СТЕП-NC

Интерфейс STEP-NC на ЧПУ, показывающий форму изделия и состояние допуска с цветовой маркировкой.

STEP-NC — это язык управления станками , который расширяет стандарты ISO 10303 STEP моделью обработки в ISO 14649. [1] добавление данных о геометрических размерах и допусках для проверки, а также модели 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 построений. [3] из стандарта STEP для передачи в ЧПУ аппаратно-независимых траекторий инструмента. Он может предоставлять CAM рабочие описания и геометрию STEP CAD, ЧПУ поэтому формы заготовок, заготовок, приспособлений и режущих инструментов можно визуализировать и анализировать в контексте траекторий инструмента. Также может быть добавлена ​​информация STEP GD&T для обеспечения измерения качества на системе управления и функции удаления объема, не зависящие от CAM. [4] могут быть добавлены для облегчения регенерации и модификации траекторий инструмента до или во время обработки при производстве с замкнутым контуром.

Мотивация [ править ]

Рабочее колесо обработано с помощью STEP-NC.

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] Это «Умные данные для умной обработки» [6] позволяет использовать такие приложения, как:

  • Описания траекторий, которые переносимы и не зависят от геометрии станка. [7]
  • Визуальный процесс для отображения траекторий инструмента в контексте станка и заготовки и исключения чертежей. [8]
  • Моделирование на станке для проверки наличия зазубрин, помех в работе станка и другого нежелательного поведения.
  • Упрощенный контроль со связанными допусками, датчиками на станке и рабочими планами контроля, привязанными к допускам деталей.
  • Оптимизация подачи и скорости с использованием допусков, [9] информация о поперечном сечении, данные датчика.
  • Ассоциативность, позволяющая передавать обратную связь от производства обратно к проектировщику.

Возможности [ править ]

Обзор модели процесса STEP-NC

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 ).

  • Описание продукта
  • Общее описание процесса [10]
    • Проект
    • Исполняемый файл
    • Операция
    • Траектория инструмента
  • Описание процесса, специфичного для технологии
    • Операции и режущий инструмент для фрезерования [11]
    • Операции и режущий инструмент для токарной обработки [12]
    • Операции и устройства для проверки [10]

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.

История [ править ]

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 разработанная модель управления ЧПУ ISO 14649.европейскими ESPRIT и IMS [15] Проекты STEP-NC начались в 1999 году. Их возглавляла компания Siemens при участии RWTH Ахенского университета и Штутгартского университета в Германии, Komatsu и FANUC в Японии, Хайденхайна в Швейцарии и Университета науки и технологий Пхохана в Корее. [16] Модели для управления фрезерным станком с ЧПУ [11] и токарные станки [12] были опубликованы в 2005 году, существуют черновые модели для электроэрозионной обработки и контурной резки.

Интеграция модели ЧПУ в STEP [17] Разработка 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), состоящим из компаний из списка Fortune 500, программного обеспечения CAD и CAM. разработчики, производители станков, мастерские и эксперты отрасли. [18] STEP-NC AP238 был опубликован в 2007 году. [2]

Корончатое колесо STEP-NC

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 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 помощью STEP-NC. Изюминкой встречи стала 5-осевая обработка титанового рабочего колеса. 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]

Обработка STEP-NC на станке с ЧПУ Okuma на выставке IMTS 2014.

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 широкого программного обеспечения 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 MTConnect и результатами метрологии формата информации о качестве (QIF). состоянием станка [31]

Второе издание AP238 было опубликовано в 2020 году. [32] за которым последует третье издание в 2022 году. [33] для интегрированного производства на основе моделей с улучшениями геометрии, допусков и кинематики, впервые представленными в AP242.

Будущая работа [ править ]

Плазменная резка СТЕП-NC

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 проводов и токов [34] и контурная резка 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 системой резки листового металла с помощью STEP-NC. [37] Эта работа включала распространение STEP-NC на резку и маркировку стальных листов с использованием лазеров и плазменных горелок .

