Метод оптимизации подач при объёмной обработке.

 

Вступление.

В последнее время наблюдается интенсивная модернизация старого парка станков с ЧПУ, что выражается в основном в виде замены или доработки устаревших систем ЧПУ типа «Н33» и т.д. При этом значительно возрастают возможности станка в плане гибкости программирования, снятия ограничения на обьём УП, и т.д. Динамические характеристики самого же станка, как правило остаются старыми.

 

При обработке деталей со сложной 3-х мерной поверхностью используется метод обработки так называемым «растром». Для данного метода обработки характерен малый съём материала, что позволяет использовать высокие подачи. В траектории инструмента есть места, в которых происходит резкое изменение направления движения, в результате чего часто происходят сбои приводов, что принуждает технологов к занижению подач и как следствие увеличению машинного времени обработки.

Постановка задачи.

  Необходимо разработать алгоритм автоматической оптимизации готовой управляющей программы с целью использования высоких подач. В работе алгоритма должны учитываться динамические характеристики станка. Алгоритм не должен использовать специфические G функции разгона-торможения конкретных стоек ЧПУ. Оптимизация подачи состоит в определении мест, в которых перепад скорости движения по какой либо из координат превышает допустимый предел, и дальнейшее автоматическое корректирование данных мест.

 

Решение.

 

Станочные константы.

Определимся с константами определяющими динамику станка.

∆Fx_max   максимально возможный перепад скоростей  по координате “X”

∆Fy_max   максимально возможный перепад скоростей  по координате “Y”

∆Fz_max  максимально возможный перепад скоростей  по координате “Z”

Lx     длинна торможения по координате “X”

Ly     длинна торможения по координате “Y”

Lz     длинна торможения по координате “Z”

Изменением данных констант в последствии можно будет гибко настраивать алгоритм под конкретный станок.

 

Определение корректируемых мест УП.

Далее рассмотрим характерное место в управляющей программе, где при высоких подачах будет наблюдаться критический режим работы приводов.

Перепад скоростей зависит от следующих факторов.

 

№п.п.

Фактор

1

F1   Подача в кадре №1

2

F2   Подача в кадре №2

3

A   Угол изменения направления движения

 

Рассчитаем, с какой скоростью работают привода по каждой из координат для двух смежных кадров по следующим формулам.

 

Рассчитаем перепад скоростей по каждой из координат по следующим формулам.

 

Далее если перепад скорости по каждой из осей не превышает заданных констант, берем следующую пару кадров, иначе необходима коррекция подач, в виде добавления кадров разгона-торможения.

 

Корректирование УП.

Корректирование управляющей программы сводится к разбивке кадра с одной подачей,  на несколько, с разными подачами.

 

Последовательность действий видится следующая:

 

1. Определить координату, работающую в самых критических условиях, т.е. координату у которой самый большой перепад скоростей   ∆F и далее вести все расчеты исходя из нее.

2. Определить необходимое количество кадров разгона-торможения Nк,  длинной L

3. Произвести коррекцию управляющей программы.

 

Возможные проблемы.

 

При работе данного алгоритма, может возникнуть ситуация, когда анализируемый кадр будет меньше чем необходимая суммарная длинна кадров разгона-торможения.

 

В данном случае необходимо корректировать предыдущий кадр.

 

 

Возможные улучшения алгоритма.

 

1. Можно находить кадры, лежащие на одной прямой с точностью до дискреты станка и складывать их в один. Этим можно уменьшить объём управляющей программы.

2. Можно находить кадры, содержащие крайне малые перемещения (1-2 дискреты) и суммировать их с предыдущими либо последующими. Этим можно уменьшить вероятность сбоев и рывков.

 

 

 

 

 

Струнов В.В.

Харьков 2006 г.

Харьковское Государственное Авиационное Производственное Предприятие