Schritt-NC

STEP-NC-Schnittstelle auf einem CNC, das Produktform und farbcodierte Toleranzzustand zeigt

Schritt-NC ist ein Werkzeugmaschine Kontrollsprache, die die erweitert ISO 10303 Schritt Standards mit dem Bearbeitungsmodell in ISO 14649,[1] Hinzufügen geometrische Dimension und Toleranz Daten zur Inspektion und der Schritt PDM Modell für die Integration in das breitere Unternehmen. Das kombinierte Ergebnis wurde als ISO 10303-238 standardisiert[2] (auch als AP238 bekannt).

Schritt-NC wurde entwickelt, um zu ersetzen ISO 6983/RS274D G-Codes mit einem modernen, assoziativen Kommunikationsprotokoll das verbindet Computer numerisch gesteuert (CNC) Verarbeitungsdaten zu einer Produktbeschreibung des bearbeiteten Teils.

Ein Schritt-NC-Programm kann den gesamten Bereich der geometrischen Konstrukte verwenden[3] Vom Stufenstandard zur Vermittlung von Geräteunabhängigen Werkzeugen mit dem CNC. Es kann liefern NOCKEN Betriebsbeschreibungen und Schritt CAD -Geometrie An die CNC -SO -Arbeitsstoffe, Lager-, Geräte- und Schneidwerkzeugformen können im Kontext der ToolPaths sichtbar und analysiert werden. SCHRITT GD & T Informationen können auch hinzugefügt werden, um eine Qualitätsmessung an der Steuerung und die CAM-unabhängigen Volumenentfernungsfunktionen zu ermöglichen[4] kann hinzugefügt werden, um die Regeneration und Änderung der Werkzeugwege vor oder während der Bearbeitung für die Herstellung geschlossener Schleife zu erleichtern.

Motivation

Laufrad mithilfe von Schritt-NC bearbeitet

Eingabe in einen CNC in der ISO 6983/RS274D G-Code Control Sprache ist häufig maschinenspezifisch und auf Achsenbewegungsbefehle begrenzt. Die Werkzeugmaschine erhält wenig oder gar keine Informationen über das gewünschte Ergebnis der Bearbeitung.

Mit Step-NC können weitere Informationen über den Bearbeitungsvorgang an die Maschinensteuerung gesendet werden, und fügt neue Informationen über das zu bearbeitende Produkt hinzu.[5] Diese "intelligenten Daten für intelligente Bearbeitung"[6] Aktiviert Anwendungen wie die folgenden:

  • ToolPath -Beschreibungen, die tragbar und unabhängig von der Maschinengeometrie sind.[7]
  • Visueller Prozess, um Werkzeugwege im Kontext der Maschine und des Werkstücks zu zeigen und Zeichnungen zu beseitigen.[8]
  • On-Maschinen-Simulation, um nach Gouges, Maschinenmaschinen und anderen unerwünschten Verhaltensweisen zu suchen.
  • Vereinfachte Inspektion mit verknüpften Toleranzen, Sonden auf dem Maschinen und der Inspektion Arbeitspläne, die an Teiltoleranzen gebunden sind.
  • Futter- und Geschwindigkeitsoptimierung, mit Toleranzen,[9] Querschnittsinformationen, Sensordaten.
  • Assoziativität, damit Feedback von der Herstellung zurück zum Design gesendet werden kann.

Fähigkeiten

Überblick über das Step-NC-Prozessmodell

Schritt-NC kann eine vollständige Bearbeitungsprozessbeschreibung mit einer Werkzeugmaschinensteuerung oder zwischen den Anwendungen für Fertigungsoftware vermitteln. Die von Schritt-NC verwalteten Informationen können in die folgenden allgemeinen Kategorien unterteilt werden. Der Standard verarbeitet technologisch spezifische Parameter für Mahlen und drehenund Erweiterungen für andere in der Entwicklung befindliche Technologien (siehe Zukünftige Arbeit).

  • Produktbeschreibung
  • Allgemeine Prozessbeschreibung[10]
    • Projekt
    • Ausführbar
    • Betrieb
    • Werkzeugweg
  • Technologiespezifische Prozessbeschreibung
    • Betriebs- und Schneidwerkzeuge zum Mahlen[11]
    • Operationen und Schneidwerkzeuge zum Drehen[12]
    • Operationen und Geräte für Inspektion[10]

Schritt-NC kann die heute verwendeten expliziten ToolPath-Beschreibungen austauschen und Teil-, Lager- und Fixture-Geometrie hinzufügen, eine Beschreibung der Werkzeuge, geometrischen Dimensionen und Toleranzen sowie PDM-Informationen. Eine Schritt-NC-Datei ist schwer von Hand zu bearbeiten, da sie Geometriebeschreibungen enthält, aber für große Programme kann die Dateigröße kleiner sein komprimiert XML -Format anstelle von ASCII -Codes.