Ссылки [ править ]

  1. ^ ИСО 14649-1 (2003). Системы промышленной автоматизации и интеграция. Управление физическими устройствами. Модель данных для компьютеризированных числовых контроллеров. Часть 1. Обзор и фундаментальные принципы . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 27 октября 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б ИСО 10303-238 (2007). Системы промышленной автоматизации и интеграция. Представление данных о продукции и обмен ими. Часть 238. Протокол приложения: Модель, интерпретируемая приложением, для компьютеризированных числовых контроллеров . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 27 октября 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ ИСО 10303-42 (2003). Системы промышленной автоматизации и интеграция. Представление данных о продукции и обмен ими. Часть 42. Интегрированный родовой ресурс: Геометрическое и топологическое представление . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 27 октября 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Каллен, Джон (1 мая 2002 г.). «Обеспечение будущего производства без ограничений» . Современный механический цех . Проверено 28 октября 2008 г.
  5. ^ Сюй, Х; Клемм, П; Проктор, Ф; Сух., С.Х. (сентябрь 2006 г.). «Планирование и производство процессов, соответствующих требованиям STEP». Международный журнал компьютерно-интегрированного производства . 19 (6): 491–494. дои : 10.1080/09511920600669776 . S2CID   40205026 .
  6. ^ Хардвик, М.; Лоффредо, Д. (март 2007 г.). «STEP-NC: интеллектуальные данные для интеллектуальной обработки». Труды Междунар. Конф. по интеллектуальным системам обработки . Международный Конф. по интеллектуальным системам обработки . НИСТ, Гейтерсбург, Мэриленд.
  7. ^ Кеннеди, Билл (июль 2007 г.). «Теперь все вместе: STEP-NC» (PDF) . Машиностроение режущего инструмента . 59 (7) . Проверено 27 октября 2008 г.
  8. ^ Вудс, Сьюзен (апрель 2006 г.). «Выход» (PDF) . Машиностроение режущего инструмента . 58 (4) . Проверено 27 октября 2008 г.
  9. ^ «Исследование толерантности Boeing/Fanuc» . Проверено 27 октября 2008 г.
  10. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б ИСО 14649-10 (2004). Системы промышленной автоматизации и интеграция. Управление физическими устройствами. Модель данных для компьютеризированных числовых контроллеров. Часть 10. Часть 10. Общие данные процесса . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 27 октября 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б ИСО 14649-11 (2004 г.). Системы промышленной автоматизации и интеграция. Управление физическими устройствами. Модель данных для компьютеризированных числовых контроллеров. Часть 11. Технологические данные для фрезерования . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 27 октября 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б ИСО 14649-12 (2005). Системы промышленной автоматизации и интеграция. Управление физическими устройствами. Модель данных для компьютеризированных числовых контроллеров. Часть 11. Технологические данные для токарной обработки . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 27 октября 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  13. ^ ANSI/EIA-494-B-1992 (1992). 32-битный двоичный CL (BCL) и 7-битный ASCII CL (ACL) формат ввода обмена для машин с числовым программным управлением . Вашингтон, округ Колумбия: Ассоциация электронной промышленности . {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Хардвик, М.; Лоффредо, Д. (сентябрь 2007 г.). «Проблемы и варианты спецификации и реализации стандарта STEP-NC AP-238». Журнал вычислительной техники и информатики в технике . 7 (3): 283–291. дои : 10.1115/1.2768090 .
  15. ^ «Интеллектуальные производственные системы» . Проверено 27 октября 2008 г.
  16. ^ Эх, Ш.; Чо, Дж. Х.; Хонг, HD (январь 2002 г.). «Об архитектуре интеллектуального STEP-совместимого ЧПУ». Международный журнал компьютерно-интегрированного производства . 15 (2): 168–177. дои : 10.1080/09511920110056541 . S2CID   205627568 .
