Главная страница

 For english reader

 Новости (01/01/2002)

 САПР-ЧПУ/2000

 APTIPP для CAD/CAM

 Верификатор УП

 Постпроцессоры

 Прайс-лист

 Ответы на вопросы

 Небольшие секреты

 Демоверсия

 Рассылка новостей

 Форум о САПР

 Гостевая книга

 Об "Евразии Лтд"

 CAD/CAM портал

 Наша библиотека

 О вебмастере









Наша библиотека

David F. Schultz "What's Wrong With Postprocessors?"
(Numerical Control Computer Sciences, Irvine,California, USA, 1998)

Девид Шульц. Опять виноват постпроцессор?

         NC-Постпроцессоры до сих пор оставались камнем преткновения для многих пользователей САМ-систем. Однако новейшие технологии преодолевает старые ограничения и позволяют технологам предприятий полнее использовать возможности современного CNC-оборудования.
         Без сомнения, наиболее важным результатом работы любой САМ-системы является управляющая программа, которую затем будет исполнять станок и система с ЧПУ. Удивительно, но опросы многочисленных пользователей CAМ-систем показывают, что автоматическая генерация правильно рассчитанных и надлежащим образом оформленных кадров управляющей программы до сих пор остается одной из их наиболее сложных и нерешенных проблем. И это итог более чем 30 летнего применения систем автоматизированного программирования для станков с ЧПУ? Как разрешить это несоответствие?

Как создаются управляющие программы?

         Для ответа на данный вопрос давайте сначала рассмотрим - как создаются управляющие программы. При помощи универсальных САМ-систем технологи рассчитывают управляющие программы для разнообразных типов станков с ЧПУ, включая двух координатные токарные станки; 3, 4 и 5-ти координатные фрезерные станки; электроэрозионное оборудование; прессы и др. Кроме того, существует множество систем числового программного управления таким оборудованием. В результате виртуально существует неограниченное множество комбинаций "станок-система с ЧПУ"...
         Для того, чтобы абстрагироваться от большого разнообразия языков систем с ЧПУ, а также параметров и типов станков, большинство САМ-систем продуцируют некий независимый(нейтральный) файл с описанием пути перемещения инструмента. Этот файл содержит обобщенные команды управления станком, такие как смена инструмента или включение охлаждения. Описываемый файл также содержит информацию о X,Y,Z-координатах пути движения инструмента ,а в случае 4-5 координатной обработки, включает информацию и о угле поворота инструмента.   Этот независимый файл традиционно называется CL-файлом. (Прим. переводчика - в России используется и другое название - CLDATA-файл).
         Далее в САМ-системах используются постпроцессоры (применяемые после генерации пути инструмента). Их функция заключается в преобразовании независимого CL-файла в управляющую программу, в строгом соответствии с требованиями конкретного комплекса "станок-система с ЧПУ". Постпроцессор подобен драйверу принтера, используемому текстовым редактором для вывода текста на великое множество различных принтеров. Почему же постпроцессор не может сгенерировать правильную управляющую программу также просто, как распечатать файл на некоторый принтер?
         Разработчики систем Числового Программного Управления (ЧПУ) в норме должны строго следовать некоторым стандартам Ассоциации электронной промышленности и Международной организации по стандартизации(EIA/ISO). Как результат этого, адреса управляющей программы должны означать одно и тоже независимо от конкретной системы с ЧПУ. Например, код M08 означает включать хладагент. На практике большинство проектировщиков систем с ЧПУ соблюдает эти стандарты для наименования основных функций типа включения хладагента, загрузки инструмента или создания круговых движений. Однако, когда это касается более специализированных функций типа циклов сверления, приверженность определенному стандарту почти отсутствует. Коды управляющей программы, требуемые для исполнения этих функций могут полностью различаться для двух разных систем с ЧПУ. Такая вариативность делает фактически невозможным правильное исполнение одной и той же управляющей программы на разных комплексах "станок-система с ЧПУ". Мало того, для завоевания места на столь высоко конкурентоспособном рынке, проектировщики системы с ЧПУ добавляют в нее широкое разнообразие специальных функций. Например, проектировщик системы с ЧПУ закладывает в нее алгоритм спиральной интерполяции, который, конечно же, будет требовать применения специальных кодов. Едва ли эти коды будут правильно интерпретированы более ранней моделью такой системы с ЧПУ. Это приводит к тому, что рассчитанная управляющая программа не может быть перенесена на другой станок, в котором система с ЧПУ не умеет выполнять спиральную интерполяцию.
         Более того, как правило, технологи двух заводов, использующих один и тот же комплекс "станок-система с ЧПУ", создают управляющие программы совершенно по разному, учитывая технологию своего производства. Таким образом простой обмен управляющими программами также невозможен или затруднителен.
         Итак, когда мы рассмотрим в комплексе все перечисленные выше факторы, мы начинаем видеть и понимать, почему создание "правильной" управляющей программы нельзя сравнить с простым щелчком по кнопке "Печать файла". И следовательно, имеется множество общих проблем постпроцессирования, которые существуют в повседневной практике любого технолога, использующего любую CAM-систему.

