Динамика

 Введение.

В структуре УП вы должны предусмотреть возможность вывода и учета команд динамики УЧПУ.
После создания постпроцессора и проверки правильности отработки геометрических команд. Перед Вами встанет задача оптимизации работы УП.

Зачем?

Линейная и круговая интерполяция приводит к скачкам ускорений осей станка на границах кадров, что в свою очередь, может привести к возбуждению резонансов в элементах станка, а это приводит к фацетированию и вибрации - на поверхности детали. Основной причиной вибрации при резании является не гладкость траектории. Вторым важным фактором является изменение направления усилия резания, которое определяется не только кривой перемещения, но и положением материала относительно инструмента.

 Для того, чтобы почувствовать её - достаточно приложить руку к станку или голове шпинделя во время работы. Вы явственно почувствуете дрожание или характерное дергание системы "инструмент-шпиндель-станок". Это может  случиться с любым станком - даже если у него "супер-пупер" ЧПУ.
  Не надо витать в облаках: несмотря на фильм "звездные войны", всякие нано-технологии ( нано-танки, нано-самолеты, нано-еду, ... ), суперкомпьютеры.  Механообработка - это прежде всего механика. Это колеса, передачи, шестерни, червяки глобоидные. И вентилятор для охлаждения всей этой чудо-системы.
  Очень часто все начинают хвататься за функции разжима-зажима осей М10\М11\......, но тут они не играют ни какой роли.

Как и с Кем ?

1.  Решение проблем динамики, Вы должны вести параллельно с наладчиками станка (оборудования). Конечно, если это возможно.
    Вы должны будете выбрать наиболее подходящее для данной номенклатуры деталей, обработки, а также работы станка - функции.
    А наладчик, должен максимально возможно настроить параметры "станка-УЧПУ". 
2. По мимо всего прочего, технолог-программист должен создавать управляющую траекторию (операцию) с учетом поверхности детали (материала) и "жесткости" станка, а также вибропрочности дорогостоящего режущего инструмента. Так как появление нового оборудования — быстрорежущих станков и сверхтвердого инструмента — внесло ряд корректив в методы формирования траекторий движения.
     - это и упрощение поверхности, её "перестройка";
     - уменьшение\увеличение допуска в UG на линейные перемещения и на угловые.
    Конечно, после подобных преобразований  УП может "раздуться". Но это плата за высокоскоростное резание и качественную деталь.

 Стандартные функции динамики.

   Как правило все СЧПУ своими внутренними алгоритмами автоматически рассчитывают скорость по профилю в зависимости от:
• запрограммированной подачи F;
• совокупности длин векторов перемещений в окрестности текущего кадра;
• величины заданного рабочего ускорения А;
• значения допустимого перепада скорости dV на изломах профиля.
   При изменении направления траектории, скачкообразно меняются скорости по осям, задающим перемещение. Системы автоматически корректируют запрограммированную величину подачи F, чтобы при прохождении изломов траектории мгновенное изменение скорости ни по одной оси, составляющей вектор, не превысила бы заданную величину dV. Если происходит изменение направления движения (реверс) хотя - бы по одной оси – системы выполнят полное торможение в узле (V=0) независимо от значений параметров dV. При круговой интерполяции системы определяют dV относительно касательных к дуге окружности в узловых точках.  При сплайн-интерполяции расчет скорости в узлах ведется аналогично линейной интерполяции.

• - До подачи, равной нулю;
• - до подачи, заданной параметром (в общем случае не равной нулю);
• - до подачи, определяемой величиной изменения направления в соседних кадрах.

  В некоторых УЧПУ допускается возможность %-изменения ускорения движения (либо отдельных осей) командой ACC= …

• Торможение до подачи, равной нулю, используется для точного останова координат в конце кадра. Кадр считается законченным только тогда, когда разница между конечными и текущими координатами будет меньше или равна заданной станочными параметрами. Данный вид торможения задается с помощью функций G9, G61 (G29), при этом функция G9 действует только на текущий кадр, а G61 (G29) действует до замены на другую функции.  

• Торможение до подачи, заданной параметром. Данный вид торможения задается с помощью функций G63, G64. При этом функция G63 действует до замены, а действует только на текущий кадр. На границах кадров происходит снижение подачи до величины, заданной параметром N, и переход на следующий кадр без проверки вхождения координат в зону контроля.

• Геометрическое регулирование подачи - G64 (G27, G28). Значение подачи на границах кадров определяется величиной изменения направлений в этих кадрах и величиной параметра точности прохождения границы этих кадров.

     Более того, при выполнении кадра с ускоренным перемещением G00 – практически все системы совершают останов до 0 (это зависит от настроек системы).  Отдельное положение занимают дополнительные функции, отвечающие за точность позиционирования в кадре G06 - G07, или другие G.

  Особняком, от выше перечисленных классов УЧПУ стоит советская ЧПУ класса "Н33" :  как Вы знаете, в ней применяется алгоритм разгона-торможения на основе кода подачи { 0, 4 }: F4xxx  или  F0xxx.  Торможение происходит, либо до 0, либо до фиксированной подачи ( 20, 30, 60, 120, 240 ) мм/мин.

