Детали, обрабатываемые на станке с ЧПУ, можно рассматривать как геометрические объекты. Во время обработки вращающийся инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга по некоторой траектории. УП описывает движение определенной точки инструмента – его центра. Траекторию инструмента представляют состоящей из отдельных, переходящих друг в друга участков. Этими участками могут быть прямые линии, дуги окружностей, кривые второго или высших порядков. Точки пересечения этих участков называются опорными, или узловыми, точками. Как правило, в УП содержатся координаты именно опорных точек.
Попробуем написать небольшую программу для обработки паза, представленного на рис. 3.4. Зная координаты опорных точек, сделать это несложно. Мы не будем подробно рассматривать код всей УП, а обратим особое внимание на написание строк (кадров УП), непосредственно отвечающих за перемещение через опорные точки паза. Для обработки паза сначала нужно переместить фрезу в точку Т1 и опустить ее на соответствующую глубину. Далее необходимо переместить фрезу последовательно через все опорные точки и вывести инструмент вверх из материала заготовки. Найдем координаты всех опорных точек паза и для удобства поместим их в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Координаты опорных точек паза
| Точка | Координата по оси X | Координата по оси Y |
|---|---|---|
| Tl | 3 | 8 |
| Т2 | 3 | 3 |
| ТЗ | 7 | 3 |
| Т4 | 7 | 8 |
Подведем режущий инструмент к первой опорной точке:
Следующие два кадра заставляют инструмент опуститься на требуемую глубину в материал заготовки.
N60 G00 Z0.5
N70 G01 Z-l F25
Как только инструмент окажется на нужной глубине (1 мм), можно перемещать его через все опорные точки для обработки паза:
N80 G01 Х3 Y3
N90 G01 Х7 Y3
N100 G01 Х7 Y8
Теперь следует вывести инструмент из материала заготовки – поднять на небольшую высоту:
Соберем все кадры вместе, добавим несколько вспомогательных команд и получим окончательный вариант программы:
| Кадры УП | Описание кадра |
|---|---|
| % | Символ начала программы |
| О0001 (PAZ) | Номер программы (0001) и ее название (PAZ) |
| N10 G21 G40 G49 G54 G80 G90 | Строка безопасности |
| N20 М06 Т01 (FREZA D1) | Вызов инструмента № 1 |
| N30 G43 Н01 | Компенсация длины инструмента № 1 |
| N40 M03 S1000 | Включение оборотов шпинделя (1000 об/мин) |
| N50 G00 X3 Y8 | Ускоренное перемещение в опорную точку Т1 |
| N60 G00 Z0.5 | Ускоренное перемещение инструмента B Z0.5 |
| N70 G01 Z-l F25 | Перемещение на глубину 1 мм на подаче 25 мм/мин |
| N80 G01 ХЗ Y3 | Перемещение инструмента в точку Т2 (25 мм/мин) |
| N90 G01 Х7 Y3 | Перемещение инструмента в точку Т3 (25 мм/мин) |
| N100 G01 Х7 Y8 | Перемещение инструмента в точку Т4 (25 мм/мин) |
| N110 G01 Z5 | Подъем инструмента вверх в Z5 (25 мм/мин) |
| N120 М05 | Выключение оборотов шпинделя |
| N130 МЗ0 | Завершение программы |
| % | Символ конца программы |
Станки с ЧПУ представляют собой электронно-механическое оборудование, которое создает в автономном или полуавтономном режиме сложные детали из заготовок. Эффективность работы такого оборудования полностью зависит от УП для ЧПУ. Управляющая программа представляет собой порядок действий с четкой последовательностью и уверенностью во временном интервале. В результате получается точная обработка деталей с минимальными погрешностями. Запрограммированный станок способен самостоятельно изготавливать серии однотипных изделий без присутствия человека.
Возможности программ
Высокоточное оборудование с ЧПУ массово используются в фрезерном, токарном, сверлильном и другом производстве для изготовления серийных деталей, на которые человеку понадобится большое количество времени.
Станки с ЧПУ нашли широкое применение в изготовлении сложных деталей. Благодаря такой программе можно создать деталь любой формы, отверстия любой формы. На оборудовании с электронным управлением производится вырезание барельефов, гербов и икон. Производство герба с помощью такой проги перестало быть трудоемким.
