27

МГУПИ 4138

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Университет ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ» Кафедра ТИ-1: Технологическая информатика и технология машиностроения ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ Методические указания по выполнению комплексной лабораторной работы «Разработка УП для фрезерного станка с ЧПУ KOSY2 серии Standard А5» Специальность: 151001 -Технология машиностроения Москва, 2011г.

АННОТАЦИЯ

Методические указания по выполнению комплексной лабораторной работы содержат методику и примеры выполнения отдельных этапов разработки УП для фрезерного станка с ЧПУ KOSY2 серии Standard А5

Авторы: Усачев Ю.И., Зуев В.Ф.

Работа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры ТИ-1

протокол №______ от ________________2011г.

Зав. кафедрой

д.т.н., профессор Албагачиев А.Ю.

Рекомендуется к печати методической комиссией факультета ТИ по результатам обсуждения на заседании ______________________ 2006 г., протокол N______. Председатель УМК _________________

© Московский государственный университет приборостроения и информатики

1. Цель работы

Разработать управляющую программу для вертикально - фрезерного станка с ЧПУ KOSY2 серии STANDARD А5. Провести наладку оборудования, запись УП, и выполнить обработку геометрического объекта по индивидуальному заданию. Определить время обработки.

2. Содержание работы

1. Дать характеристику геометрического объекта, обрабатываемого на вертикально-фрезерном станке. Установить перечень геометрических элементов, из которых состоит объект, их взаимосвязь, определить координаты опорных точек траектории движения инструмента.

2. Ознакомиться с составом средств технологического оснащения. Привести основные характеристики оборудования, оснастки, режущего инструмента.

3. Привести состав и содержание технологических переходов. Назначить режимы резания.

4. Разработать расчетно-технологическую карту (РТК).

5. Разработать управляющую программу (УП) и карту кодирования информации (ККИ).

6. Провести запись УП на программоноситель.

7. Выполнить наладку станка и обработку геометрического объекта.

8. Провести измерение времени обработки.

9. Оформить отчет по лабораторной работе

2. Методика выполнения работы

Индивидуальное задание для разработки управляющей программы состоит из эскиза геометрического объекта, который выдается преподавателем на подгруппу, состоящей из трех-четырех студентов. Вид объекта по вариантам приведен в Приложении 1.

Вычисление координат опорных точек контура детали ведется в системе координат детали с помощью уравнений, описывающих геометрические элементы. В процессе программирования контурной обработки ре­шаются задачи определения координат опорных точек, лежащих на прямых, окружностях и пересечениях этих элементов. Поэтому необходимо выполнить анализ эскиза, который должен включать ответы на следующие вопросы:

• Из каких геометрических элементов состоит объект. Какие виды пересечения встречаются?

• Возможно ли построение всех элементов контура по заданным на чертеже размерам (недостаток или избыток размеров следует устранить)?

Как правило, для определения точек пересечения элементов контура не требуется проведения сложных вычислений. Основные уравнения для расчетов приведены в Приложении 2. Результаты вычислений должны быть сведены в таблицу 1 отчета (Приложение 9). Пример вычисления координат опорных точек приведен в Приложении 5.

Обработка геометрического объекта проводится на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ, имеющего CNC систему управления (встроенный микропроцессор). На основе изучения назначения, краткого описания конструкции и технических характеристик оборудования, изложенных в Приложении 3, в отчете (таблица 2) приведите основные технические характеристики станка, приспособления и режущего инструмента.

