Ручное программирование траектории движения инструмента
В самом деле, программирование станков с ЧПУ не представляет особых затруднений. В то же время необходимо создавать управляющие программы (УП) для этих устройство таким образом, чтобы по максимуму использовать их в работе.
Программирование выполняется на языке, известном как ISO 7 бит, также его именуют языком G и M кодов.
Программы могут разрабатываться тремя наиболее распространёнными способами:
посредством ручного программирования;
посредством создания программ на стойке станка ЧПУ;
наконец, с помощью CAM-систем.
Все три названных способах программирования используются в определённых случаях, ни один из них не следует рассматривать как универсальный. Именно их сочетание позволит добиться наибольшего эффекта. Овладеть ручным программированием не так сложно при наличии базовых представлений о программировании. В то же время работа с CAM-системой является довольно лёгкой для понимания.
Ручное программирование
Ручное программирование означает создание программы на собственном компьютерном устройстве, где имеется текстовый редактор. На нём и создаётся управляющая программа. Программа содержит координаты, куда передвигается инструмент, производящий обработку заготовок, а также требуемые сведения в форме кодов G и M. Она представляет собой файл с расширением .txt.
После того, как программа готова, её переносят на станок с ЧПУ в виде того же .txt файла. Компьютер и станок соединяют через COM-порт компьютера. Прежде всего проводят синхронизацию их программ, отвечающих за коммуникацию. После этого происходит простое отправление и приём данных. Особый случай — если программа имеет объём, который превосходит величину памяти станка с ЧПУ. В этом случае команды станку направляются непосредственно с компьютера.Особый вариант — написание программы ручкой на листе бумаги, оно имеет смысл, лишь если в производственном помещении нет доступа к компьютеру или иному устройству.
Чрезмерной сложности для понимания ручное программирование не представляет. Эту функцию в состоянии выполнять любой технолог, который знаком с его принципами. В то же время ручное программирование — это сравнительно трудоёмкий процесс, которые требует скрупулёзной точности. Этому варианту создания программ отдают предпочтение в том случае, когда необходимо выполнить несложную обработку заготовок стандартной формы. Второй случай — отсутствие требуемых для двух других методов средств разработки.
Кроме того, до сих пор на производстве присутствует масса станков с ЧПУ, управление которыми возможно исключительно с применением ручного программирования. Значительное количество предприятий используют подобные модели. Причина этого именно в том, что на таких предприятиях выполняются в основном простые операции с заготовками, да и количество станков сравнительно невелико. В результате программист-технолог, который отлично владеет навыками ручного программирования, способен добиться весьма высокой производительности труда.
Ещё более характерный вариант – когда операции с заготовками не просто несложные, но повторяющиеся, а их количество ограничено. Тогда сотрудник пишет программы под каждую из этих операций, и довольно долгое время её менять не требуется вовсе. Необходимость написания программ возникнет лишь при появлении потребности в новых операциях станков.
В итоге ручное программирование выигрывает по эффективности у двух других вариантов. Иначе говоря, для маленького предприятия ручное программирование может быть оптимальными решением.
По эффективности оно победит куда более продвинутый вариант с CAM-системой. К тому же и на предприятиях, где использование последнего метода целесообразно при потребности а коррекции управляющих программ используют ручное программирование. Также этот вариант коррекции используют, когда новую программу, написанную другими способами необходимо оттестировать на станке.
Программирование на пульте стойки станка
Поскольку сейчас многие станки с ЧПУ оборудуются дисплеем и клавиатурой, программировать в таких случаях можно непосредственно на станке, что даёт возможность разрабатывать рабочие программы для такой модели на ней самой. Программировать можно вводят в устройство G и M коды, а также в диалоговом режиме. Также имеется опция тестирования программы, для чего на дисплее станка выполняют визуальную имитацию обработки заготовки с помощью графического приложения.
Программирование с использованием системы CAM
Это специализированная система, позволяющая добиться большей производительности, нежели при программировании ручным способом либо на самом станке.
Система CAM выполняет вычисление траектории инструменты, который производит обработку заготовки. Она действует в автоматическом режиме. Её применяют, если нужна управляющая программа для руководства операциями над деталью сложной конфигурации. Также CAM востребована, если станки на предприятии выполняют массу различных операций. В этих случаях ручной обсчёт нецелесообразен и даже невозможен.
В целом же заниматься ручным программированием станков с ЧПУ весьма несложно, никакого специального образования при этом не требуется. Эта работа вполне доступна и непрофессионалам, поскольку язык ISO 7 бит довольно прост. В остальных случаях все трудные операции возьмёт на себя система CAM.
Мало затруднений вызывает работа по написанию управляющих программ для нескольких станков, выполняющих стандартные операции с заготовками простой формы. Но проще всего программирование для единственного станка, который владелец создал своими руками. Научиться писать программы для такой модели совсем несложно.