Процесс разработки
Разработка управляющих команд для ЧПУ требует специальных навыков и осуществляется в несколько этапов:
- Получение информации детали и процессе производства;
- На основании чертежей создание ;
- Создание комплекса команд;
- Эмуляция и корректировка кода;
- Испытание готового продукта, изготовление опытной детали.
Сбор информации – это самый первый этап создания УП. Он необходим не только для написания управляющих команд, но и для выбора инструмента и учета особенностей материала при создании. В первую очередь выясняется:
- Характер необходимой поверхности детали;
- Характеристика материала: плотность, температура плавления;
- Величина припуска;
- Необходимость проведения шлифовки, резанья и других операций.
Это позволит вычислить операции, необходимые для обработки, а также рабочие инструменты.
Следующим этапом является моделирование детали. Разработать программу для создания деталей средней и более сложности без моделирования невозможно. При создании стандартных изделий можно поискать готовые модели в интернете, но следует тщательно проверить их на соответствие.
Современные средства компьютерной графики сильно облегчают процесс моделирования. Создание управляющей программы в ArtCam, увидевшей свет в 2008 году, позволяет автоматически получить необходимую трехмерную модель из плоского рисунка. Арткам способен экспортировать растровые изображения распространенных форматов, после чего переводить их в трехмерные изображения или рельефы. Использование алгоритмов незаменимо при написании раздела ЧПУ с нанесением гравировки на деталь.
Но основе информации об изделии и модели вычисляется количество проходов инструмента и их траектория, после чего можно приступать непосредственно к разработке ПО для микроконтроллера.
Разработка ЧПУ
После сбора всей необходимой информации, подбора рабочего инструмента и расчета необходимого количества действий создается программа для ЧПУ станка. Информация об управляющих командах и процессе создания программного продукта для каждой конкретной модели находится в инструкции к оборудованию. Управляющие алгоритмы представляют собой набор команд, в числе которых:
- Технологические (включение/выключение, выбор инструмента);
- Геометрические (движение рабочих инструментов);
- Подготовительные (забор и подача деталей, задание режимов работы);
- Вспомогательные (включение и отключение дополнительных механизмов, очистка станка).
Программирование управляющей стойки осуществляется одним из двух способов:
- Через ПК с подключением флешки к контроллеру и записью готового кода;
- С помощью человеко-машинного интерфейса стойки ЧПУ.
Большинство современных производителей поставляют в комплекте со станком софт для написания управляющего кода. Благодаря этому можно составить управляющие воздействия на более удобном интерфейсе или переработать уже существующий программный код.
Учтите факторы
При написании программы для станков с ЧПУ учитывается ряд важнейших факторов:
Максимальное количество одновременно задействованного инструмента на станке, рабочий ход, мощность ЧПУ и максимальная скорость выполняемых станком операций. При выборе скоростного режима учитывается максимальный разогрев детали, ошибки в этой части могут вызвать деформацию изделия. К тому же следует учитывать наличие на станках с числовым программным управлением дополнительных механизмов. В противном случае при выполнении алгоритма может произойти сбой или наблюдаться ошибки в работе.
Подробные инструкции по созданию управляющих алгоритмов, их интеграции в систему числового программного управления, возможности оборудования и наличие дополнительных функциях подробно описываются в инструкциях к станкам. Внимательное прочтение инструкции и самостоятельное обучение на протяжение небольшого промежутка времени позволяет написать программу человеку, ранее не знакомому с управлением устройством.
Отладка программы, распространенные ошибки
После создания управляющей программы для станка с ЧПУ следует ее отладка. Этот процесс выполняется на компьютере или непосредственно на производстве с использованием опытной заготовки. Если программное обеспечение составлено не правильно, а результат будет далек от ожиданий, следует тщательно разобрать ошибки. Они делятся на 2 типа:
- геометрические;
- технологические.
Первые возникают, когда в программах существуют ошибки в расчетах размеров и плотности материала. Чтобы их исправить, необходимо заново произвести все измерения, но создавать программу заново скорее всего не придется. Технологические ошибки – это неправильно заданные параметры самого станка. Обычно они возникают из-за недостаточного опыта разработчика.
В этом случае необходимо тщательно осуществить проверку, лучше всего подойдет пошаговая эмуляция специальными программами на ПК.
После проверки и получения изделия необходимого качества станку можно приступать к автономной работе по выпуску больших партий сложных изделий.
Для того чтобы обработать деталь на станке с ЧПУ, требуется составить программу, которая представляет собой группу команд, которые выражаются в цифровых параметрах, задается план работы.
