Управляющие программы и 3D-модели для станков с ЧПУ

Создание управляющей программы (УП) и 3D-модели — это ключевые этапы в процессе изготовления детали на станке с ЧПУ. Этот процесс обеспечивает высокую точность и повторяемость, исключая ошибки, связанные с человеческим фактором.

Создание 3D-модели детали (CAD)

Процесс начинается с разработки 3D-модели детали в системах автоматизированного проектирования (CAD) они же САПР. CAD-программы позволяют инженеру-конструктору создать точную цифровую копию будущей детали, учитывая все её геометрические параметры, допуски и шероховатость поверхностей.
Основные этапы:
Проектирование. Инженер создаёт эскиз детали, используя 2D-инструменты, а затем преобразует его в объёмную модель с помощью функций вытягивания, вращения, выдавливания и т.д.
Детализация. Добавляются элементы, такие как фаски, скругления, отверстия, резьба.
Оценка. Проверяется возможность изготовления детали, её прочность и другие характеристики.
Популярные CAD-программы:

• SolidWorks. Широко используется в машиностроении, известен интуитивно понятным интерфейсом.
• Autodesk Inventor. Ещё один мощный инструмент для 3D-моделирования, часто используемый в промышленности.
• PTC Creo. Используется для сложных проектов и интегрированных решений.
• Компас-3D. Российская разработка, популярная на отечественных предприятиях.

После создания 3D-модели начинается этап разработки управляющей программы (УП). Этот процесс осуществляется в системах автоматизированного производства (CAM). CAM-программа "переводит" геометрические данные 3D-модели в набор команд (G-коды и M-коды), понятных станку с ЧПУ.

Основные этапы

• Импорт модели. 3D-модель, созданная в CAD-программе, импортируется в CAM-систему.
• Настройка заготовки. Определяются размеры и форма исходной заготовки, из которой будет изготавливаться деталь.
• Выбор инструмента и операции. Оператор выбирает инструмент (фрезы, сверла, резцы), режимы резания (скорость вращения, подача) и траекторию его движения. CAM-программа автоматически рассчитывает оптимальную траекторию, избегая столкновений.
• Постпроцессирование. Это финальный этап, на котором CAM-программа генерирует управляющую программу в виде текстового файла с G-кодами (команды движения) и M-кодами (вспомогательные команды, такие как включение шпинделя или подача СОЖ). Формат этого файла зависит от конкретной модели станка и его системы управления (контроллера).

Способы создания управляющей программы:
Ручное программирование. Оператор вручную пишет код, вводя каждую команду. Этот метод используется для простых деталей, где не требуется сложная траектория инструмента.
Автоматизированное программирование (CAM). Это самый распространённый метод. CAM-система автоматически генерирует УП на основе 3D-модели.
Системы диалогового программирования. Некоторые станки имеют встроенные системы, позволяющие создавать простые УП прямо на пульте управления, отвечая на вопросы и вводя параметры.
Популярные CAM-программы:

• Mastercam. Одна из самых популярных и мощных CAM-систем в мире.
• GibbsCAM. Известна своим интуитивно понятным интерфейсом.
• SprutCAM. Российская разработка, часто используемая на предприятиях.
• Fusion 360. Интегрированная CAD/CAM система от Autodesk.

После генерации УП в CAM-системе файл необходимо передать на станок. Это можно сделать несколькими способами:

• Сетевое соединение. Самый современный и надёжный способ. Файл передаётся по локальной сети напрямую в контроллер станка.
• USB-накопитель. Файл записывается на флешку и подключается к станку.Кабельное соединение.
• Старые станки могут использовать кабель (например, RS-232) для передачи данных.

G-коды — это основной язык программирования для станков с ЧПУ. Каждая команда отвечает за определённое действие, например:

• G0 - быстрый холостой ход;
• G1 - рабочая подача;
• M3 - включение шпинделя;
• M5 - выключение шпинделя;