Проблема 1. Неправильно сформированные кадры УП

Рис. 1 - Используя свободно настраиваемые пользователем блоки, поспроцессор должен сформировать безошибочныые кадры УП, например, для смены инструмента.

         Первая проблема состоит в том, управляющая программа должна иметь строгий порядок следования корректных кадров. Наиболее критические области управляющих программ(УП) обычно сосредоточены в начале УП, кадрах смены инструмента и в конце УП. Кроме того, сложной задачей является формирование корректного кадра с вводом коррекции на радиус или длину инструмента. Как уже говорилось ранее, даже на разных заводах одной компании часто существуют различные требования и методики, относящиеся к вопросам смены инструмента или радиусной коррекции.
         Поэтому, постпроцессор, сконфигурированный для одной компании не может на 100% подходить другой. Даже если ваша CAM-система имеет индивидуальный постпроцессором для специфической комбинации "станок-система с ЧПУ", маловероятно, что такой постпроцессор сгенерирует управляющую программу NC в точном соответствии с вашими требованиями к ее оформлению и порядку следования адресов и кадров.
         Таким образом пользователь САМ-системы всегда стоит перед дилеммой - согласиться с такой управляющей программой(и вызвать гнев оператора-станочника); использовать текстовый редактор для исправления ошибочных кадров УП(сопряжено с ошибками); модифицировать настройки постпроцессора(для этого требуется специально обученный персонал на заводе или консультация с продавцом САМ-системы).

Проблема 2. Не поддерживаются современные станки и системы с ЧПУ

Рис. 2 - Интеллектуальные постпроцессоры для станков с 5-ью осями и поворотным столом конфигурируются "несколькими" щелчками мыши, а в некоторых случаях могут создавать твердую модель станка, детали и процесса обработки с целью проверки и моделирования.


         Другая общая проблема состоит в том, что завод может купить станок, который не поддерживает САМ-система, используемая технологами этой организации. Многие из "легких" САМ-систем не способны рассчитывать траекторию инструмента с учетом многокоординатной обработки или управлять вращением одного или двух поворотных столов.
         Даже в случаях, когда САМ-система умеет использовать оси вращения, ее постпроцессор часто не способен точно вычислить подачи вращения стола и линейных перемещений фрезы, выполняющихся одновременно и не может обеспечить защиту от поломок фрезы, ее вырова, отгиба или задира поверхности. Эти проблемы часто не принимаются в расчет до тех пор, пока станок не куплен или только распаковывается. Зачастую замена или обновление версии САМ-системы - единственный способ выкрутиться из этой ситуации.

Проблема 3. Не поддерживаются специальные возможности

Рис. 3 - Современные постпроцессоры поддерживает CNC-функции типа сплайн-интерполяции. В данном примере, линейная интерполяция с требуемым допуском выполнялась 250 кадрами УП, а сплайн-интерполяция дала более гладкую и точную вырезку всего 60 кадрами УП.


         Третья проблема - очередной повод для расстройства пользователя САМ-систем, заключается в том, что постпроцессоры часто не поддерживают специальные особенности, предоставляемые системой с ЧПУ. Это автоциклы зашитые в систему с ЧПУ, макро уровень программирования стойки и собственные подпрограммы технолога. В большинстве случаев штат предприятия уже обучен использованию этих "продвинутых" особенностей системы с ЧПУ и только позже убеждается, что их САМ-система не поддерживает эти возможности.
         Пример этого произошел в вычислительном центре, который мы недавно посетили, где технологи-программисты вручную программировали автоциклы. На практике, это отнюдь не редкая работа для технологов-программистов - вручную редактировать управляющие программы, сгенерированные САМ-системой, для того, чтобы добавить коды и автоциклы, поддерживаемые системой с ЧПУ, но не их постпроцессором!

Проблема 4: Замена, существующего Постпроцессора

         Потребность заменять устаревшие постпроцессоры является проблемой, характерной для крупных заводов и фирм. Обычно такие постпроцессоры созданы много лет тому назад на универсальных ЭВМ (мейнфреймах). Компании разукрупняются, мейнфреймы списываются в утиль и такие фирмы не находят специалистов, которые бы перенесли старый постпроцессор на новую аппаратную платформу. Постпроцессор просто напросто переписывается заново и сложность заключается в том, чтобы сохранить полную совместимость со старым постпроцессором, с тем чтобы не потерять багаж созданных программ при помощи CAM-системы.

Признание проблем и улучшение САМ-систем

         Производители CAM-систем должны полностью признать существование этих проблем и продолжать улучшать свои программы автоматизации постпроцессирования. Конечно, надо признать существование колоссального прогресса в этой области, по сравнению,скажем, с постпроцессированием в CAM-системах десятилетней давности, однако еще больше работы надо делать сегодня, несмотря на значительные трудозатраты.

Рис. 4 - особенность макрокоманды This позволяет пользователю создавать заказные команды ввода и вывода - в этом случае, выводить спиральную последовательность интерполяции.

