Постпроцессоры станков с ЧПУ

Продолжаем публикацию выдержек из книги Ловыгина А.А., Васильева А.В. и Кривцова С.Ю.: сегодня информация о постпроцессорах для станков с ЧПУ и способах передачи управляющей программы на станок.

Постпроцессор - программа, которая преобразует файл траектории движения инструмента и технологических команд (промежуточный файл), сформированный CAD/CAM системой, в файл УП в соответствии с требованиями конкретного комплекса “станок - СЧПУ”. В ряде отечественных систем постпроцессоры называются паспортами.

Для того чтобы абстрагироваться от большого разнообразия станков, систем ЧПУ и языков программирования обработки, САМ система генерирует промежуточный файл, содержащий информацию о траектории, угле поворота инструмента (в случае многокоординатной обработки) и обобщенные команды управления станком Обычно этот промежуточный файл называется CL-файлом (Cutter Location) или CLDATA-файлом.

Далее в работу вступает постпроцессор. Он преобразует этот промежуточный файл в программу обработки в строгом соответствии с форматом программирования конкретного станка с ЧПУ.

Такая технология позволяет программисту во время проектирования обработки в CAD/CAM системе не задумываться о том, на какой конкретно станок попадет УП и каков будет ее формат. Ему необходимо лишь выбрать постпроцессор, соответствующий определенному станку с ЧПУ. и тот возьмет на себя всю работу по созданию программы обработки определенного формата.

Откуда же взялась идея постпроцессирования, и почему до сих пор в этой области существуют проблемы? По идее, разработчики станков и систем ЧПУ должны соблюдать стандарты Ассоциации электронной промышленности (EIA) и Международной организации стандартизации (ISO). То есть одинаковые G коды на разных станках с ЧПУ должны выполнять одну и ту же функцию. В принципе эти стандарты соблюдаются, но только для основных команд станка, например, для включения СОЖ, линейной и круговой интерполяции.

Если же дело доходит до других команд, постоянных циклов и специальных функций, то приверженность определенному стандарту практически отсутствует. Это приводит к невозможности правильного исполнения одной и той же УП на разных станках с ЧПУ. К этой проблеме прибавляется другая - постоянная “гонка” производителей оборудования с ЧПУ. В условиях жесткой конкуренции станкостроительные компании создают все более сложные станки, а разработчики систем ЧПУ придумывают новые циклы и функции. В результате, серьезные отличия в формате УП могут быть замечены даже у станков одной фирмы, но разных моделей.

Когда появились первые САМ системы, то для работы с конкретным станком с ЧПУ разрабатывался индивидуальный постпроцессор, который представлял собой исполняемый файл. Индивидуальный постпроцессор мог быть создан только опытным программистом (именно программистом, а не технологом-программистом), путем длительного общения со станочником для выяснения всех нюансов работы с определенным станком. После этого проходили испытания и доводка индивидуального постпроцессора “до ума”. В результате постпроцессор выполнял свои функции, но процесс его создания был очень долгим, мучительным и дорогим. Изменения в таком постпроцессоре мог сделать только сам автор-разработчик.

В 70-х - 80-х годах прошлого века наблюдался значительный подъем автоматизированного машиностроения Как грибы после дождя стали появляться новые станки с различными системами ЧПУ. Возник огромный спрос на технологическое программное обеспечение и CAD/CAM системы.

Программисты просто не успевали разрабатывать новые индивидуальные постпроцессоры, что подтолкнуло их к автоматизации собственного труда. Появилась идея создания обобщенных постпроцессоров для разных станков с одинаковой системой ЧПУ. В этом был смысл - при работе с системой ЧПУ одной фирмы даже на разных станках отличия в УП будут минимальными, значит и изменения, которые нужно внести в исполняемый файл то же будут незначительными.

Классический постпроцессор, находящийся на службе современной CAD/CAM системы состоит из нескольких файлов. Во-первых, это исполняемый файл - программа. Исполняемый файл занимается преобразованием данных промежуточного CL-файла в кадры УП. Преобразование осуществляется по некоторым правилам, отличным для разных станков и систем ЧПУ Эти правила или алгоритмы преобразования находятся во втором файле - текстовом.

Текстовый файл написан на специальном макроязыке, который может быть изменен в случае необходимости самим технологом- программистом в любом текстовом редакторе. Вносить какие-либо изменения в исполняемый файл не требуется. Как правило, с CAD/CAM системой поставляется набор таких текстовых файлов, которые описывают правила для преобразования промежуточных файлов в программу обработки для нескольких десятков различных станков и систем ЧПУ. В данном случае постпроцессором можно смело называть именно текстовый файл. Исполняемый же файл является модулем САМ системы и работает незаметно для пользователя. В некоторых САМ системах присутствует и третий файл необходимый для постпроцессирования. Этот файл так же является текстовым. Он предназначен для ввода дополнительных условий и передачи специальной информации в управляющую программу.