Траектория инструмента: программирование
Траектория инструмента, а точнее рациональный выбор траектории рабочих перемещений инструмента является одной из наиболее сложных проблем при определении технологии обработки на станках с ЧПУ. Например, при обработке криволинейной поверхности рациональной с точки зрения уменьшения программирования является траектория движения инструмента. Это объясняется тем, что на большей части своего пути инструмент совершает прямолинейные движения. В случае обработки инструмент движется в основном по криволинейным траекториям, что сложнее для программирования. Кадр на прямолинейное перемещение включает в себя функции, задающие вид перемещения, а также координаты точки-адреса и подачу инструмента F (для G1), например:
G0_X50_Z8_F. ; G1_X20_W-20_F. ; G1_U20_W-5_F….
Циркуляционные перемещения резцов с траекторией инструмента по часовой стрелке задаются функцией G2; против часовой стрелки — функцией G3. Угловая величина дуги не должна превышать 90°. Радиус дуги циркуляции кодируется символом CR=. Системы ЧПУ большинства станков настроены таким образом, что направление циркуляции (G2 или G3) в плоскости Х-Z определяются с положительного направления координатной оси Y. Как уже отмечалось (см. «Токарно фрезерный центр: описание, функции«), у станков традиционных конструктивных схем инструментальные блоки размещаются в их верхней части, а шпиндель установлен слева от оператора. Соответственно, по правилу правой руки ось Y направлена на оператора. Поэтому направление циркуляции — по или против часовой стрелки — определяется с точки взгляда оператора на деталь. Примеры кодирования циркуляции приведены на рис. 1.
Как уже отмечалось, расположение (ориентация) рабочей вершины резца в плане обработки X-Z кодируется буквой А с численными значениями 1. 9. Канавочные резцы, в отличие от остальных типов резцов, имеют две рабочие вершины. Система ЧПУ станка воспринимает эти вершины как два раздельных инструмента. Каждая из вершин при программировании траектории инструмента имеет свое значение ориентации в плане обработки А, а также свои значения вылетов Wxi и Wzi по отношению к базовой точке станка Fi (см. «Наладка токарного станка с ЧПУ«).
Рис. 1. Циркуляционные перемещения при токарной обработке
Язык SINUMERIK-840D позволяет активизировать параметры любой из вершин резца непосредственно в процессе движения по управляющей программе. Активизация параметров вершины резца осуществляется добавлением в командный кадр управляющей программы, задающий перемещение инструмента, обозначения заданной ячейки таблицы параметров инструментов Di. В момент активизации параметров вершины резца происходит смещение на нее программной точки Рi.
На рис. 2 приведен пример применения канавочного резца. Канавка шириной 10 мм выполняется резцом шириной 5 мм. Траектория инструмента следующая: сначала резец осуществляет врезание в тело заготовки с обеспечением припуска на чистовую обработку. Чистовая обработка производится в два этапа: обработка правой стороны канавки и далее обработка всего контура канавки слева направо. Параметрическая ячейка D124 включается в момент приближения правой вершины резца, код расположения которой А=4, к правой стенке канавки; ячейка D104 включается в момент приближения левой вершины резца, код расположения которой А=3, к левой стенке канавки.
Рис. 2. Пример применения канавочного резца
Полярная система координат представляет собой кодирование движения инструмента по отрезкам, выполненным под углом α до некоторой фиксированной координаты по одной из осей: X или Z. Угол 0° соответствует направлению Z+. Положительным для отсчета угла α является направление против часовой стрелки, отрицательным — по часовой стрелке с точки взгляда оператора на деталь. Угловое положение отрезка кодируется ANG=. Примеры применения полярной системы координат приведены на рис. 3.
Рис. 3. Применение полярной системы координат (SINUMERIK)
Сокращенное описание контуров обработки
Принцип сокращенного описания контуров обработки в языке SINUMERIK-840D основан на том, что система ЧПУ станка определяет недостающие координаты опорных точек по заданным параметрам контура. Имеется возможность сопрягать отрезки, расположенные под разными углами к оси Z. Кроме того, допускается сокращенное кодирование притупления острых кромок фаской или скруглением. При программировании траектории инструмента применяются следующие обозначения дополнительных параметров контура:
ANG=. — угловое положение отрезка к направлению Z+ (рис. 3);
RND=. — радиус скругления острой кромки;
CHR=. — величина симметричной фаски, выполняемой на острой кромке.
Рассмотрим характерные случаи сокращенного описания контура.
1. Притупление острой кромки. Сокращенное описание притупления возможно как в прямоугольной, так и в полярной системе координат. Радиус скругления или величина симметричной фаски записывается совместно с координатами точки-адреса, например:
X20_RND=1; Z-40_CHR=1; X20_Z-40_RND=1;
Пример описания контура приведен на (рис. 4).
2. Совмещение отрезков, расположенных в разных угловых положениях. В языке SINUMERIK-840D перемещение резца по контуру обработки может быть определено не отрезком с заданной точкой-адресом, а лучом, расположенным под заданным углом α1 к направлению Z+. В этом случае перемещение инструмента осуществляется до пересечения луча со вторым лучом, следующим по ходу движения резца. Для второго луча должны быть заданы угловое положение α2 и координаты точки-адреса перемещения. В этом случае система ЧПУ станка рассчитывает координаты точки пересечения этих лучей автоматически. Такое описание контура траектории инструмента может быть совмещено с сокращенным описанием притупления кромок. Пример описания контура приведен на (рис. 5)
Рис. 4. Сокращенное описание притупления острых кромок (SINUMERIK)