         Другим решением описанных проблем, хотя вряд ли осуществимым, было бы принятие и соблюдение всей станкостроительной промышленностью современного и более жесткого стандарта, описывающего входной язык систем с ЧПУ. Такой стандарт позволил бы исполнить одну и ту же управляющую программу на любом комплексе "станок-система с ЧПУ", независимо от их изготовителя. Это фактически устранило бы потребность в постпроцессорах на новые станки, которые бы соответствовали бы такому стандарту.
          Как ни странно, но такой стандарт уже существует с середины 1970-ых годов прошлого века. Этот стандарт (известен как BCL) разработан для структуры двоичных CL-файлов. Его принятие было результатом "нажима" на производителей со стороны армии США, для того, чтобы преодолеть проблему несовместимости станков с ЧПУ на оборонных предприятиях, где может в любой момент военного времени возникнуть потребность переместить производство военных компонентов от одного производственного предприятия на другое. Так, что же случилось со "СТАНДАРТНЫМ ФОРМАТОМ ЯЗЫКА ПОДГОТОВКИ УП В ДВОИЧНОМ КОДЕ (сокращенно BCL)" и почему этот стандарт не используется более широко? Во всем виновата конкурентная борьба в станкостроительной отрасли. Если бы производители строго следовали стандартам, то какими средствами они смогли бы выделится среди общей массы станкостроителей и привлечь внимание покупателей к своим станкам? Сегодня только несколько изготовителей станков с ЧПУ допускают следование стандарту BCL и то, как опции, а большинство CAM-систем не в состоянии сгенерировать и оформить CL-файл траектории движения инструмента и технологических команд, строго следуя BCL-формату.
          Более простым и современным способом решения поставленных выше проблем состоит в использовании заводами одного из нескольких универсальных постпроцессоров, предлагаемых на мировом рынке. Эти программы совместимы с наиболее популярными САМ-системами и разработаны компаниями, специализирующимися в обеспечении решений постпроцессирования. Как следствие этого, универсальные постпроцессоры, разработанные такими компаниями, способны снять остроту проблем, обсужденных ранее.
         Одним из таких универсальных или обобщенных постпроцессоров является программный продукт PostWorks фирмы NCCS. Краткий обзор свойств этого продукта позволяет увидеть гибкость постпроцессирования, с тем чтобы обеспечить генерацию очень точного машинного кода, поддерживать широкое разнообразие сложных станков и имеет возможность использовать в управляющих программах специальные особенности управления станком.
         Постпроцессор PostWorks позволяет пользователю описать блок кода и связывать его с некоторым событием, например, сменой инструмента. В таком блоке можно описать действия, характерные для процесса смены инструмента на конкретном языке системы с ЧПУ(см.рисунок 1).
         Постпроцессор PostWorks поддерживает генерацию управляющих программ, используя до десяти осей — шесть линейных и четыре вращательных. Это позволяет сгенерировать управляющую программу для любого типа оборудования - токарных станков, станков с поворотными столами или приводами инструмента, электроэрозионных, плазморезательных и других типов. С помощью простого выбора из меню, пользователь определяет физические характеристики машины, например, сколько линейных и вращательных осей на станке; задает пределы машинных перемещений(см. рисунок 2). Как только данные был введены, постпроцессор создаст пространственную модель станка, позволяя моделирование движения станка на экране компьютера. Это ваши помощники в проверке правильности управляющей программы.
         Постпроцессор PostWorks также поддерживает многие из современных особенностей управления станком. Хороший пример тому - сплайновая интерполяция. Большинство из нас знает круговую интерполяцию, которая позволяет заменить одним кадром множество кадров управляющей программы с линейной интерполяцией круга. Это приводит к генерации более коротких управляющих программ и более гладкой траектории движения фрезы, а следовательно более качественной обработке. Сплайн-интерполяция - по существу продвигает ту же концепцию за исключением того, что позволяет генерировать пути движения инструмента, ведя их через не аналитически заданные кривые или поверхности. Таким образом, сложный путь инструмента, который обычно требовал прохода по множеству точек в пространстве, может выводиться меньшим количеством кадров управляющей программы(см. рисунок 3).
         Постпроцессор PostWorks поддерживает множество форматов CL-файлов различных CAM-систем, включая CATIA, UG II, APT, NCL и VARIMETRIX. Допускается связывание определенной пользователем макрокоманды с любой командой в CL-файле. Макроаппарат может реализовать любую функцию, наследуя поведение разработанного постпроцессора или меняя его (см. рисунок 4).
          Подводя итог, можно сказать, что в то время как САМ-системы существенно наращивают свой интеллектуальный потенциал, до сих пор остается трудной проблемой их адаптация к широкому разнообразию комбинаций "станок-система с ЧПУ". Решение этих проблем требует значительных затрат со стороны проектировщиков CAM-систем и еще более тесного сотрудничества с производителями станков с ЧПУ. Поэтому в ближайшей перспективе именно универсальные постпроцессоры и услуги по их настройке, обеспечиваемые продавцами CAM-систем, будут ликвидировать отсутствие связи между вашей САМ-системой и станками с ЧПУ.

         Для получения подробной информации относительно универсальных постпроцессоров от компании NCCS, звоните (714) 553-1077 или посетите MCCS' MMS Интерактивный Демонстрационный зал.