Основи програмування для чпу-верстатів, саморобний верстат чпу

Структура програми управління

В ході побудови програми управління ведеться запис тільки тієї геометричній, технологічної та допоміжної інформації, яка підлягає зміні щодо попереднього кадру, тобто наявна в кадрі команда в наступних кадрах не повторюється, скасування відбувається лише з допомогою іншої команди.

Загальний випадок має на увазі, що кожна з УП починається символом%, що означає «початок програми» (див. Рисунок 1 - поз. 1), потім можна вказати номер програми управління (поз. 2). Далі прописується символ ПС (в деяких УЧПУ проставляється символ LF) - «кінець кадру» (на малюнку 1 - поз. 3). Наприклад,% 012ПС, тобто програма управління йде під умовною номером 12. Кадр, який має символ%, не нумерується.

Починаючи з наступного кадру, ведеться нумерація програмних кадрів, а також їх запис (див. Рисунок 1 - поз.4, 5, 6). Кожен з кадрів закінчується символом ПС (LF) - «кінець кадру» (на малюнку - поз. 8).

Після того, як всі кадри УП записані, повинен слідувати кадр, що містить символ «кінець програми» ( «кінець інформації»). Символом М02 (поз. 9) визначається допоміжна функція - «кінець програми», а символом М30 - «кінець інформації».

Рекомендовано на перфоленте перед символом, що означає «початок програми», і після «кінця програми» або «кінця інформації» залишати зони, що містять символ ПУС ( «порожньо»).

Символи, якими позначають операції, і які не підлягають обробці на верстаті, записують в круглих дужках - поз. 7 на малюнку 1. УЧПУ відпрацьовується такі символи. Інформація, що міститься в дужках, потрібна при роздруківці програми, її можливо вивести на дисплей. Дана інформація містить назву інструмента, інструкції налагоджувальникові тощо. Всередині дужок не застосовуються символи%, що вказують «початок програми», і. - «головний кадр».

При позначенні фізичного початку перфострічки, коли виконується розміщення на ній ряду УП, перед знаком «початок програми» в першій програмі допускається запис ще одного символу «початок програми», наприклад, %% ПС (%% 001ПС).

В інструкції на УЧПУ окремо взятого верстата структура програми управління конкретизується, виходячи з її специфіки.

Мал. 1. Структура керуючої програми

При складанні УП в загальному випадку (на УЧПУ нового покоління) застосовують 3 види кадрів: головний кадр, черговий кадр і випадає кадр.

Позначення головного кадру -. Він характеризує початковий стан УЧПУ перед стартом обробки або відновленням певної обробки; встановлює початковий стан підготовчих і допоміжних функцій (G і М).

Позначення чергового кадру - символ N з номером. Вказує лише на введення нової або скасування заданої раніше інформації.

Позначення випадає кадру - символ /. Він може являти собою як головний (/ :), так і черговий (/ N), і призначатися для позначення інформації, можливо пропущеної або зазначеної. Наявність випадає кадру дає можливість програмістам-технологам за допомогою однієї програми описувати обробку деталей, різних по будь-яким елементам (наприклад, наявністю бобишки). Символ «/» можна застосовувати також при пропуску кадру (з підтвердженням).

Мал. 2. Види кадрів

Формат кадру УП

Формат кадру програми управління являє собою умовну запис кадру, що має максимально можливий обсяг інформації. У форматі міститься набір використовуваних в цьому УЧПУ слів, а також їх порядок і обсяг інформації певного слова. Різні УЧПУ мають різний формат кадру, однак в загальному вигляді його схематично можна зобразити, як показано на малюнку 3. Відповідно до таку схему, формат кадру для основної маси УЧПУ має, наприклад, такий вигляд:

Мал. 3. Формат кадру в загальному вигляді

Побудова слів в кадрі

Дані функції описують режим роботи УЧПУ. Далі наводяться значення основних підготовчих функцій (таблиця 1).

- Завдання «переміщень по X, Y, Z-осях» проводиться в абсолютних значеннях (при G90), а також в збільшеннях (при G91). Знак «+» або «-» визначає напрямок переміщення. Визначення величини переміщення по X, Y -коордінатам в мм виконується за допомогою шестизначного числа 000.000, в якому перші 3 цифри є цілими, а другі - дробовими, наприклад, X + 154125. Для Z-координати значення координати після зайнятої визначає двома цифрами.

- B32 - «поворот навколо осі» або поворот столу і заготовки навколо Y-осі. Розмір повороту визначається за допомогою п'ятизначного числа, де 3 перші цифри показують градуси, а наступні 2 - його десяті, соті частки.

- Кодування F2 - «швидкості подачі» - виконується за допомогою двозначного числа, наприклад, F28.

- Кодування S2 - «частоти обертання шпинделя» - виконується за допомогою двозначного числа, наприклад, S54.

Кодування F (швидкості подачі) і S (частоти обертання шпинделя) в загальному випадку може бути виконана методом прямого позначення, а також методом геометричній прогресії.

До найбільш часто використовуваних відносять такі:

М00 - кодування програмованого зупинки;

М02 - кодування кінця програми;

М03, М04 - кодування обертання шпинделя по / проти годинникової стрілки;

М05 - кодування зупинки шпинделя;

М06 - кодування заміни інструменту;

М08, М09 - кодування включення / вимикання охолодження;

М10, М11 - кодування затиску інструменту, зняття затиску;

М60 - кодування заміни заготовки;

М68 - кодування затиску заготовки;

М78 - кодування затиску столу;

М79 - кодування віджиму столу;

- ПС або LF - означає «кінець кадру» - закінчення кадру, переклад рядка в разі роздрукування.

Програмування: системи координат

При підготовці програми управління застосовують 3 координатні системи.

Для ЧПУ верстата токарного типу дані системи зображені на малюнках 4, 5.

- XMZ - система координат верстата з початком відліку в Т.М - нульовій точці верстата. Щодо Т.М при функціонуванні верстата в абсолютній системі координат починається відлік переміщень т. F - базової точки супорта. При цьому повинно бути відомо знаходження базової т. З пристосування.

- XдWZд - система координат деталі / програми. В даному випадку відбувається завдання опорних точок програмованої траєкторії пересування центру інструменту в ході обробки. Опорними точками є точки початку, кінця, а також перетину геометричних частин контуру деталі. У даній системі координат вказується точка початку обробки або вихідна точка О, яка є початковою або першої для обробки деталі згідно з програмою.

Найчастіше т.О називається нулем програми, а положення цієї точки вибирається технологом-програмістом. При мультіінструментной обробці може бути кілька вихідних - за кількістю інструментів, оскільки кожному інструменту буде задана певна траєкторія руху.

-XіTYі ​​- координатна система інструменту з початком в Т.Т - базової точки інструментального блоку. Інструмент вилітає згідно налагодження (координати центру інструменту в системі ХіТZі - т.р). Розташування Т.Т - базової точки - по відношенню до центру До резцедержателя визначається технічними характеристиками верстата. Проводиться також завдання положення т.к по відношенню до базової точці F супорта. Отже, в системі координат ХіТZі визначається положення т.р - центру інструменту - по відношенню до базової точці F (K, T) верстатного супорта.

Перед тим, як почати обробку, центр інструменту - т.р - необхідно поєднати з вихідної (нульовий) Т.О. Від неї для кожного інструменту задається певна траєкторія руху.

Розташування вихідної т.О, як і інших точок траєкторії інструменту, необхідно перевести в координатну систему верстата з координатної системи деталі / програми за допомогою базової точки С пристосування. Точка Р - центр інструменту, який заданий в системі координат інструмента, необхідно перевести в верстатну систему координат за допомогою базової точки F верстатного супорта.

На малюнку зліва зображено 1-ий установ деталі, на малюнку справа - 2-ий, де видалений припуск ZдWB ».

Технологічна база на першому установе поєднана з опорною поверхнею пристосування (проводиться суміщення точок С і В '), що дає можливість ув'язування між собою координатних систем програми і верстата. Оскільки осі обертання верстатного шпинделя і деталі збігаються, слід тільки для ув'язки знайти аплікат точки W - початку координатної системи програми в системі координат верстата. Для 1-го установа де zMC, zдWB 'є аплікат базових точок в координатних системах верстата і програми. Для 2-го установа де zдWB »є аплікатою базової т.B» деталі в ході її обробки на 2-му установе. Проводиться також визначення значень координат (zMP, xMP) т.р - центру інструменту - в системі координат верстата XMZ. Виліт інструмента xіТР, zіТР визначається його налагодженням, а знаходження Т.Т щодо т.к - характеристикою верстата. Визнач має бути також знаходження т.к щодо т.F - базової точки.

У УЧПУ сучасного типу для зв'язку координат застосовують можливості «плаваючого нуля», а також режиму розмірної інструментальної прив'язки.

