрезерных станках с 2,5–координатным управ­лением;

2) комплексная (многоцелевая) обработка корпусных дета­лей на сверлильно–расточных станках и обрабатывающих центрах;

3) обработка поверхностей деталей сложной формы (штампы, пресс–формы, турбинные лопатки и т.п.) на многокоординатных фрезерных станках;

4) обработка тел вращения со ступенчатым и криволи­нейным профилями на токарных станках.

По степени автоматизации существующие САПР УП делятся на два вида: с автоматизацией проектирования технологии и без автомати­зации.

До середины 90-х годов большинство САПР УП относилось ко второму виду, в настоящее время все САПР УП относятся к первому виду..

Современные САПР УП ориентированы на ЭВМ с большим быстродействием и способностью обрабатывать большие объемы информации. Наряду с большими универсальными и мини- ЭВМ, на которых ведется промышленная эксплуатация САПР УП, получили распростране­ние персональные ЭВМ с редакциями САПР УП для подготовки УП непосред­ственно на участках станков с ЧПУ. Для решения задач подготовки УП особенно удобны автоматизированные рабочие места, построен­ные на базе рабочих станций, а также персональных ЭВМ.

По способу задания входной информации САПР УП бывают трех ви­дов: с графической, табличной и языковой формой записи. Графическая форма входной информации используется для задания контуров заготовки и обработки деталей. Табличная запись дан­ных отличается большой наглядностью и простотой, она применяется главным образом в специальных САПР УП. Языковая запись данных представляет собой текстовую информацию, построенную по опреде­ленным правилам. Она обладает большой гибкостью, легче, чем таб­личная, поддается модернизации и поэтому широко используется в наиболее развитых отечественных и зарубежных САПР УП.

В зависимости от системного программного обеспечения и со­става внешних устройств, а также возможностей конкретной САПР УП различают два основных режима автоматизированной разработки УП: пакетный и диалоговый.

Большинство современных САПР УП построено по принципу «процес­сор – постпроцессор» (рис. 7.1) и в общем виде включает:

· процес­сор,

· библиотеку препроцессоров,

· библиотеку постпроцессоров,

· вход­ной язык препроцессоров и процессора (входной язык САПР УП),

· проме­жуточный язык «процессор–постпроцессор» (CLDATA),

· язык уп­равления заданиями,

· монитор (диспетчер системы),

· системную сервис–библиотеку,

· базу данных.

Процессор САПР УП – программное изделие, предназначенное для решения общих геометрических и технологических задач, а также задач управления процессом обработки данных на ЭВМ. Результа­том его работы является полностью рассчитанная траектория движе­ния инструмента, представленная в промежуточном унифициро­ванном виде. Для наиболее развитых САПР УП процессор состоит из че­тырех последовательно работающих блоков:

· трансляции,

· техноло­гического,

· геометрического,

формирования промежуточной про­граммы.

Рис. 7.1. Типовая структура САПР УП

Блок трансляции предназначен для ввода исходной информации с внешнего носителя (перфокарт, перфоленты, магнитной ленты) или с экрана дисплея, синтаксического анализа операторов входного языка и выдачи сообщений об ошибках, преобразования исходной информации из символьной формы в машинные коды.

Технологический блок решает задачи по выбору последователь­ности обработки, расчету оптимальных режимов резания, подбору режущего инструмента, нормированию операций, подготовке техно­логических документов, формированию технологических команд.

Геометрический блок ориентирован на решение задач, связанных с расчетом и построением траектории движения инструмента: опре­деляет точки и линии пересечения различных геометрических элемен­тов, проводит аппроксимацию кривых и таблично–заданных функций, обеспечивает построение эквидистантного контура с учетом разме­ров инструмента и заданного направления его движения, выполняет диагностирование геометрических ошибок.

Блок формирования промежуточной программы приводит инфор­мацию, полученную в предшествующих блоках, к стандартному виду и формирует данные для работы постпроцессора на языке CLDATA.

Препроцессор САПР УП – программное изделие, решающее определенные целевые задачи и формирующее в результате исходные данные для процессора. Характерными задачами для препроцессора являются:

· перевод исходных данных из одной системы координат в другую (например, полярных в декартовы);

· проектирование опера­ционных технологических процессов;

· разработка УП для группы де­талей, различающихся только значениями отдельных параметров;

· решение специальных задач и т.д.

В современных САПР УП совместно с одним процессором могут рабо­тать несколько препроцессоров.

Постпроцессор САПР УП – программное изделие, предназна­ченное для адаптации УП к конкретному оборудованию с ЧПУ. В ос­новные функции постпроцессора входит:

· считывание сформиро­ванных процессором данных на языке CLDATA и их обработка;

· фор­мирование команд, обеспечивающих цикл смены инструмента;

· вывод на перфоленту или дискету УП и ее распечатка;

· диагностика ошибок;

· выполнение ряда сервисных функций (расчет машинно–оперативного времени УП, управление графопостроителем, вывод перфоленты для контроля геометрии обрабатываемого контура и т.д.);

· принятие специальных решений, связанных с особенностями программирования для конкретной комбинации «станок–УЧПУ».

Для разработки управляющих программ к конкретным станкам с ЧПУ в состав САПР УП должна быть включена библиотека соответст­вующих постпроцессоров. По мере увеличения числа моделей станков с ЧПУ система пополняется новыми постпроцессорами. В некоторых САПР УП вместо библиотеки постпроцессоров применяют универсальные (обобщенные) постпроцессоры. Каждый из них предназначен для це­лой группы однотипных станков и устройств ЧПУ. Особенности мо­делей станков учтены в обобщенном постпроцессоре, разрабатывае­мом в соответствии со специальной анкетой, заполняемой технологом–программистом.

Входной язык САПР УП – проблемно–ориентированный язык, предназначенный для описания исходных данных о детали и техноло­гическом процессе ее обработки на оборудовании с ЧПУ.

Промежуточный язык «процессор – постпроцессор» (CLDATA) – внутренний проблемно–ориентированный язык САПР УП, служащий для представления данных, передаваемых от процессора к постпроцессору.

Язык управления заданиями – язык оперативного управления работой системы (обеспечивает обработку заданий в па­кетном и диалоговом режимах).

Монитор (диспетчер) системы – головной блок системы в оперативной памяти ЭВМ, основными функциями которого являют­ся:

· обработка управляющей информации;

· автоматическая загрузка блоков из системных библиотек;

· передача промежуточных данных между блоками;

· обработка сбойных ситуаций, возникающих из-за неправильной организации пакета заданий и преждевременного прекращения работы некоторых блоков системы.

Системная сервис–библиотека – совокупность про­грамм, решающих определенные задачи проектирования, например редактирование исходных данных и управляющих программ, графи­ческий контроль геометрической информации УП на графопостроите­лях или графических дисплеях и др.

База данных – информационные массивы, используемые более чем в одной программе проектирования. Сюда входят сведения о станках, устройствах ЧПУ, инструментах, приспособлениях, обрабатываемых материалах и т.д. В процессе функционирования САПР УП база данных пополняется и корректируется. Используется база данных для автоматизации техноло­гических решений.

Наивысшая степень автоматизации процесса подготовки управля­ющих программ – объединение систем автоматизированного конст­руирования, технологического проектирования с системами автома­тизированного проектирования управляющих программ (рис. 7.2). Подобные системы называются CAD/CAM. Они позволяют в значительной степени ускорить процесс подготовки УП, повысить эффективность технологии изготовления деталей и практически полностью избежать ошибок в подготовке управляющих про­грамм.

Рис. 7.2. Структура системы CAD/CAM