Геометрический объект, обработку которого необходимо выполнить на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ, можно рассматривать как отдельный элемент контура реальной детали. Учитывая, что обработка за один рабочий цикл является одноинструментной, без регулирования частоты вращения в процессе обработки, перечень переходов, необходимых для обработки детали, будет состоять, в основном, из переходов формообразования контура объекта. К числу вспомогательных могут быть отнесены переходы, связанные с включением, отключением вращения шпинделя, быстрым подводом и отводом РИ. При установлении режимов резания необходимо исходить из следующего: глубину резания устанавливаем постоянной по всей траектории движения. Ее значение выбираем из диапазона 0,5 … 1 мм. Частоту вращения шпинделя устанавливаем в зависимости от номера управляющего реле (см. Приложение 3). Таким образом, программируемой для отдельных отрезков траектории перемещения инструмента (между опорными точками) будет минутная подача. Скорость рабочего перемещения вдоль осей координат выбираем из диапазона 30 …100 мм/мин. В таблице 3 отчета должны быть приведены основные и вспомогательные переходы с указанием для всех опорных точек значений рабочих подач.

Расчетно-технологическая карта (РТК) представляет собой операционный эскиз, на котором приводится траектория движения инструмента в виде по­следовательности элементарных ходов, начало и конец которых обозначаются опорными точками с номером. В опорной точке изменяется либо направление движение подачи, либо изменяется технологическое состояние станка (включается СОЖ, изменяются режимы резания и т.д.). Началом и концом траектории являются исходная точка станка, из которой начинается и заканчивается движение инструмента. Обычно элементарный ход — это отре­зок прямой по одной или двум координатам, или четверть дуги окружности.

Кроме траектории движения инструмента на РТК наносят оси коорди­нат, комплекты баз, применяемые нулевые точки станка, режимы резания, места расположения прижимов. Обрабатываемые на данной операции по­верхности обводят утолщенными линиями.

В РТК основные сведения об обработке приводятся в табличной форме. В ней записываются участки тра­ектории с их характеристиками (прямая, дуга окружности); указываются координаты опорных точек концов участков, подача инструмента на каж­дом участке (мм/мин) и частота вращения шпинделя. В стро­гой последовательности отмечаются все необходимые специальные команды (поворот револь­верной головки, включение быстрого хода и рабочей подачи, торможе­ние каретки, останов, отвод инструмента и др.). Пример оформления РТК приведен в Приложении 7.

Управление фрезерным станком выполняется от персонального компьютера с помощью специализированного программного обеспечения NCCAD, необходимые сведения о котором приведены в Приложении 4. Примеры разработки УП для типовых траекторий перемещений инструмента рассмотрены в Приложении 5. На основе изучения основных этапов разработки УП в лабораторной работе для заданного геометрического объекта составить управляющую программу и записать в карту кодирования информации (ККИ), пример оформления которой приведен в Приложении 8. После ее проверки она записывается на программоноситель и производится обработка объекта. В процессе отработки УП на станке следует зафиксировать время обработки.

Приложение 3

П.3. Фрезерный станок с ЧПУ KOSY2 серии STANDARD А5

П.3.1. Назначение

Фрезерные станки с ЧПУ KOSY2 серии Standard (рис. П.3.1.) предназначены для следующих видов обработки материалов резанием:

Двух - и трехкоординатное фрезерование изделий из дерева и пластиков;

чистовое (тонкое) двух - и трехкоординатное фрезерование изделий из цветных металлов;

двух - и трехкоординатное гравирование изделий из дерева, пластиков, цветных металлов и термически необработанных конструкционных сталей;

фрезерование и гравирование изделий из дерева и пластиков, имеющих конфигурацию тел вращения (при наличии в комплектации станка поворотно-делительной головки).

Рисунок П.3.1. Общий вид станка

Предпочтительная область применения станков:

В промышленности:

- мелкосерийное производство;

- единичное производство (изготовление шаблонов, печатных плат, литейных форм, пресс-форм, вывесок, табличек, печатей и т.п.).

В учебном процессе:

- для изучения основ систем управления и программирования на станках с ЧПУ;

- для изучения технологии обработки материалов резанием.

П.3.1.Описание конструкции

Фрезерный станок с ЧПУ KOSY2 серии Standard А5 является настольным станком с ЧПУ, который управляется непосредственно компьютером с помощью специального программного обеспечения, т.е. является станком с компьютерным ЧПУ.

