STEP-NC Vad, hur och varf

Document Sample
STEP-NC Vad, hur och varf Powered By Docstoc
					STEP-NC
Vad, hur och varför?

   Magnus Lundgren
    Mikael Hedlind




                       1
                     Vad är det vi ska tala om?

                  • Beredning, process- och operationsnivå
                  • NC-Programmering
                    – ISO 6983
                  • Features
                  • STEP-NC
                    – ISO 14649, ISO 10303-238
                    – Demonstration STEP-NC Explorer
                    – Vad har gjorts hittills och vad är på gång
                  • Diskussion?

Magnus Lundgren
                                      STEP-NC                      2
                  Beredning, vad görs?




                                   •   Granska underlag
                                   •   Bestäm ämne
                                   •   Bestäm uppspänning
                                   •   Bestäm kontrollmetoder
                                   •   Bestäm operationsföljd
                                   •   Ta fram NC-program
                                   •   Upprätta instruktioner
                                   •   Verifiera process

Magnus Lundgren
                         STEP-NC                          3
                                 Processberedning
                                Processpecifika
                  Balansering   Arbetsinstruktioner

                                                         Processplan




                                                              Resurser




CAD
                                                (CAPP)

Magnus Lundgren
                                               STEP-NC                   4
                    Operationsberedning
                                                          NC-program (ISO 6983)
                   Operationsspecifika                       N10 G0 G90 G54 X0 Y0 S3000 M3
                                                             N20 G43 Z25. H1 M8
                   Arbetsinstruktioner                       N30 Z2
                                                             N40 G1 Z-4. F300
                                                             N50 G41 Y6. D1
                                                             N60 G3 J-6.
                                                             N70 G1 G40 Y0
                                                             N80 G0 Z25.
                  Processplan




                           •    Toleranser?
                           •    Features?
                           •    Processer?
CAD                        •
                           •
                                Fixturer?
                                Verktyg?
                                                Postprocessning
                                                                  Återkoppling,
                                          CAM                     uppdateringar

                                                      ?
Magnus Lundgren
                                      STEP-NC                                                5
                  Operationsberedning (CAM)


                   1. Importera modell




                   2. Definiera geometri




                   3. Definiera verktyg




Magnus Lundgren
                                 STEP-NC      6
                  Operationsberedning (CAM)


                   4. Definiera operationer




                   5. Definiera operationsdata




                   6. Generera verktygsbana




Magnus Lundgren
                                 STEP-NC         7
                  Operationsberedning (CAM)


                  7. Simulera operationer




                  8. Postprocessa operationer




                  9. Bearbeta i NC-maskin




Magnus Lundgren
                                 STEP-NC        8
                                      Postprocessor

                                                 Post-            NC-fil
                                CL-fil
                                               processor


                  Postprocessor                              NC-kod
                  M9                                         M9
                  G91 G28 Z0                                 G91 G28 Z0
                  G28 X0 Y0                                  G28 X0 Y0
                  M5                                         M5
                  T[Tool] M6                                 T1 M6
                  G17 G40 G80                                G17 G40 G80
                  G90 G[Work] X[H] Y[V] M[Direct] S[Speed]   G90 G54 X10Y10 M3 S5000
                  G43 Z[D] H[Lcomp]M[Cool]                   G43 Z25 H1 M8


                                   Översätter CL-filen till NC-kod

Magnus Lundgren
                                               STEP-NC                                 9
                                     NC-program
                  • Varför inte ett enkelt exempel
                     N10 G0 G90 G54 X0 Y0 S3000 M3
                     N20 G43 Z25. H1 M8
                                                     Z
                     N30 Z2
                     N40 G1 Z-4. F300                    X
                                              Y
                     N50 G41 Y6. D1
                     N60 G3 J-6.
                     N70 G1 G40 Y0
                     N80 G0 Z25.