Как вводить динамику в УП.

Есть несколько способов:

• Статичный
• Динамический
• Диалоговый

Статичный
   Самый простой способ. Он заключается в том, что в одном из  событии в начале УП вставляется G-код, который действует на всю УП.
Как правило, событием где необходимо это вставлять, является либо Start_Of_ Program, либо Initial move.
Пример:

#=============================================================
proc PB_CMD_start_of_program { } {
#=============================================================
global mom_logname mom_ug_version mom_date mom_part_name mom_machine_name
global mom_warning_info

MOM_output_literal ";$mom_logname, Date:$mom_date "
MOM_output_literal ";MACHINE: $mom_machine_name "

 MOM_output_literal "SOFT"
 MOM_output_literal "FFWON"
 MOM_output_literal "G642"
 MOM_output_literal "COMPCURV"
 MOM_output_literal "UPATH"
##
MOM_output_literal "TRAFOOF"
MOM_output_literal "G54"

}

   Недостаток этого способа всего лишь один: вводимые условия действуют на всю обрабатываемую номенклатуру деталей и .. Среди них обязательно встретиться 1 или 5 наименований на которую Ваши условия распространяться не будут.

Динамический.
    Не очень сильно используемый метод. Смысл его в том, что в постпроцессоре закладываются условия ( алгоритмические ) посредством которых в УП выдается либо G-код, влияющий на торможение, либо мы изменяем выдаваемую подачу F. Число таких способов очень много. Каждый алгоритм имеет как сильные так и слабые стороны.
    Например:

Диалоговый.
     Этот метод трудно назвать независимым, так как он очень сильно зависит от 2-х выше описанных способов и является их логическим продолжением.
     В первую очередь он предназначен для технологов непосредственно создающих УП. Он позволяет менять заложенные/применяемые в постпроцессоре условия динамики.
     Применяется это или вводом атрибутов в создаваемую операцию, применением или созданием UDE, вводом (созданием) разных диалоговых окон при запуске постпроцессора.
     Например:
         Пусть мы хотим создать/описать стандартную APT команду SLOWDN/ { ON | OFF | AUTO [,"angle"]} {, MAXFEED[, "maxFeed" ] } .Для этого создается MOM-команда, MOM_slowdn. И вводим описание в UDE ( в файл ude.cdl ).

EVENT slowdn
{
 UI_LABEL "Slowdn"
 CATEGORY Mill Drill
 PARAM command_status
 {
 TYPE o
 DEFVAL "Active"
 OPTIONS "Active","Inactive","User Defined"
 UI_LABEL "Status"
 }
 PARAM modes_slowdn
 {
 TYPE o
 DEFVAL "ON"
 OPTIONS "ON","OFF","AUTO"
 UI_LABEL "Режим торможения"
 }
 PARAM slowdn_min_angle
 {
 TYPE d
 DEFVAL "5.0"
 UI_LABEL "Min угол"
 }
 PARAM modes_slowdn_feed
 {
 TYPE o
 DEFVAL "OFF"
 OPTIONS "ON","OFF"
 UI_LABEL "Режим торможения по подаче"
 }
 PARAM slowdn_max_feed
 {
 TYPE d
 DEFVAL "600.0"
 UI_LABEL "Mаксимальная допустимая подача"
 }
 PARAM slowdn_text
 {
 TYPE s
 TOGGLE Off
 UI_LABEL "Text"
 }

}

#
# Slowdn
#
#=============================================================
proc MOM_slowdn { } {
#=============================================================
global mom_command_status
 ; # Режим торможения по подаче ON/OFF
global mom_modes_slowdn_feed
 ; # Режим торможения ON/OFF/AUTO
global mom_modes_slowdn
 ; # Устанавливаемый угол (константа)-до которого торможение не производиться
global mom_slowdn_min_angle
 ; # максимальная допустимая подача
global mom_slowdn_max_feed

 ; # Константы
global SLOWDN_MIN_ANGLE SLOWDN_MAX_FEED SLOWDN_ACCELERATION

global mom_kin_rapid_feed_rate mom_kin_max_fpm
global mom_warning_info

if {[info exists SLOWDN_MIN_ANGLE]==0} { set SLOWDN_MIN_ANGLE 89.0 ; }
if {[info exists SLOWDN_MAX_FEED]==0} { set SLOWDN_MAX_FEED 600.0 ; }
if {[info exists SLOWDN_ACCELERATION]==0} { set SLOWDN_ACCELERATION 5 ; }

if {[info exists mom_modes_slowdn]==0} { set mom_modes_slowdn "OFF" ; }
if {[info exists mom_slowdn_min_angle]==0} { set mom_slowdn_min_angle -1.0 ; }
if {$mom_slowdn_min_angle==""} { set mom_slowdn_min_angle -1.0 ; }

if {"$mom_modes_slowdn"!="OFF"} {
 if {[EQ_is_le $mom_slowdn_min_angle 0.0 ] || \
      [EQ_is_ge $mom_slowdn_min_angle 180.0 ] } {
   set mom_warning_info "Предупреждение! \[proc MOM_slowdn\] ANGLE=$mom_slowdn_min_angle ! (Режим торможения 'по углу' - отменен)"
   MOM_output_to_listing_device $mom_warning_info ; MOM_catch_warning ;
   set mom_modes_slowdn OFF ; 
   set mom_slowdn_min_angle $SLOWDN_MIN_ANGLE ;
 }
}

