Сегодня мы хотели бы рассказать об опыте применения системы ADEM-VX для программирования контрольно-измерительных операций на станках с программным управлением, оснащенных измерительными головками. Как правило, подобное оборудование содержит встроенные в системы ЧПУ макросы, обеспечивающие работу с измерительными щупами. Благодаря им оператор станка в диалоговом режиме может выполнять различные действия: осуществлять привязку инструмента, ноля детали, проводить измерения по завершении любого из этапов обработки и т.д. Однако, ручной режим работы обладает одним существенным недостатком - на самостоятельное измерение даже одной простой детали оператор затрачивает слишком много времени. Если же речь идет о большом количестве замеров, то времени требуется еще больше. Это связано с двумя факторами: во-первых, каждый цикл измерений оператор вынужден выполнять отдельно, во-вторых, набор стандартных циклов измерений, реализованный в стойке, все же ограничен.
Так, например, чтобы измерить расстояние между осью отверстия и осью паза - на рисунке 1 это размер B, оператору необходимо выполнить следующую последовательность действий:
- вызвать цикл измерения отверстия и записать измеренную координату «Х» центра отверстия;
- вызвать цикл измерения паза и записать измеренную координату «Х» центра паза;
- путем простого вычитания узнать искомое расстояние;
Рис 1. Возможные размеры для контроля.
Для уменьшения времени, затрачиваемого на измерения, оператор зачастую вынужден вручную писать управляющие программы обмера детали. Но для деталей, требующих измерения элементов, расположенных в разных плоскостях или для множества деталей, расположенных в одной паллете, процесс программирования значительно усложняется. Например, при изготовления опытного образца, представленного на рисунке 2, требуется обмер всех фрагментов.
В качестве примера можно рассмотреть процесс автоматизации обмера деталей при помощи системы ADEM-VX на Рыбинском приборном заводе (г. Рыбинск, Ярославская область). Испытательной площадкой стал 5-ти координатный фрезерный станок «BRETON» с системой ЧПУ «SINUMERIC 840 D», оснащенный измерительным щупом фирмы «RENISHAW». Разработкой управляющей программы в данном случае должен был заниматься уже не оператор, а технолог-программист. В качестве источника информации могли выступать чертежи и/или модели, созданные в ADEM-e (что предпочтительнее) или импортированные из других CAD-систем. Пример тестовой детали представлен на рисунке 2.
Рис 2. Пример тестовой детали для обмера.
Наша задача сводилась к тому, чтобы специалисты предприятия могли самостоятельно создавать управляющие программы измерения любых деталей с последующим выводом результатов измерения в текстовый файл. Для начала мы, совместно с заводскими технологами, определили набор необходимых измерительных циклов, с помощью которых можно производить нужные замеры, например:
- цикл измерения диаметра отверстия/вала – результат: координаты центра и диаметр
- цикл измерения ширины паза/перегородки – результат: координаты центра и ширина
- цикл измерения прямоугольника внутри/снаружи – результат: координаты центра, длина и ширина
- цикл измерения пластины – результат: измеряемая координата точки
- цикл измерения угла – результат: угол от заданной оси, по которому корректируется положение системы координат детали (применяется только в начале УП обработки детали) и т.д.
Далее, в системе ADEM-VX с помощью сервиса «Команды и циклы пользователя», были созданы новые циклы измерения, названные «Стандартные циклы измерения» и «Комплексные измерения». Первые были предназначены для простых видов замеров, в них технолог мог использовать только один стандартный цикл, например, мог просто измерить определенное отверстие - узнать получившийся диаметр. Вторые предназначались для более сложных замеров, например, для измерения расстояния между центрами отверстий по оси Y - в идеале оно должно равняться 0 (смотри рисунок 1).
Давайте более подробно познакомимся с возможностями данного сервиса. В его основу положена открытая архитектура системы и встроенная среда разработки ADEM CAPP Developer. Она предоставляет пользователю возможность самостоятельно проектировать новые технологические команды и циклы: определять их форму и расположение, наименование и тип параметров. С каждой технологической командой может быть связана макро-процедура, формирующая набор перемещений на основе параметров, либо они напрямую могут быть переданы в постпроцессор.
