STEP-NC — это язык управления станками , который расширяет стандарты ISO 10303 STEP моделью обработки в ISO 14649, [1] добавляя данные геометрических размеров и допусков для проверки, а также модель STEP PDM для интеграции в более широкое предприятие. Общий результат стандартизирован как ISO 10303-238 [2] (также известный как AP238).
STEP-NC был разработан для замены G-кодов ISO 6983/RS274D современным ассоциативным протоколом связи , который соединяет данные процесса с числовым программным управлением (ЧПУ) с описанием обрабатываемой детали.
Программа STEP-NC может использовать весь спектр геометрических конструкций [3] из стандарта STEP для передачи в ЧПУ аппаратно-независимых траекторий инструмента. Он может предоставлять ЧПУ рабочие описания CAM и геометрию STEP CAD , поэтому формы заготовок, заготовок, приспособлений и режущих инструментов можно визуализировать и анализировать в контексте траекторий инструмента. Информация STEP GD&T также может быть добавлена для обеспечения измерения качества в системе управления, а также могут быть добавлены независимые от CAM функции удаления объема [4] для облегчения регенерации и модификации траекторий инструмента до или во время обработки для производства с замкнутым контуром.
Ввод в ЧПУ на языке управления G-кодом ISO 6983/RS274D часто зависит от станка и ограничивается командами движения оси. Станку предоставляется мало или вообще не предоставляется информация о желаемом результате обработки.
STEP-NC позволяет отправлять дополнительную информацию о процессе обработки в систему управления станком и добавляет новую информацию об обрабатываемом изделии. [5] «Интеллектуальные данные для интеллектуальной обработки» [6] позволяют использовать следующие приложения:
STEP-NC может передавать полное описание процесса обработки в систему управления станком или между производственными программными приложениями. Информацию, обрабатываемую STEP-NC, можно разделить на следующие общие категории. Стандарт обрабатывает параметры, специфичные для технологии фрезерования и токарной обработки , а также расширения для других разрабатываемых технологий (см. Будущие работы).
STEP-NC может обмениваться явными описаниями траекторий инструмента, которые используются сегодня, и добавлять геометрию деталей, заготовок и приспособлений, описание инструментов, геометрические размеры и допуски, а также информацию PDM. Файл STEP-NC трудно редактировать вручную, поскольку он содержит описания геометрии, но для больших программ размер файла может быть меньше, поскольку STEP-NC использует сжатый формат XML вместо кодов ASCII.
STEP-NC — не первая попытка предоставить ЧПУ более качественную информацию. Базовый язык управления EIA 494 (BCL) [13] определил язык управления, который был переносимым и имел траектории движения инструмента, независимые от геометрии станка, но не содержал никакой другой информации о модели продукта, найденной в STEP-NC. [14]
Ядром STEP-NC является модель ISO 14649 для управления ЧПУ, разработанная европейскими проектами ESPRIT и IMS [15]. Проекты STEP-NC, начатые в 1999 году. Их возглавляла компания Siemens при участии RWTH Ахенского университета и Штутгартского университета в Германии. Komatsu и FANUC в Японии, Heidenhain в Швейцарии и Университет науки и технологий Пхохан в Корее. [16] Модели для управления фрезерными [11] и токарных станками с ЧПУ [12] были опубликованы в 2005 году, а также существуют эскизные модели для электроэрозионной обработки и контурной резки.
Интеграция модели ЧПУ в STEP [17] для получения стандарта ISO 10303-238 была осуществлена в США в рамках проекта NIST ATP «Интеллектуальное управление производством на основе модели», возглавляемого STEP Tools, Inc. с советом по промышленному обзору (IRB). в состав которого входят компании из списка Fortune 500, разработчики программного обеспечения CAD и CAM, производители станков, мастерские и отраслевые эксперты. [18] STEP-NC AP238 был опубликован в 2007 году. [2]
В 2005 году рабочая группа OMAC STEP-NC организовала форум по тестированию AP238 в Орландо, чтобы продемонстрировать 5-осевые детали, обработанные с использованием независимых от станка траекторий AP238 CC1. Четыре системы CAD/CAM создали программы обработки AP238 для фрезерования 5-осевой тестовой детали (круг/ромб/квадрат NAS 979 с перевернутым конусом NAS 979 в центре). Каждый запуск выполняется на паре ЧПУ, настроенных на совершенно разные геометрии станков (наклон инструмента AB и наклон стола BC). [19] Кроме того, компания Boeing вырезала детали на различных станках на своем заводе в Талсе и на станке в НИСТ в Гейтерсбурге. [20]
В июне 2006 года компания Airbus провела живую демонстрацию 5-осевой обработки STEP-NC в Лаборатории механического машинного искусства Университета Поля Сабатье в Тулузе. [21] Дальнейшие демонстрации обработки и измерений были проведены в Ибусуки, Япония, в 2007 году. [22]