Geschichte

STEP-NC ist nicht der erste Versuch, einem CNC eine bessere Qualitätsinformationen bereitzustellen. Die UVP 494 Basic Control Language (BCL)[13] definierte eine Kontrollsprache, die tragbar war und Werkzeugwege unabhängig von der Maschinengeometrie hatte, enthielt jedoch keine der anderen Produktmodellinformationen, die in Step-NC gefunden wurden.[14]

Der Kern von Step-NC ist das ISO 14649-Modell für CNC-Kontrolle, das von Europäern entwickelt wurde ESPRIT und IMS[15] Stief-NC Fanuc In Japan, Heidenhain in der Schweiz und der Pohang University of Science and Technology in Korea.[16] Modelle für die Kontrolle des CNC -Mahlens[11] und Maschinen drehen[12] wurden im Jahr 2005 veröffentlicht und Entwurfsmodelle existieren für EDM und Konturschnitt.

Integration des CNC -Modells in Schritt[17] Die Herstellung von ISO 10303-238 wurde in den USA unter dem durchgeführt NIST ATP Modellgetriebene intelligente Kontrolle des Fertigungsprojekts, LED By STEP TOORS, Inc. mit einem Industrial Review Board (IRB), bestehend aus Fortune 500 -Unternehmen, CAD- und CAM -Softwareentwicklern, Hersteller von Werkzeugmaschinen, Arbeitsgeschäften und Branchenexperten.[18] STEP-NC AP238 wurde 2007 veröffentlicht.[2]

Stief-NC-Kronrad

Im Jahr 2005 veranstaltete die OMAC Step-NC-Arbeitsgruppe ein AP238-Testforum in Orlando, um 5-Achsen-Teile zu demonstrieren, die unter Verwendung von AP238 CC1-Maschinen-unabhängigen ToolPaths bearbeitet wurden. Vier CAD/CAM-Systeme erstellten AP238-Bearbeitungsprogramme zum Mahlen eines 5-Achsen-Testteils (ein NAS 979-Kreis/Diamant/Quadrat mit einem umgekehrten NAS 979-Kegeltest in der Mitte). Jeder Lauf auf einem Paar von CNCs, die für vollständig unterschiedliche Maschinengeometrien konfiguriert sind (Ab -Tool -Tilt vs. BC -Tabelle Neigung).[19] Darüber hinaus schneiden Boeing Teile auf einer Vielzahl von Maschinen in ihrer Tulsa -Einrichtung und eine Maschine bei NIST in Gaithersburg.[20]

Im Juni 2006 wurde von Airbus an der Université Paul Sabatier Laboratoire de Génie Mécanique in Toulouse eine Live-5-Achsen-Stiefenbearbeitungsdemonstration veranstaltet.[21] Weitere Bearbeitungs- und Messvorführungen wurden 2007 in Ibusuki Japan durchgeführt.[22]

Vom 10. bis 12. März 2008 traf sich das Step Manufacturing-Team (ISO TC184 SC4 WG3 T24) in Sandviken und Stockholm, Schweden, um die Verwendung von Stief-NC für Futtermittel- und Geschwindigkeitsoptimierung, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Toleranzwerkzeugkompensation und -kompensation und -kompensation und -tol-kompensierte zu demonstrieren. Rückverfolgbarkeit. Die Teilnehmer an den Demonstrationen umfassten Airbus/Univ. Bordeaux, Boeing, Eurostep, KTH Royal Institute of Technology, NIST, Sandvik Coromant, Scania, Schrittwerkzeuge und Univ. von vigo.[23]

Am 1. bis 2. Oktober 2008 traf sich das Step Manufacturing Team im Connecticut Center for Advanced Technology in Hartford, Connecticut, um zu demonstrieren Bearbeitung mit geschlossener Schleife, Futteroptimierung und Messung unter Verwendung von Step-NC. Der Höhepunkt des Treffens war die Live-5-Achsen-Bearbeitung eines Titan-Laufrads. Zu den Teilnehmern der Bearbeitungsdemonstration und anderer Aktivitäten gehörten Boeing, Connecticut Center for Advanced Technology, Concepts NREC, DMG, KTH Royal Institute of Technology, Mitutoyo, NIST, Sandvik Coromant, Scania, Siemens und Step -Tools.[24]

Diese Teilnehmer und andere veranstalten weiterhin internationale Einführung und Testen von Stufen-NC-Implementierungen und Testen von Ereignissen in einem ungefähr sechsmonatigen Zyklus. Die Demonstrationen im Jahr 2009 konzentrierten sich auf die Bearbeitung eines Formteils an mehreren Stellen aus denselben AP238-Daten, einschließlich eines Teils, der auf einer fanuc-entwickelten Stief-NC-Steuerung bearbeitet wurde. Bei einem Meeting in Seattle wurden die Teile dann mit einer CMM -Sonde und einem Laserscanner zur Genauigkeit gemessen.[25]

Schritt-NC-Bearbeitung auf einem Okuma-CNC bei IMTS 2014.