  17. ^ Лоффредо, Д (14 июля 2006 г.). «Отчет о валидации ISO/IS 10303-238» . Н2098. ISO TC184/SC4 WG3 . Проверено 28 октября 2008 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  18. ^ «Промышленная наблюдательная комиссия СТЕП-НК» . Проверено 28 октября 2008 г.
  19. ^ Хардвик, М.; Лоффредо, Д. (сентябрь 2006 г.). «Извлеченные уроки при внедрении STEP-NC AP-238». Международный журнал компьютерно-интегрированного производства . 19 (6): 523–532. дои : 10.1080/09511920600627170 . S2CID   22722585 .
  20. ^ Венкатеш, С.; Одендал, Д.; Михалоски, Дж.; Проктор, Ф.; Крамер, Т. (1 февраля 2007 г.). «Boeing и NIST помогают поднять STEP-NC на новую высоту» . Оснастка и производство . Архивировано из оригинала 21 октября 2012 г. Проверено 12 октября 2010 г.
  21. ^ «Международное тестирование STEP-NC в Тулузе» . Проверено 27 октября 2008 г.
  22. ^ «STEP-NC Обработка и измерение в Ибусуки» . Проверено 27 октября 2008 г.
  23. ^ «Международная демонстрация STEP-NC оптимизации подачи, высокоскоростной обработки, компенсации инструмента с учетом допусков и отслеживаемости» . Проверено 27 октября 2008 г.
  24. ^ «Международная демонстрация STEP-NC обработки с замкнутым контуром, оптимизации подачи и измерения» . Проверено 27 октября 2008 г.
  25. ^ «Международная демонстрация STEP-NC, Рентон, Вашингтон, 2009 г.» . Проверено 25 марта 2010 г.
  26. ^ «Международная демонстрация STEP-NC, Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Гейтерсбург, Мэриленд, июнь 2010 г.» . Проверено 25 марта 2010 г.
  27. ^ «Международная демонстрация STEP-NC, завод Boeing Renton, Рентон, Вашингтон, 12-13 октября 2010 г.» . Проверено 23 марта 2011 г.
  28. ^ «Демонстрация точности обработки STEP-NC, Стокгольм, 14 июня 2012 г.» . Проверено 20 марта 2015 г.
  29. ^ «Презентация Okuma / Boeing STEP-NC TRAM2014 с описанием демонстрации CAM Exchange» . Ютуб . Проверено 20 марта 2015 г.
  30. ^ Лоринц, Джим (сентябрь 2015 г.). «Оптимизация процесса для достижения наилучшей производительности» . Передовое производство: аэрокосмическая и оборонная промышленность 2015 . МСП . Проверено 17 ноября 2015 г.
  31. ^ Альберт, Марк (01 апреля 2019 г.). «Демонстрация обработки демонстрирует концепцию цифрового двойника в действии» . Современный механический цех . Проверено 3 апреля 2019 г.
  32. ^ ИСО 10303-238:2020. Системы промышленной автоматизации и интеграция. Представление данных о продукции и обмен ими. Часть 238. Прикладной протокол: Интегрированное производство на основе моделей . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 11 октября 2022 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  33. ^ ИСО 10303-238:2022. Системы промышленной автоматизации и интеграция. Представление данных о продукции и обмен ими. Часть 238. Прикладной протокол: Интегрированное производство на основе моделей . Женева: Международная организация по стандартизации . Проверено 11 октября 2022 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  34. ^ Соколов А.; Ричард, Дж.; Нгуен, В.К.; Страуд, И.; Медер, В.; Ксирушакис, П. (сентябрь 2006 г.). «Алгоритмы и расширенная модель данных, совместимая с STEP-NC, для электроэрозионной обработки проволоки на основе 3D-представлений». Международный журнал компьютерно-интегрированного производства . 19 (6): 603–613. дои : 10.1080/09511920600634903 . S2CID   43244191 .
  35. ^ «Архивы производственной группы STEP (ISO TC184/SC4/WG3/T24)» .
  36. ^ Гарридо Кампос, Дж.; Хардвик, М. (2006). «Информационная модель отслеживания для производства с ЧПУ». Компьютерное проектирование . 38 (5): 540–551. дои : 10.1016/j.cad.2006.01.011 .
  37. ^ «Применение Step-NC для производства стали в судостроении» . Проверено 07 марта 2018 г.

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=STEP-NC&oldid=1181850347"