Magnus Lundgren
                                          STEP-NC            10
                    ;======================================================
                    ;FUNKTION : AUTOMATIK-CYCLE PARTPROGRAM        CHANNEL 1
                    ;======================================================
                    ;CUSTOMER : SCANIA - SOEDERTAELJE
                    ;PROJEKT : GM4123/01
                                                         NC-program
                  • ;STATION :: 26.04.06en erfaren programmerare är det mycket svårt
                      Även för / GS
                    ;CREATE
                      att få en tydlig bild av vad som görs i ett NC-program.
                    ;VERSION : 01
                    ;CHANGE :
                  • ;TYPE : CYLINDERHEAD det en stor risk att man vid eventuell
                      Dessutom är
                      ändring också inför fel i programmen
                    ;ZG-NR : 1519412
                    ;------------------------------
                    N10 DEF REAL INT_SPTNR1, INT_SPTNR2
                    N20 DEF STRING[100] SPINDEL_WZ1, SPINDEL_WZ2
                    N30 DBR_CONTROL_TOL_L1=0.5 DBR_CONTROL_TOL_R=0.5
                    N40 HOME_PROG="OP010_HOME"
                    N50 IF O_PROG_READY==1 GOTOF PROGRAMMOK
                    N60 R22=0
                    N70 ZERO_OFFSET ; LOAD ZERO OFFSETS
                    ; ====== PROGRAM JUMP IN ======
                    N80 R21=1
                    N90 IF LAST_TOOL==439778
                                       N100 T1="VR-439778"
                                       N110 T2="VR-439778"
                                       N120 GOTOF T_439778
                                       N130 ENDIF
                    N140 IF LAST_TOOL==439779
                                       N150 T1="VR-439779"



Magnus Lundgren
                                                             STEP-NC                   11
                                     NC-program
                  •   ISO 6983 ”Vanlig” G och M -kodsprogrammering i CNC
                  •   Beskriver syntax men ej semantik
                  •   Ingen fortsatt utveckling sedan tidigt 80-tal
                  •   Trots "standard " finns det mer än 4500 olika
                      varianter/dialekter av ISO 6983.




Magnus Lundgren
                                          STEP-NC                          12
                                      NC-program
                  • ISO 6983 är ett “lågnivå”-språk som beskriver ”hur”
                     – Flytta verktyget till denna punkt och sen till denna
                       punkt, och till denna punkt osv. för miljoner av
                       kommandon .
                  • Verktygsrörelsen är implicit uttryckt genom
                    maskinaxlarnas rörelse och maskinberoende.




                  • M-koder används för maskinfunktioner som t.ex.
                    verktygsväxling (M6), kylvätska på/av (M8/M9) etc.

Magnus Lundgren
                                            STEP-NC                           13
                        CAM  NC

                  ISO 6983




                                       ISO 6983




Magnus Lundgren
                             STEP-NC              14
                  CAM  NC vs NC  CAM

                                           • 3 krm salt
                  ?                        • 1 tsk honung
                                           • 2 vitlöksklyftor
                                           • 1 gul lök
                                           • 1 kg högrev




                          Att försöka förstå en process och dess
                          data genom att läsa och tolka dess
                          tillhörande NC-program (ISO 6983)
                          är lite som att försöka fastställa receptet
                          genom att smaka på den färdiga rätten.




Magnus Lundgren
                         STEP-NC                                        15
                  En kort rekapitulering


                                ?


                  •   Vad ska bort…
                  •   Från vad…
                  •   I vilken ordning…
                  •   Med vad och…
                  •   Hur?


Magnus Lundgren
                              STEP-NC      16
                       Features, ett centralt begrepp
                  Vad är Features”?
                  • Typiska och vanligt förekommande bearbetningsobjekt
                    som t.ex. hål, fas, spår, ficka m.m. för 2 ½ D
                    bearbetning (prismatiska objekt).
                  Varför Features”?
                  • Gör det möjligt att automatisera visst berednings-
                    arbete och därigenom reducera den tid det tar att ta
                    fram NC-program.
                  • Bättre ”process” kvalitet genom att man kan reducera
                    antalet misstag vid beredning av enkla operationer och
                    frigöra beredaren för mer avancerade uppgifter.
                  • Möjliggör standardisering av vanliga och
                    återkommande bearbetningsprocesser och val av
                    verktyg för dessa.