10–12 марта 2008 г. производственная группа STEP (ISO TC184 SC4 WG3 T24) встретилась в Сандвикене и Стокгольме, Швеция, чтобы продемонстрировать использование STEP-NC для оптимизации подачи и скорости, высокоскоростной обработки, компенсации инструмента с учетом допусков и прослеживаемость. Среди участников демонстраций были Airbus/Univ. Бордо, Boeing, Eurostep, Королевский технологический институт KTH, NIST, Sandvik Coromant , Scania, STEP Tools и Univ. из Виго. [23]
1–2 октября 2008 г. производственная группа STEP встретилась в Центре передовых технологий Коннектикута в Хартфорде, штат Коннектикут, чтобы продемонстрировать обработку с обратной связью , оптимизацию подачи и измерения с использованием STEP-NC. Изюминкой встречи стала 5-осевая обработка титанового рабочего колеса в реальном времени. В демонстрации обработки и других мероприятиях приняли участие компании Boeing, Центр передовых технологий Коннектикута, Concepts NRec, DMG, Королевский технологический институт KTH, Mitutoyo, NIST, Sandvik Coromant, Scania, Siemens и STEP Tools. [24]
Эти и другие участники продолжают проводить международные мероприятия по внедрению и тестированию STEP-NC примерно раз в шесть месяцев. Демонстрации в 2009 году были сосредоточены на обработке детали пресс-формы на нескольких площадках по одним и тем же данным AP238, включая одну деталь, обработанную с помощью системы управления STEP-NC, разработанной FANUC. На встрече в Сиэтле детали были измерены на точность с помощью датчика КИМ и лазерного сканера. [25]
В первой половине 2010 года деятельность по тестированию была сосредоточена на управлении износом инструмента и обработке детали на нескольких установах с несколькими альтернативными планами обработки для 3-, 4- и 5-осевой обработки. Новой деталью для испытаний стала коробка передач, которую необходимо было обработать со всех шести сторон. Износ инструмента и последующие нагрузки на станок были спрогнозированы на основе данных STEP-NC и проверены с помощью динамометра . [26] Во второй половине 2010 года форум по тестированию применил STEP-NC для настройки компенсации с помощью измерения на станке опорных точек деталей и приспособлений с использованием портативного измерительного устройства FaroArm. [27]
В 2012 году испытания были сосредоточены на расчетах точности станков, кульминацией которых стала демонстрация в июне в производственных лабораториях KTH в Стокгольме. В ходе испытаний была фрезерована кованая заготовка для зубчатого колеса на более старом станке Mazak VQC 20. Данные о точности станка были объединены с информацией о зацеплении инструмента из STEP-NC для прогнозирования отклонений, которые были проверены на основе реальных результатов обработки. [28]
В 2014 году обмен данными CAM с использованием STEP-NC был продемонстрирован на выставке IMTS 2014 с ежедневными демонстрациями обработки, организованными Okuma. Базовый процесс обработки детали пресс-формы был разработан компанией Boeing, а затем отправлен в Sandvik и ISCAR для оптимизации, в результате чего было создано описание STEP-NC, содержащее все три варианта процесса. Вся обработка титана выполнялась с использованием ряда программ CAM, все результаты фиксировались в формате STEP-NC. [29] [30]
На выставке IMTS 2018 команда, состоящая из Airbus, Boeing, DMG MORI, Hyundai WIA, Renishaw и Mitutoyo, продемонстрировала производство Digital Twin путем объединения данных модели и процесса STEP-NC с состоянием станка MTConnect и результатами метрологии формата информации о качестве (QIF). [31]
Второе издание AP238 было опубликовано в 2020 году, [32] за ним последовало третье издание в 2022 году [33] для интегрированного производства на основе моделей, с улучшениями геометрии, допусков и кинематики, впервые представленными в AP242.
В комитетах по стандартизации ISO продолжается работа по расширению STEP-NC на новые технологии и включению усовершенствований, обнаруженных во время использования. Модели процессов для новых технологий обычно разрабатываются комитетом ISO TC184/SC1/WG7. Модели для электроэрозионной обработки Wire & Sink [34] и контурной резки дерева или камня находятся в стадии изучения.
Работу по расширению и интеграции STEP-NC с производственным предприятием ведет производственная группа ISO TC184/SC4/WG3/T24 STEP. [35] Эта группа также работает над расширениями и улучшениями, обнаруженными в ходе тестирования. Был предложен ряд расширений отслеживания для связи программ обработки STEP-NC с обратной связью от датчиков и информацией о состоянии станка во время выполнения. [36]
Национальная программа исследований судостроения (NSRP) также провела работу по созданию прототипа, который соединяет систему проектирования верфи с процессом резки листов с использованием STEP-NC. [37] Эта работа включала распространение STEP-NC на резку и маркировку стальных пластин с использованием лазеров и плазменных горелок .
{{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )