Прямокутна система координат чпу (cnc)
Робота сучасних металорізальних верстатів грунтується на числовому програмному управлінні (ЧПУ або CNC), тобто передбачає управління його приводами системами автоматичного позиціонування. Для організації роботи таких верстатів потрібно написання програми з підготовчими і допоміжними функціями на спеціалізованій мові програмування.
Сдесь ми спробу розповісти все, щоб ви змогли самостійно вивчити чпу верстат.
Постараємося зібрати інформацію від А до Я.
Завдання переміщення осей завжди проводиться в будь-якій системі координат. СЧПУ дозволяє задавати позиції робочого органу в системі координат пов'язаної з верстатом або з деталлю.
Система координат верстата визначається при його проектуванні і враховує граничні розміри переміщень. Система координат деталі визначається програмою ЧПУ і враховує особливості геометрії оброблюваної деталі.
Прямокутна система координат на площині являє собою дві пересічні під прямим кутом лінії X'X і Y'Y. Осі координат перетинаються в точці O, яка називається початком координат, на кожній осі вибрано позитивний напрямок, вказане стрілками, і одиниці виміру довжин відрізків на осях. Осі координат розбивають площину на чотири частини - чверті - I, II, III, IV.
Точка А [3; 6] знаходиться в чверті № I.
Точка B [-4; -7] знаходиться в чверті № III.
Перетин трьох взаємно перпендикулярних площин утворює тривимірну систему координат, яка використовується для опису положення точки в просторі.
Положення точки A в просторі визначається трьома координатами x, y і z. Координата x по абсолютній величині дорівнює довжині відрізка OB, координата y по абсолютній величині - довжині відрізка OC, координата z по абсолютній величині - довжині відрізка OD в вибраних одиницях виміру. Відрізки OB, OC і OD визначаються площинами, проведеними через точку A паралельно площинах YOZ, XOZ і XOY відповідно.
Нульова точка верстата - це положення робочих органів, яке визначає початок координат, встановлене заводом виробником.
Після включення станка, машина ще не знає реального стану її рухомих частин, тому кожна спрямовуюча повинна бути переведена в початкове положення:
Команда на виконання виходу в нуль верстата задається з пульта в спеціальному режимі.
Для того щоб системі стало відомо про місцезнаходження напрямних, на них закріплюються спеціальні опори, які в свою чергу наїжджають на датчики або кінцеві вимикачі, закріплені на станині, з них і подається сигнал.
На самому початку УП обов'язково пишеться код початку програми% і номер програми (наприклад, О0001). Два цих перших кадру не впливають на процес обробки, тим не менш, вони необхідні, для того щоб СЧПУ могла відокремити в пам'яті одну програму від іншої. Вказівка номерів для таких кадрів не допускається.
Наступний рядок, налаштовує систему ЧПУ на певний режим роботи з наступними кадрами УП. Іноді такі кадри називають рядками безпеки, так як вони дозволяють перейти системі в певний стандартний режим роботи або скасувати непотрібні функції.
N15 G21 G40 G49 G54 G80 G90
Кадри з N20 по N30 кажуть верстата про необхідність підготовки до обробки.
- N20 M06 T01 (FREZA Dl)
- N25 G43 Н01
- N30 M03 S1000
Кадри з N35 по N70 безпосередньо відповідають за обробку деталі.
- N35 G00 Х5 Y10
- N40 G00 Z1.5
- N45 G01 Z-2 F30
- N50 G01 Х5 Y5
- N55 G01 X9 Y5
- N65 G01 X9 Y10
- N70 G01 Z1.5
Закінчення програми містить кадри, призначені для зупинки шпинделя (кадр N75) і завершення програми (кадр N80):
- %
- О0001 (PAZ) - номер програми (0001) і її назва (PAZ)
- N10 G21 G40 G49 G54 G80 G90 - рядок безпеки
- N20 М06 Т01 (FREZA D1) - виклик інструменту №1
- N30 G43 H01 - компенсація довжини иструмента №1
- N40 M03 S1000 - включення оборотів шпинделя на 1000 об / хв
- N50 G00 Х3 Y8 - прискорене переміщення в опорну точку Т1
- N60 G00 Z1.5 - прискорене переміщення інструменту в Z1.5
- N70 G01 Z-l F25 - переміщення на глибину 1 мм на подачі 25 мм / хв
- N80 G01 Х3 Y3 - переміщення інструменту
- N90 G01 Х7 Y3 - переміщення інструменту
- N100 G01 Х7 Y8 - переміщення інструменту
- N110 G01 Z5 - підйом інструменту вгору в Z5
- N120 М05 - вимикання оборотів шпинделя
- N130 М30 - завершення програми
- %
Для правильної експлуатації верстатів з числовим програмним управлінням (СЧПУ), з тим, щоб ними в повній мірі реалізовувалися закладені в них функціональні можливості, необхідно створення спеціальних керуючих програм (УП). При створенні таких програм використовується мова програмування, відомий серед фахівців як мову ISO 7 біт або мову G і M кодів. Розрізняють три основні методи створення програм обробки для СЧПУ. метод ручного програмування, метод програмування безпосередньо на стійці ЧПК і метод програмування з використанням CAM-систем.