Magnus Lundgren
                                          STEP-NC                            17
                  Features, ett centralt begrepp




                     Beredare tänker i Features

Magnus Lundgren
                                STEP-NC            18
                           ISO 14649 och ISO 10303-238

                  • STEP-NC syftar både till ISO 14649 och ISO 10303-238
                  • Båda ISO 14649 och ISO 10303-238 är internationella
                    standarder för styrning av NC-maskiner
                  • ISO 14649 har utvecklats inom ISO TC184 WC1 och
                    erhöll IS-status 2003
                  • ISO 14649 har sitt ursprung från ett europeiskt projekt
                    som påbörjades 1994 (OPTIMAL)
                  • ISO 14649 är inte objektorienterat, däremot strukturerat
                    på ett objektorienterat sätt med en väl definierad
                    informations-/datamodell I botten
                  • ISO 14649 utvecklades egentligen inte primärt att bli en
                    STEP-standard men man valde att använda EXPRESS,
                    det språk som används inom STEP, då man utvecklade
                    ISO 14649


Magnus Lundgren
                                           STEP-NC                             19
                            ISO 14649 and AP-238
                  • ISO 10303-238 eller AP-238 är ett s.k. Applikations
                    Protokoll (AP) inom STEP
                  • AP-238 har utvecklats inom ISO TC184 WC3 och
                    erhöll IS-status 2006
                  • AP-238 har sitt ursprung i ett amerikanskt projekt
                    som påbörjades 1999 (SUPERMODEL)
                  • AP-238 är en Application Interpreted model (AIM) av
                    ISO 14649 som i sin tur är Application Reference
                    Model (ARM) för AP-238
                  • AP-238 har av ISO 14649 förespråkare kritiserats för
                    att vara för komplext och mycket svårtolkat
                    (oläsbart) för människor.
                  • I STEP sammanhang är ett AP = AIM och
                    konstruerat genom s.k.”mappning” mot ett ARM
                    med hjälp av integrated resources (IR)

Magnus Lundgren
                                      STEP-NC                              20
                                                                   STEP-NC
                  • STEP-NC beskriver såväl “vad” som “hur”?
                     – Gör denna geometri utifrån detta ämne…
                     – genom att ta bort dessa ”features”…
                     – i den här ordningen…
                     – och med verktyg som uppfyller dessa krav.
                        Geometry                 Workpiece                         Workplan




                        Geometry              Machining feature                  Workingstep




                                      Hole                                    Machining operation



                                   Planar face                    Drilling                             Tool



                                     Pocket                       Milling                           Technology



                                                                  Turning                            Strategy



                                                                                                     Toolpath


Magnus Lundgren
                                                                             STEP-NC                             21
                                        STEP-NC
                  • Kärnan i ett STEP-NC program
                     – Workplans som innehåller och beskriver ordningsföljd
                        för en sekvens av…
                     – Workingsteps som knyter samman en bearbetnings-
                        operation med en viss feature på detaljen.
                     – Varje bearbetningsoperation (Operation) beskriver vad
                        som skall göras, vilken strategi och vilka parameter
                        data som skall användas.
                  • Ett STEP-NC program har helt andra möjligheter att
                    koppla samman geometri och teknologi i ett specifikt
                    sammanhang än vad traditionella ISO 6983 program
                    kan erbjuda.
                  • STEP-NC möjliggör också för ”intelligenta” styrsystem
                    att själva bestämma bästa verktygsrörelse för standard
                    features.

Magnus Lundgren
                                           STEP-NC                             22
                              Basic of a STEP-NC program
                                   executable

                                                                     Program steps that do not
                  program         workingstep        nc function      move any machine axes
                  structure                                           (display message, etc.)