In der ersten Hälfte des Jahres 2010 konzentrierte sich die Testaktivität auf das Werkzeugverschleißmanagement und die Bearbeitung in mehreren Setups mit mehreren alternativen Bearbeitungsplänen für 3-, 4- und 5-Achsen-Bearbeitung. Der neue Testteil war ein Getriebe, das auf allen sechs Seiten bearbeitet werden muss. Die Werkzeugverschleiß und die daraus resultierenden Maschinenlasten wurden aus den Step-NC-Daten vorhergesagt und mit a verifiziert Dynamometer.[26] In der zweiten Hälfte des Jahres 2010 hat das Testforum Schritt-NC angewendet, um eine Kompensation mit der Messung von Teil- und Fixture-Datums bei der Machine mithilfe eines faroarm tragbaren Messgeräts einzurichten.[27]

Im Jahr 2012 konzentrierten sich die Tests auf Berechnungen der Werkzeugmaschinengenauigkeit und gipfelten im Juni im Juni in den KTH Production Engineering Labs in Stockholm. Der Testfall fräste einen geschmiedeten Leerzeichen für ein Kronradgetriebe auf einem älteren Mazak-VQC 20. Die Genauigkeitsdaten aus der Maschine wurden mit Informationen zur Einbindung von Werkzeugen aus dem Schritt-NC kombiniert, um die Ablenkungen vorherzusagen, die gegen die tatsächlichen Bearbeitungsergebnisse getestet wurden.[28]

Im Jahr 2014 wurde der CAM-Datenaustausch mit Step-NC bei IMTS 2014 mit täglichen Bearbeitungsdemonstrationen von Okuma gezeigt. Ein Basisbearbeitungsprozess für einen Formteil wurde von Boeing erstellt und dann zur Optimierung an Sandvik und ISCAR gesendet, wobei eine Schritt-NC-Beschreibung erstellt wurde, die alle drei Prozessoptionen enthält. Die gesamte Bearbeitung wurde in Titan durchgeführt und es wurde eine Reihe von CAM-Software verwendet, wobei alle Ergebnisse als Schritt-NC erfasst wurden.[29][30]

Bei IMTS 2018 demonstrierten ein Team, das aus Airbus, Boeing, DMG Mori, Hyundai WIA, Renishaw und Mitutoyo besteht Digital Twin Herstellung durch Kombination von Step-NC-Modell- und Prozessdaten mit Mtconnect Metrologieergebnisse des Werkzeugmaschine Status und Qualitätsinformat (QIF).[31]

Zukünftige Arbeit

Stief-NC-Plasma-Schneiden

Die Arbeiten werden innerhalb der ISO-Standardausschüsse fortgesetzt, um den Schritt-NC auf neue Technologien auszudehnen und Verfeinerungen zu integrieren, die während der Verwendung entdeckt wurden. Prozessmodelle für neue Technologien werden normalerweise vom ISO TC184/SC1/WG7 -Komitee erstellt. Modelle für Draht & Sink EDM[32] und Konturschneiden von Holz oder Stein werden untersucht.

Die Arbeiten zur Erweiterung und Integration von Schritt-NC in das Fertigungsunternehmen finden Sie im ISO TC184/SC4/WG3/T24-Stufenherstellungsteam.[33] Diese Gruppe arbeitet auch zu Erweiterungen und Verfeinerungen, die während der Tests entdeckt wurden. Eine Reihe von Rückverfolgbarkeitserweiterungen wurde vorgeschlagen, um Step-NC-Bearbeitungsprogramme mit Sensor-Feedback- und Maschinenzustandsinformationen während der Ausführung zu verbinden.[34]

Das National Shipbuilding Research Program (NSRP) hat auch Arbeiten zur Implementierung eines Prototyps veranstaltet, mit dem ein Werft-Designsystem mit einem Schritt-NC-Schnitt mit einem Plattenschneidemittel verbindet.[35] Diese Arbeit umfasste die Ausweitung des Stief-NC auf Stahlplattenabschneidung und -markierung mit Verwendung Laser und Plasmakretten.

Eine zweite Ausgabe von AP238 wird für die modellbasierte integrierte Herstellung mit Geometrie, Toleranz und Kinematikverbesserungen vorbereitet, die erstmals von AP242 eingeführt wurden.[36]

Verweise

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Externe Links