К сожалению, разработчики CAD/CAM систем не придерживаются единого стандарта для формирования промежуточных CL-файлов. В результате, текстовый файл с описанием алгоритмов преобразования (постпроцессор) одной САМ системы будет абсолютно бесполезен для использования внутри другой САМ системы. Для разработки даже такого текстового пост¬процессора “с нуля” необходимы глубокие знания самой системы и принципов преобразования исходных данных. Поэтому пользователю предоставляют набор базовых постпроцессоров с редактируемыми переменными. Работая с этими переменными, пользователь может самостоятельно настроить пост¬процессор для имеющегося станка.

Сегодня наиболее эффективным и простым решением проблем постпроцессирования на предприятии является использование универсального постпроцессора. Универсальные постпроцессоры, позволяют работать со многими известными CAD/CAM системами и одновременно не зависеть от них. Дело в том, что в отличие от классических постпроцессоров, которые работают с промежуточным файлом только “родной” системы, универсальные постпроцессоры способны “перерабатывать” CL-файлы разных САМ систем. Прибавьте сюда продвинутый интуитивно-понятный графический интерфейс, позволяющий строить наглядную кинематическую схему станка и задавать типовые параметры системы ЧПУ, и вы получите мощное и универсальное средство для решения проблем совместимости любого оборудования с любой CAD/CAM системой.

Как оценить результаты работы постпроцессора? Очень просто. Если полученная программа не требует ручной правки и доводки, значит, пост¬процессор работает правильно. Это главный принцип. Хороший постпроцессор способен сформировать УП с учетом максимальных возможностей станка с ЧПУ и CAD/CAM системы и должен грамотно работать с постоянными циклами. К примеру, если система ЧПУ станка поддерживает винтовую интерполяцию, то желательно, чтобы постпроцессор не заменял ее множеством линейных перемещений. Естественно, что программа обработки не должна содержать лишних кодов и координат.

Как передать программу на станок с ЧПУ

Итак, программа обработки готова. После постпроцессирования CAD/CAM система открывает файл УП в специальном редакторе или в стандартном “Блокноте” операционной системы Windows. Многие системы поставляются со специальными редакторами УП, которые являются простым и удобным инструментом для правки и передачи программ на станок.

В большинстве случаев связь осуществляется в соответствии со стандартом RS-232. При этом COM-порт персонального компьютера соединяется кабелем со специальным разъемом на корпусе станка или панели УЧПУ. Для передачи данных необходимо, чтобы УЧПУ станка и коммуникационная программа были синхронизированы. Это достигается соответствующей настройкой параметров СЧПУ и коммуникационной программы. Например, если значение для стоповых битов (stop bits) системы ЧПУ станка равно двум, то такое же значение должно находится и в соответствующем параметре коммуникационной программы.

После настройки основных параметров УП можно передать на станок. Вам придется переключить систему ЧПУ станка в режим приема/передачи данных, нажать на панели УЧПУ клавишу “Прием данных”, а в коммуникационной программе выбрать пункт меню “Передать”. Для передачи данных со станка на ПК нужно действовать наоборот. Сначала переключаем СЧПУ станка в режим приема/передачи данных, затем в коммуникационной программе выбираем пункт меню “Принять” и нажимает клавишу на панели УЧПУ станка “Передать данные”. Внимательно читайте документацию к станку - в ней вы обязательно найдете информацию о настраиваемых параметрах для приема и передачи данных, а так же последовательность действий при работе с внешними устройствами хранения информации.

Для передачи УП, размер которых превышает размер свободной памяти СЧПУ, используется режим DNC. В этом режиме программа обработки не записывается в память системы ЧПУ, а выполняется прямо с компьютера. Система ЧПУ имеет (или создает в памяти) специальный программный буфер, в который приходит часть программы. Как только этот буфер заполняется, система посылает сигнал на компьютер, чтобы тот прекратил передавать данные. В это время СЧПУ станка выполняет кадры УП, находящиеся в буфере. Когда буфер освобождается, система ЧПУ посылает новый сигнал на ПК, который разрешает дальнейшую передачу данных. Этот процесс продолжается до полного выполнения УП. Для работы в режиме DNC необходимо, чтобы СЧПУ станка было соответствующим образом подготовлено производителем, а на персональном компьютере находилась коммуникационная программа с поддержкой этого режима.

Наиболее продвинутые системы позволяют передавать данные по локальной сети, а не по RS-232. В этом случае пользователь прямо с ПК может “видеть” содержимое памяти станка. А прием и передача данных осуществляется привычным для Windows способом - перетаскиванием файлов из одной папки в другую, что очень удобно.

Рассмотренный способ передачи данных не является единственным. Многие отечественные предприятия до сих пор используют перфораторы в качестве основного прибора для загрузки программ обработки. Некоторые станки с ЧПУ снабжены встроенным дисководом или умеют читать информацию с флэш-карт.