                                             machining workingstep
                                                                     Program steps that move
                                             rapid movement
                                                                        the machine axes
                                             touch probing


                              workplan

                              parallel                               Control flow for the
                                                                     machining program
                              if_statement

                              while_statement

                                                                      (source: STEP Tools)

Magnus Lundgren
                                                  STEP-NC                                    23
                                Basics of STEP-NC

                  • Project
                     – Starting place, defines setup and main workplan
                  • Executables
                     – Describes control flow and sequencing.
                     – Workingstep associates an operation and a feature.
                     – Technology independent
                  • Operations
                     – Describes what a workingstep does to a feature —
                       plane mill, center drill, etc.
                     – The basis for all technology-specific extensions.
                     – Specifies details like
                         • spindle, feedrate and other technology parameters
                         • coolant & other machine functions
                         • plunge strategies, tool paths, etc.   (source: STEP Tools)

Magnus Lundgren
                                         STEP-NC                                    24
                      Application Activity Model (AAM)

                  • Syftet med AAM är att beskriva aktiviteter
                    processer och informationsflöde inom den s.k.
                    applikationsdomänen.
                  • AAM är beskrivna med hjälp av IDEF0




                   (source: ISO 14649)

Magnus Lundgren
                                         STEP-NC                    25
                  ISO 14649 Application Activity Model




                                            (source: ISO 14649)


Magnus Lundgren
                                 STEP-NC                          26
                    Application Reference Model (ARM)

                  • ARM definierar typ av information och relationer
                    mellan information inom den specifika
                    applikationsdomän som ARM beskriver.
                  • ARM beskriver också krav, struktur och
                    begränsningar för denna information.
                  • ARM är vanligtvis, men inte nödvändigtvis
                    beskrivna i EXPRESS-språket




Magnus Lundgren
                                      STEP-NC                          27
                    ISO 14649 Activity Reference Model




                  The planar face is used to describe machining of the outer face of
                  a workpiece. The geometry of the planar face is given through the
                  boundary and the depth (defined by the supertype). The depth
                  denotes the bottom of the material that needs to be taken away
                  from the workpiece to reach the final shape of the feature. The
                  elementary surface describing the depth can be inclined or
                  orthogonal to the feature’s local z-axis. The planar face may also
                                                                    be done.
                  have one or more bosses where no cutting will (source: ISO 14649)

Magnus Lundgren
                                            STEP-NC                                    28
                        ISO 14649 Activity Reference Model
                                               face_boundary: The complete or partial outside
                                               final shape of the workpiece after the planar cut has
                                               been applied.

            course_of_travel: A straight line with magnitude and direction.




                           removal_boundary: A line with direction and magnitude that
                                                                   (source: ISO 14649)
                           when swept along a path defines the area on a workpiece for
                           volume removal.
Magnus Lundgren
                                                  STEP-NC                                       29
                            ISO 14649 and AP238

                  • ISO 14649 currently consist of 8 different parts
                      – Part 1, Overview and fundamental principles
                      – Part 10, General process data
                      – Part 11, Process data for milling
                      – Part 12, Process data for turning
                      – Part 13, Process data for wire-EDM
                      – Part 14, Process data for sink-EDM
                      – Part 111, Tools for milling
                      – Part 121, Tools for turning
                  • ISO 14649 is also proposed to be extended with
                      – Part 16, Data model for inspection
                      – Part ? Data model for robotics


Magnus Lundgren
                                       STEP-NC                         30
                                 A STEP-NC Example




                  1.   Face milling top
                  2.   Drill hole 22
                  3.   Ream hole 22
                  4.   Rough pocket milling
                  5.   Finish pocket milling

Magnus Lundgren
                                               STEP-NC   31
                                      A STEP-NC Example

                  ISO-10303-21;
                  HEADER;
                       FILE_DESCRIPTION(('EXAMPLE 1'),'1');
                       FILE_NAME('EXAMPLE1.STP','2004-5-4T15-32-8',('AUTHOR'),(''),'WZL ISO10303-PART21
                       PARSER
                       PACKAGE','','');
                       FILE_SCHEMA((('MACHINING_SCHEMA',' MILLING_SCHEMA',' MILLING_TOOL_SCHEMA'));
                  ENDSEC;
                  DATA;
                       #1=CARTESIAN_POINT('SECPLANE1: LOCATION
                       ',(0.0000000000,0.0000000000,30.0000000000));
                       #2=DIRECTION(' AXIS ',(0.0000000000,0.0000000000,1.0000000000));
                       #3=DIRECTION(' REF_DIRECTION',(1.0000000000,0.0000000000,0.0000000000));
                       …..
                       …..                                        Face milling top Rough 22
                                                                                     22
                                                                          Drill hole Finish pocket milling
                                                                                Ream hole
                       …..
                       #108=WORKPLAN('MAIN WORKPLAN',(#44,#64,#65,#93,#94),$,#107,$);
                       #109=PROJECT('EXECUTE EXAMPLE1',#108,(#18),$,$,$);
                  ENDSEC;
                  END-ISO-10303-21;




Magnus Lundgren
                                                       STEP-NC                                               32
                       AP-238 and Conformance Classes


                  • Conformance Class for tool path programming CC 1
                    Description of machining programs containing a single sequence of
                    operations, each of which is described using the machine-
                    independent path of the tool center point, using a simplified set of
                    curves types, as well as tool requirements, management information
                    about the program, and all technology-specific process parameters.
                  • Conformance Class for closed-loop programming CC 2
                    Extends the previous conformance class to support the description of
                    machining programs with the full range of toolpath specifications as
                    well as full shape information for the workpiece, rawpiece and
                    restricted areas on the setup.

                                                               (source: ISO 10303-238)




Magnus Lundgren
                                             STEP-NC                                     33
                       AP-238 and Conformance Classes


                  • Conformance Class for feature-based programming CC 3
                    This conformance class extends the previous conformance class to
                    support the description of machining programs using the full range of
                    executable constructs and manufacturing process features defined
                    by implicit parameters.
                  • Conformance Class for generative programming CC 4
                    This conformance class extends the previous conformance class to
                    support the description of geometric dimension and tolerance
                    information sufficient to compute optimal speeds and feeds,
                    manufacturing features appearing on the final product shape, and
                    features with linkage to explicit geometry.

                                                               (source: ISO 10303-238)




Magnus Lundgren
                                             STEP-NC                                     34
                  Kort demonstration




Magnus Lundgren
                        STEP-NC        35
                                         STEP-NC



                                         AP240   Process plan
                  CAPP
                    Machining Features

                          AP224
                                                      NC Program

                                                       AP238
                          AP203
                         Geometry
                                         CAM


Magnus Lundgren
                                           STEP-NC                 36
                                   STEP-NC
                  Orlando 2005
                  5-axlig bearbetning, fyra olika beredningssystem,
                  två olika styrsystem konfigurerade för två olika
                  slags utförande av maskin och ett och samma
                  NC-program (STEP-NC) för båda styrsystemen.




                                    AP-238




Magnus Lundgren
                                     STEP-NC                          37
                                         STEP-NC
                                      Ibusuki, juli 2007

                               MER            MER             MER - 14649


                  MER-AP203          AP-224          AP-240                 CNC

                              SCRA            SCRA        STEP - AP-238



           AP-203 delivery by March 28   Tool recommendations
           AP-224 delivery by May 1st
           ISO 13399 + recommendations
           AP-240 delivery by May 15th
           AP-238 delivery by June 1st
           CNC-simulation by June 15th


Magnus Lundgren
                                              STEP-NC                             38
                                                   STEP-NC
                  MER & Sandvik               Ibusuki, juli 2007

                      Resources
                  (cutting tool size)                      Position tolerance for the hole
                                                           Diameter size tolerance for the hole
                                                           Dimension tolerance (two planes)

                                      APT-CL
                                 ”Fish head part”
                                                              AP-238          CNC with probe
                      AIRBUS                        STEP
                                                                               (Renishaw)
                                    AP-203 e2
                                  Fish head part

         April 15th Machine tool selection
         May 1st NIST Feedback to Airbus and Tool request to Sandvik
         May 15th Airbus select dimensions and positions to be measured, Tolerance data
         APT-CL to STEP Tools
         June 1st AP-238 to NIST and Japan
         June 15th Machine and measure part
         June 30th Video for demonstration
Magnus Lundgren
                                                      STEP-NC                                     39
                      CAM  NC ?

                  STEP-NC




                                      STEP-NC




Magnus Lundgren
                            STEP-NC             40

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:16
posted:6/24/2012
language:Swedish
pages:40