Слід відразу ж підкреслити, що будь-який з перерахованих способів має своєю нішею стосовно характеру і специфіці виробництва. А тому жоден з них не може бути використаний як панацею на всі випадки життя: в кожному випадку повинен існувати індивідуальний підхід до вибору найбільш раціонального для даних конкретних умов методу програмування.
Метод ручного програмування
Ручний спосіб програмування - заняття дуже копітка і виснажлива. Однак будь-який з програмістів-технологів зобов'язаний добре розуміти техніку ручного програмування незалежно від того, чи використовує він її в реальній дійсності. Застосовується ручний спосіб програмування головним чином в разі обробки нескладних деталей або через відсутність необхідних коштів розробки.
В даний час поки ще існує багато виробничих підприємств, де для верстатів з ЧПУ використовується лише ручне програмування. Справді: якщо в виробничому процесі задіяно невелика кількість верстатів з програмним керуванням, а оброблювані деталі відрізняються простотою, то досвідчений програміст-технолог з хорошим знанням техніки ручного програмування по продуктивності праці перевершить технолога-програміста, що віддає перевагу використання САМ-системи. Ще один приклад: свої верстати компанія використовує для обробки невеликого номенклатурного ряду деталей. Після того, як процес обробки таких деталей буде запрограмований, програму будь-коли навряд чи змінять, у всякому разі, в найближчому майбутньому вона буде залишатися все тієї ж. Зрозуміло, в подібних умовах ручне програмування для ЧПУ виявиться найбільш ефективним з економічної точки зору.
Відзначимо, що навіть в разі використання CAM-системи як основного інструменту програмування досить часто виникає необхідність в ручній корекції УП через виявлення помилок на стадії верифікації. Потреба в ручний корекції керуючих програм завжди виникає і в ході їх перших тестових прогонів безпосередньо на верстаті.
Спосіб програмування на пульті стійки СЧПУ
Сучасні верстати з ЧПУ. як правило, забезпечені можливістю створення робочих керуючих програм безпосередньо на пульті, оснащеному клавіатурою і дисплеєм. Для програмування на пульті може бути використаний як діалоговий режим, так і введення G і M кодів. При цьому вже створену програму можна протестувати, використовуючи графічну імітацію обробки на дисплеї СЧПУ управління.
Спосіб програмування із застосуванням CAD / САМ
САМ - система, що здійснює в автоматичному режимі розрахунок траєкторії переміщення обробного інструменту і застосовується при складанні програм для верстатів з ЧПУ в разі обробки деталей складних форм при необхідності використання безлічі різних операцій і режимів обробки.
CAD - система автоматизованого проектування, що забезпечує можливість моделювання виробів і мінімізує витрати часу при виконанні конструкторської документації.
Розробка керуючих програм із застосуванням CAD / САМ систем істотно спрощує і прискорює процес програмування. При використанні в роботі CAD / CAM системи програміст-технолог позбавлений необхідності виконувати трудомісткі математичні розрахунки і отримує інструментарій, здатний значно прискорити процес створення УП.
Передача УП на верстат з ЧПУ
Підключення ЧПУ до комп'ютера здійснюється відповідно до стандарту RS-232. Для передачі керуючої програми в систему ЧПУ, якої оснащений верстат, використовується спеціальне програмне забезпечення, що дозволяє підключити СОМ-порт персонального комп'ютера через спеціальний кабель до відповідного промислового обладнання.
Передача даних при підключенні ЧПУ до комп'ютера буде можлива тільки після синхронізації комунікаційної програми із ЧПУ верстата. Для цього необхідна попередня взаємна настройка комунікаційної програми і параметрів СЧПУ. Зазвичай після проведення основних налаштувань програмного забезпечення, можна здійснювати передачу робочих програм. Для цього, як правило, система ЧПУ верстата повинна бути переключена в режим передачі / прийому даних, після чого на комп'ютері де встановлена комунікаційна програма, потрібно натиснути на пункт меню «Передати», а на панелі УЧПУ натиснути клавішу «Прийом даних». Якщо потрібно передати керуючу програму з верстата на комп'ютер, проводиться процедура в зворотному порядку. У документації до верстата, як правило, є інформація про індивідуальні параметрах настройки передачі / прийому даних з викладом послідовності операцій в ході дій з зовнішніми пристроями, що забезпечують зберігання інформації.
Передача керуючої програми, обсяг якої перевищує можливості пам'яті СЧПУ, забезпечується в режимі DNC, що передбачає виконання робочої програми безпосередньо з персонального комп'ютера, без її попередньої записи в пам'ять верстата. Система DNC забезпечує можливість істотного підвищення рівня оперативності технологічної підготовки до вчинення різних операцій сучасних верстатів з ЧПУ, так як саме від швидкості передачі робочої програми і її введення в пам'ять верстата часто залежить продуктивність обладнання. DNC-системи можуть мати ті чи інші варіанти реалізації - від мережі в масштабах всього підприємства або цеху в цілому до компактних DNC-терміналів. Для функціонування в режимі DNC необхідна відповідна підготовка СЧПУ верстата виробником, а на комп'ютері має бути присутня комунікаційна програма, яка підтримує цей режим.
Найбільш сучасні верстати з ЧПУ при підключенні до комп'ютера використовують можливості локальних мереж, що дозволяє використовувати необхідні дані більш швидко і зручно. При необхідності деякі подібні верстати можуть бути обстежені дистанційно через Інтернет для вирішення виникаючих в процесі експлуатації проблем безпосередньо виробником верстата в режимі реального часу.
Якщо в кінці попередньої програми та чи інша функція не була скасована, то вона залишиться в пам'яті СЧПУ із заданими характеристиками і буде активною до тих пір, поки її не скасують.
Для цього при складанні керуючої програми в одній з перших рядків записується ряд підготовчих функцій, які скасовують або задають визначають параметри. Така рядок називається - «рядок безпеки».
N15 G21 G40 G49 G54 G80 G90
G21 - активізує режим роботи в метричній системі мір і скасовує дію коду G20.
G40 - скасовує корекцію на радіус інструменту.
Коди G40 / G40 / G42 керують зміщенням інструменту від заданої в програмі траєкторії переміщення інструменту.
G49 - скасовує компенсацію довжини інструменту.
Коди G43 / G44 / G49 керують до омпенсаціей довжини інструменту.
G54 - вибір робочої системи координат.
Коди G54 активізує одну з декількох робочих систем координат - G54 / G55 / G56 / G57 / G58 / G59.
G80 - скасування постійних циклів.
Код G80 скасовує всі постійні цикли і їх параметри.
G81 / G82 / G83 / G84 / G86 - є постійними циклами.
G90 - абсолютна система координат.
Код G90 активізує роботу в абсолютній системі координат.
G коди чпу верстата
- G00 - прискорене переміщення
- G01 - лінійна інтерполяція
- G02 - G03 - кругова інтерполяція
- G04 - пауза
- G17 / G18 / G19 - вибір площині
- G20 / G21 - вибір системи заходів
- G40 / G41 / G42 - корекція на радіус інструменту
- G43 / G44 / G49 - компенсація довжини інструменту
- G52 - система локальних координат
- G53 - система координат верстата
- G54 - G59 - система робочих координат
- G80 - скасування постійних циклів
- G81 - цикл свердління
- G82 - цикл растачивания (свердління) із затримкою
- G83 - цикл глибокого свердління
- G84 - цикл нарізування різьблення
- G85 - цикл растачивания з відведенням на робочій подачі
- G86 - цикл растачивания з швидким відведенням і зупинкою шпинделя
- G90 / G91 - абсолютна і відносна система Координа
- G94 - подача в мм / хв
- G95 - подача в мм / об
- M00 - програмований останов
- M01 - останов з підтвердженням
- M02 - кінець програми
- M03 - обертання шпинделя за годинниковою стрілкою
- M04 - обертання шпинделя проти годинникової стрілки
- M05 - останов шпинделя
- M06 - зміна інструменту
- M07 - включення додаткового охолодження
- M08 - включення охолодження
- M09 - відключення охолодження
- M30 - останов і перехід в початок керуючої програми
Приклади кадрів чпу верстата
N (number) - це позначення номера кадру.
Програма складається з набору команд записаних в рядки, кожному рядку присвоюється номер. Нумерація проводиться для зручності програмування та подальшої роботи. В процесі обробки виникає необхідність в коректуванні програми, доповнення функцій або координат в зв'язку з технологічними змінами. Для того щоб вставити додаткові рядки нумерація пишеться з пропуском. Номер кадру не впливає на роботу верстата.
- N100 Т10 М06 - викликати інструмент №10
- №03 S1200 - обертання шпинделя за годинниковою стрілкою 1200 об / хв
N04 S1200 - обертання шпинделя за годинниковою стрілкою 1200 об / хв. - N45 G01 Z-l F40 - переміщення на глибину 1 мм на подачі (40 мм / хв)
- N50 G01 Х12 Y22 - переміщення інструменту (40 мм / хв)
- N55 G01 Y50 - переміщення інструменту (40 мм / хв)
- N60 G01 Y50 F22 - переміщення інструменту (22 мм / хв)
- N65 G01 Х30 Y120 - переміщення інструменту (22 мм / хв)
- N70 G00 Z5 - швидке переміщення по Z
- N75 Х00 Y00 - швидке переміщення