Рис 3. Редактор форм модуля ADEM CAPP Developer.
Внешний вид редактора форм представлен на рисунке 3. Добавляя в список новые элементы, мы определяем внешний вид будущего диалога. Так, например, для параметра «Тип измерения» указывается, что он является элементом меню и задается имя файла, содержащего элементы меню. Далее определяется то, как он будет выглядеть в диалоге (задается тип выравнивания, используемый шрифт, необходимость подчеркивания, тип окна при выводе). С каждым параметром диалога может быть связана картинка и подсказка, которая появляется на экране, если подвести к нему курсор. Во время проектирования диалога пользователь в любой момент может проверить, как он будет выглядеть на экране.
Таким образом, после выполнения всех необходимых настроек, работа по созданию маршрута сводится к последовательному созданию команд «Комплексные измерения». Для каждой из них задается следующая информация (смотри Рисунок 3):
- тип измерений;
- тип стандартного цикла измерения, выполняемого в первой точке;
- тип стандартного цикла измерения, выполняемого во второй точке;
- геометрическое положение точек измерения. Если точки заданы в различных системах координат, то автоматически формируется команда разворота стола;
- набор параметров, характерный для каждого вида измерения – это может быть ось и глубина измерения, количество замеров, максимальный допуск и пр.;
- номинальное значение определяемого размера и его наименование, необходимое для записи в отчет об измерениях;
На основании созданного маршрута постпроцессор системы ADEM формирует последовательность перемещений для разворота стола и подвода щупа в необходимую зону измерения, вызов циклов измерений и генерацию файла отчета.
Одной из основных проблем, с которой пришлось столкнуться при разработке постпроцессора было то, что результаты обмера записываются во внутренние параметры системы ЧПУ и сохраняются только до следующего измерения. Поэтому сразу после измерения его результаты переписывались в так называемые «R-параметры». При создании управляющих программ в кодировке ISO их можно использовать по своему усмотрению. Выполнив последовательно несколько измерений, мы получаем результаты в виде набора R-параметров и можем теперь приступить к их анализу.
Следующим проблемным местом был как раз анализ результатов. Поскольку данные измерений сохранены в системе ЧПУ, то вся последовательность арифметических и логических действий, необходимых для определения искомого размера, также должна быть частью управляющей программы. Во фрагменте УП, представленном на рисунке 4, мы видим, что после обмера двух отверстий сначала находится отверстие с максимальной координатой центра по оси X, а затем вычисляется расстояние между их центрами по этой же оси.
После отработки комплекса измерений и нахождения искомого размера результат округлялся с точностью до 0.001 мм и записывался в текстовый файл, содержащий отчет об измерениях с указанием даты и времени этих замеров. По окончании работы УП, результирующий файл с отчетом записывается обратно в систему числового программного управления и становится доступен для переноса на любой подходящий носитель информации, с целью его последующего анализа и печати. Пример такого отчета представлен на рисунке 4.
Рис 4. Маршрут, УП и файл отчета.
Описанная выше технология измерений была применена для разработки УП контрольно-измерительных операций. Однако, средства системы ADEM позволяют использовать ее совместно с обработкой, проводя измерения в любой удобный момент времени. Возможность ее применения не зависит от числа используемых при обработке осей. Единственным ограничением является тип кинематики станка – поскольку щуп должен располагаться всегда вертикально. Исходя из нашего опыта, при отклонении измерительной головки от вертикальной оси погрешность измерения может достигать 0.1 мм и более. Поэтому для измерения корпусов, либо деталей, содержащих сложные криволинейные поверхности, требуется наличие глобусного стола.
Результат проделанной работы еще раз демонстрирует уникальные возможности системы ADEM-VX. Совмещая современные виды обработки, присутствующие в системе, и средства контроля точности их выполнения, ADEM позволяют задействовать практически все 100% возможностей системы ЧПУ и станка. Анализ проведенных работ показывает, что реализованный механизм с успехом может применяться как для работы с измерительными головками станков, так и для управления контрольно-измерительными машинами.
автор статьи: Казаков А. А., Сальников А.М.