if {[info exists mom_modes_slowdn_feed]==0} { set mom_modes_slowdn_feed "OFF" ; }
if {[info exists mom_slowdn_max_feed]==0} { set mom_slowdn_max_feed -1.0 ; }
if {$mom_slowdn_max_feed==""} { set mom_slowdn_max_feed -1.0 ; }

if {"$mom_modes_slowdn_feed"!="OFF"} {
 if {[EQ_is_le $mom_slowdn_max_feed 0.0 ] || \
      [EQ_is_gt $mom_slowdn_max_feed $mom_kin_rapid_feed_rate] || \
       [EQ_is_gt $mom_slowdn_max_feed $mom_kin_max_fpm] } {
    set mom_warning_info "Предупреждение! \[proc MOM_slowdn\] MAX_FEED=$mom_slowdn_max_feed ! (Режим торможения 'по подаче' - отменен)"
    MOM_output_to_listing_device $mom_warning_info ; MOM_catch_warning ;
    set mom_modes_slowdn_feed OFF ; 
    set mom_slowdn_max_feed $SLOWDN_MAX_FEED ;
 }
}

return 0
}

Точно таким же способом, Вы, можете описать и цикл Heidenhain 32:

EVENT tolerance_cycle
{
 UI_LABEL "Задание допуска (CYCLE 32) (для Heid)"
 CATEGORY Mill Drill
 PARAM command_status
 {
 TYPE o
 DEFVAL "Active"
 OPTIONS "Active","Inactive","User Defined"
 UI_LABEL "Status"
 }
 PARAM tolerance_on_off
 {
 TYPE o
 DEFVAL "OFF"
 OPTIONS "OFF","ON"
 UI_LABEL "Tolerance"
 }
}

#=============================================================
proc MOM_tolerance_cycle { } {
#=============================================================
global mom_command_status
global mom_tolerance_on_off

}

#=============================================================
proc PB_CMD_initial_move {} {
# Эта процедура выполняется при первом перемещении в каждой программе.
#=============================================================
 global mom_tolerance_on_off

 if {[info exists mom_tolerance_on_off]==0} { set mom_tolerance_on_off "OFF" ; }

 # Если задана ПП команда выводится цикл задания допуска
 if {$mom_tolerance_on_off == "ON"} {
    MOM_do_template tolerances_1
    MOM_do_template tolerances_2
 }

}

  Или вводить в оборот CYCLE832 от Синумерик:

#===================================#
EVENT ude_cycle832
#===================================#
{
 UI_LABEL "High Speed Settings(cycle832)"
 CATEGORY MILL DRILL
 PARAM udp_c832_setup
 {
 TYPE o
 OPTIONS "FINISH","SEMIFINISH","ROUGH","OFF"
 DEFVAL "FINISH"
 UI_LABEL "Setup"
 }
 PARAM udp_c832_tolerance
 {
 TYPE d
 DEFVAL "0.01"
 UI_LABEL "Допуск"
 TOGGLE OFF
 }
 PARAM udp_c832_transformation
 {
 TYPE o
 OPTIONS "SETUP","TRAFOOF","TRAORI(1)","TRAORI(2)"
 DEFVAL "SETUP"
 UI_LABEL "Трансформация"
 }
 PARAM udp_c832_path_control
 {
 TYPE o
 OPTIONS "SETUP","G642","G641","G64"
 DEFVAL "SETUP"
 UI_LABEL "Управление траекторией"
 }
 PARAM udp_c832_ffw_control
 {
 TYPE o
 OPTIONS "SETUP","FFWOF SOFT","FFWON SOFT","FFWOF BRISK"
 DEFVAL "SETUP"
 UI_LABEL "Предуправление"
 }
 PARAM udp_c832_compression
 {
 TYPE o
 OPTIONS "SETUP","COMPOF","COMPCAD","COMPCURV","B-SPLINE"
 DEFVAL "SETUP"
 UI_LABEL "Компрессия"
 }

}

   Конечно, если технолог опытной, он может вставлять необходимый ему  G-код - UDE командой INSERT:

INSERT/G64

INSERT/CYCLE832(0.01,876543210)

INSERT/G601

INSERT/ CYCL DEF 32.0 TOLERANCE
INSERT/ CYCL DEF 32.1 T0.01

  Для того, чтобы технолог не забывал можно, можно и нужно, создать диалог, который бы активизировался при каждом запуске постпроцессора - спрашивая технолога те или иные динамически характеристики : G-код, ускорения , подачи, .... Но, злоупотреблять этим не стоит.

Ну, вот. Выше я кратко описал способы для введения динамики. Не злоупотребляйте ими. Помните - машина, всегда остается машиной, именно, Вы, человек, принимает решение. Не перегружайте постпроцессор разными "умными" алгоритмами. Старайтесь найти золотую середину.

Copyright © 2001—2009 че