Внешний вид станка с ЧПУ KOSY2 серии Standard представлен на рис. П.3.1.Станок имеет портальную конструкцию, что обеспечивает при его небольших габаритах большую жесткость конструкции, чем при консольной компоновке. Основным несущим элементом, на котором базируются все исполнительные органы станка, является станина 6. На станине 6 на направляющих качения установлены рабочий стол 5 и горизонтальные салазки 9. На горизонтальных салазках 9 на направляющих качения размещена фрезерная бабка 2 с универсальной шпиндельной головкой 1.

Станина 6, рабочий стол 5, горизонтальные салазки 9 и фрезерная бабка 2 изготовлены из прессованных алюминиевых профилей, упрочненных термообработкой и анодированием. В рабочем столе 5 профиль имеет Т-образные пазы, которые используются для закрепления штатного эксцентрикового зажима или каких-либо иных станочных прижимов и приспособлений. У фрезерной бабки 2 профиль также имеет Т-образные пазы, которые позволяют установить шпиндельную головку 1 на разных уровнях по высоте, что дает возможность расширить диапазон вертикальных перемещений.

Необходимые для фрезерной обработки перемещения шпиндельной головки 1 относительно обрабатываемой заготовки осуществляются за счет независимых линейных перемещений подвижных частей станка: рабочего стола 5, па котором крепится заготовка, горизонтальных салазок 9 и фрезерной бабки 2. При этом линейное продольное перемещение обеспечивается движением рабочего стола 5, линейное поперечное перемещение движением горизонтальных салазок 9, линейное вертикальное перемещение - движением фрезерной бабки 2. В качестве привода для перемещения по каждому направлению используется свой двухфазный шаговый двигатель, вращательное движение от которого передается на соответствующий ходовой винт и преобразуется в линейное перемещение исполнительного органа станка посредством шарико-винтовой передачи.

Направляющие качения подвижных частей станка имеют одинаковую конструкцию, которая представляет собой пару стальных направляющих 10 из круглого профиля и четыре стальных ролика 7, закрепленных на осях 8.

Универсальная шпиндельная головка 1 с помощью электрического кабеля 12 через штепсельный разъем 11 подключена к системе управления станка и снабжена: для защиты оператора при работе станка - гибким держателем с защитным стеклом 4; для сбора стружки - вакуумным адаптером отсоса стружки 3, подключенным к пылесосу. Включение и отключение универсальной шпиндельной головки 1 (как и всех исполнительных органов станка) производится с помощью электрических реле, входящих в систему ЧПУ станка.

П.3.2. Основные технические характеристики

Фрезерныё станок с ЧПУ KOSY2 серии Standard А5 имеет рабочую зону близкую к формату А5. Основные технические характеристики станка в базовом варианте приведены в таблице П.3.1.

Таблица П.3.1.

Параметр	KOSY2 Standard A5
Габариты станка, мм, не более	270x510x640
Масса станка, кг, не более	20
Электрическое питание станка: Напряжение питания, В Частота, Гц	220±10% 50±0,8%
Рабочая зона, мм, не менее	185x300x56/108
Наибольший размер заготовки по ширине и высоте, мм, не менее	205x50
Наибольшая подача в режиме холостого хода, мм/с, не менее: по оси координат X по оси координат Y по оси координат Z	45 45 20
Наибольшая подача в режиме рабочего хода, мм/с, не менее: по оси координат X по оси координат У по оси координат Z	25 25 20
Допустимая сила резания по трем осям координат при подаче 10 мм/с, Н, не более	100
Дискретность перемещения по трем осям координат, мм (справ.)	0,01
Точность позиционирования шпинделя вдоль каждой оси координат, мм, не ниже	0,05
Размер Т-образных пазов на рабочем столе и расстояние между ними, мм (справ.)	11x4;52
Техническая характеристика универсальной шпиндельной головки: Напряжение питания, В Частота, Гц Мощность, не менее, Вт Скорость вращения шпинделя, мин^-1. Регулирование скорости вращения шпинделя Посадочный диаметр зажимной цанги под инструмент, мм (справ.)	220±10% 50±0,8% 710 10000...27000 потенциометром 3

Приложение 4

П.4. Общие сведения о программном обеспечении NCCAD5

Управление фрезерным станком с ЧПУ KOSY2 серии Standard осуществляется подключенным к станку компьютером с помощью специализированного программного обеспечения NCCAD. В самом станке смонтирован микропроцессор, который связан с компьютером через стандартный последовательный СОМ-порт и управляет приводами станка.