Подання траєкторії обробки

Призначення програми обробки деталі - опис переміщення інструменту по відношенню до деталі. Опис переміщень з метою більш зручного програмування виконується для центру симетрії ріжучого елемента інструменту. Для фрези кінцевий, циліндричного типу і торцевої, а також для свердла, зенкери або розгортки цим центром є центр підстави; для різців - центр дуги кола при вершині і т.п. Для того, щоб утворилася необхідна конфігурація деталі, інструменту необхідно описати певну траєкторію. Прийнявши, що радіус інструменту в ході обробки деталі по контуру буде сталою, траєкторія центру інструменту в разі контурної обробки буде еквідистантним до контуру деталі. В даному випадку еквідистанта є ГМТ, рівновіддалених від певної лінії і знаходяться від неї по одну сторону. Отже, за допомогою еквідістанти визначається траєкторія робочого переміщення ріжучої частини інструменту.

Ділянки траєкторії переміщення центру інструменту, а також траєкторію в цілому в загальному випадку буде зручним уявити графічно. При цьому виходять з зафіксованого якимось чином положення контуру деталі обробки (див. Рисунок 6).

Формування окремих ділянок контуру заготовки, а також еквідістанти проводиться з геометричних елементів (прямих, відрізків, кривих, дуг і ін.). Точки перетину цих елементів або точки їх сполучень називаються геометричними опорними точками. При цьому на траєкторії переміщення інструментального центру вказують технологічні опорні точки, де відбувається зміна технологічних параметрів (швидкості подачі, інструменту та ін.), А також точки тимчасового зупинення. Також з метою контролю обробки сложнконтурних елементів вказують контрольні точки.

Кожна з геометричних, технологічних або контрольних опорних точок в обраній системі координат повинна бути описана за допомогою її координат. Також вказують вихідну точку, де перед обробкою виконується установка центру ріжучого інструменту. Також щодо початкової точки задаються координати розташування базових елементів, з урахуванням яких виконується установка заготовки на верстат.

Усе зазначене оформляється як ескіз у вигляді розрахунково-технологічної карти (РТК) на обробку взятої заготовки (див. Рисунок 6).

Мал. 6. Елементи траєкторії інструменту при програмованої обробці

Приклад програмування обробки

Наведемо приклад, в якому описаний процес програмування обточування деталі «вал» в разі умовного УЧПУ (клас NC). В даному прикладі (див. Малюнок 7) рух різця від т.О (ТКО) до т.5 (Тк5) програмується в абсолютній системі координат.

В даному випадку все значення по Х-координаті задають діаметрами, але не радіусами. Нехай в Tk0 висновок центру інструменту здійснюється за допомогою чотирьох попередніх кадрів. Далі слід рух з Tk0 в Tk1, потім Tk1 - Tk2, Tk2 - Tk4. При цьому програма обробки записується в такий спосіб: (продовження програми управління наведено нижче).

Кадр N5 програми відповідає за зсув (G92) Т.М - нуля верстата - в т.W нульову точку деталі. Потім всі записані в керуючій програмі розміри відносяться до нуля деталі W. Кадр N6: підготовчі функції відповідають за визначення:

G00 - позиціонування на швидкому ходу;

G60 - точного підходу до зазначеної точці;

G90 - вказівки, що завдання розмірів ведеться в абсолютній системі координат. Визначення положення Тk1 здійснюється за допомогою значень X = 30 мм і Z = 140 мм.

Кадрі N8: переміщення інструменту виконується з ТК2 в Тк4. За допомогою функції G96 визначається постійна швидкість різання в 75м / хв (але діаметр обробки змінюється).

Далі представлено продовження програми:

Кадр N9: функцією G91 зазначено, що завдання розмірів виконано в збільшеннях (Z = -11); функцією G97 - що вираз частоти обертання шпинделя ведеться в об / хв.

Переміщення в програмі управління від Тк5 до Тк8 краще задати і виконати кодування в полярних абсолютних координатах.

Кадр N10: підготовчі функції відповідають за визначення:

G90 - абсолютної системи координат;

G10 - лінійної інтерполяції швидкого ходу;

координати точки ТК3 (центр полярної системи координат) - Z84, X0;

B 54.3 - радіус, відповідний знаходженню Тк6;

А + 135 - кут з Z-віссю.

Кадр N11: задається пересування інструменту від Тк6 до Тк7; радіус В 75.3 (34.3 + 21). Чи не змінюється кутове положення.

Кадр N12: виконується завдання переміщення з Тк7 в Тк8, завдання положення точки - кутом 148 °, радіусом 79,3мм. Умови, які задані раніше, зберігаються.

Кадр N13: переміщення інструменту в Тк9 (Z = 15; X = 120).

M05 (допоміжна функція) - це зупинка шпинделя.

Мал. 7. Побудова траєкторії інструменту при обточуванні вала