Разработка плана действий машин с ЧПУ начинается с построения координатных лучей, на которых с помощью числового кода распределяются точки, по ним будет проводиться действие рабочих элементов. для фрезерного станка занимается инженер-программист.
Система координат
Составление программы для токарной и фрезерной машины требует определенных знаний. Для станков с цифровым управлением программу нужно составлять на декартовой координатной системе, которая включает в себя три луча, исходящие из одного центра и расположенные в пространстве перпендикулярно друг другу. Направление координатных осей задает программу для движения режущего элемента. Оси X, Y, Z распределяют в пространстве согласно определенным правилам:
- Z – совмещается с осью движения шпинделя, она направляется от крепежного элемента обрабатываемой детали к режущему элементу, она направляется как вертикально, так и горизонтально;
- ось Х представляет собой горизонтальный луч, при горизонтальном положении оси Z, ось Х пролегает вправо от левого края передней части станка, где располагается пульт, если же она лежит вертикально, то Х направляется вправо относительно токарному станку, его передней плоскости, если повернуться к ней лицом;
- чтобы определить положение оси Y, ось Х поворачивают на 90 градусов относительно оси Z.
Точка пересечения лучей является началом отсчета. Чтобы на координатной системе задать точку, следует отметить ее числовое выражение на каждом луче.
Рабочий процесс
В ходе фрезерования приходится оперировать сразу несколькими системами координат, предполагается наличие нескольких центров. Управляющая программа для станков – это сложная система, ее написание – ответственный процесс. Рабочий процесс определяется следующими точками:
- нулевая точка (М), она задается производителем и не подлежит изменению;
- нулевая точка (R), ее координаты постоянны, в момент включения машины инструмент должен располагаться в начальной точке;
- нулевая точка закрепляющего элемента инструмента (N) также неизменна, ее задает производитель, в момент отладки машины, верхняя часть режущего элемента, зафиксированного в держателе, замеряется и выставляется в нулевой точке;
- нулевая отметка заготовки (W) на станке имеет свободное расположение, оно зависит от того, какой вид обработки будет произведен, W может меняться, если деталь нужно будет обработать с обеих сторон;
- точка замены (Т), в этой точке производится замена инструментов, параметры задает программист, если устройство смены инструмента имеет вид револьверной головки, также она может быть постоянной, если фрезерный станок оснащен системой для автоматической смены инструмента.
Центр координатной системы является начальным пунктом. Современные токарные и фрезерные обрабатывающие системы работают по специальной программе. Программное обеспечение создается программистами-инженерами, при их составлении следует учесть специфику предстоящей работы.
Пример программы
Ознакомление с программами для работы со станками позволить понять процесс точения, научиться обработке деталей на фрезерных машинах. В качестве примера можно использовать фрагмент программы для станков с ЧПУ, которая составлена для обработки детали, устанавливаемой на станок. Требуется на токарных станках получить деталь с радиусом в 50 и уступом – 20 мм. В левой колонке указание программного кода, а в правой его расшифровка. Обработка детали производится согласно следующему примеру:
- N20 S1500 M03 – шпиндель, работающий со скоростью 1 500 оборотов в минуту, движение по часовой стрелке;
- N25 G00 X0 ZO – начало работы;
- N30 X20 – отход режущего инструмента по заданным параметрам;
- N40 G02 X60 Z – 40/50 F0,5 – движение резца по указанным в программе координатам;
- N50 G00 Z0 X0 – перемещение в исходное положение;
- M05 – выключение шпинделя;
- М30 – стоп программа.
Перед началом работы проводится подготовка: резец фиксируют в начальной точке заготовочного элемента, затем потребуется обнулить параметры. Примеры программ позволяют понять, как работает система, как они управляют машиной.
Ознакомление с примерами управляющих программ поможет начинающему программисту познать азы управления станком.
Токарный и фрезерный станки с софт управлением представляют собой программу, которая характеризуется технологической гибкостью. Это свойство позволяет по окончании обработки одной детали мгновенно перейти к обработке следующего изделия. Для того чтобы станок начал точение, программисты должны написать программу, где информация закодирована в числовом виде. На примере программы для токарного станка с ЧПУ, можно проследить, как работает система. Управляющие программы влияют на качество работы, к их составлению стоит подходить со всей ответственностью. Современная токарная и фрезерная машина функционирует только на основе программ. Лидером автоматизированного оборудования является .