В настоящее время для управления станком предлагается NCCAD 5-й версии. Программное обеспечение NCCAD5 представляет собой CNC/CAD/CAM-систему, состоящую из трех функциональных модулей: модуля автоматизированного создания чертежа (CAD-модуля), модуля задания технологических параметров обработки и их графической имитации (САМ - модуля) и модуля управления станком KOSY (CNC-модуля).

П.4.1. Состав управляющей программы

Для составления текстов управляющих программ по мере развития станков с ЧПУ было разработано несколько программирующих кодов. В настоящее время наибольшее распространение получил универсальный международный язык программирования ИСО-7бит, который иногда также называют CNC-кодом или G-кодом.

Слово УП

Управляющая программа для станка с ЧПУ имеет адресный формат. Текст УП представляет собой набор слов, каждое из которых состоит из одной буквы адреса и числа. Буквенный символ адреса сообщает системе ЧПУ о смысловом значении слова, а число содержит сведения о численном параметре смыслового значения слова. В такой буквенно-цифровой форме составляется текст управляющей программы, который содержит в себе всю информацию обо всех необходимых операциях по управлению станком с ЧПУ.

Буквенные символы, используемые в программном обеспечении NCCAD5 для составления слов в управляющих программах, сведены в таблицу П.4.1.

Таблица П.4.1.

Символ	Значение	Применение
G	Подготовительная функция и технологические циклы	Команды на вид и условия перемещения исполнительных органов станка.
М	Вспомогательная функция	Команды, определяющие условия работы механизмов станка, например, включение и выключение шпинделя или программируемый останов выполнения программы.
X	Величина прямолинейного перемещения	Задание конечной точки, определяющей перемещение исполнительного органа станка вдоль оси X.
Y	Величина прямолинейного перемещения	Задание конечной точки, определяющей перемещение исполнительного органа станка вдоль оси Y.
Z	Величина прямолинейного перемещения	Задание конечной точки, определяющей перемещение исполнительного органа станка вдоль оси Z.
U	Величина перемещения	Задание величины перемещения исполнительного органа станка вдоль четвертой (дополнительной) оси. Реализуется только в случае установки на станке KOSY соответствующего дополнительного оборудования, например, поворотно-делительной головки.
F	Величина подачи	Задание скорости результирующего прямолинейного перемещения инструмента относительно заготовки.
I	Величина интерполяции	Задание интерполяции перемещения исполнительного органа станка вдоль оси X.
J	Величина интерполяции	Задание интерполяции перемещения исполнительного органа станка вдоль оси Y.
К	Величина интерполяции	Задание интерполяции перемещения исполнительного органа станка вдоль оси Z.
Р	Величина временной паузы	Задание величины временной паузы в работе станка После окончания заданного временного интервала станок автоматически переходит к дальнейшему выполнению программы
W	Величина ожидания времени	Задание величины ожидания назначенного времени. Станок начинает выполнение программы после наступления назначенного времени.
D	Величина угла дуги	Задание величины угла дуги при перемещении по криволинейной траектории относительно осей X и Y.
В	Величина отвода режущего инструмента	Задание величины отвода режущего инструмента от обрабатываемой поверхности при программировании стандартных циклов.
Н	Коэффициент высоты шрифта	Задание высоты стандартного шрифта при гравировке надписей
S	1) гравировка шрифта 2) скорость вращения вала шпинделя	1) Обозначение начала гравировки стандартного шрифта 2) Задание скорости вращения вала шпиндельной головки при регулировании ее программным способом
О	Номер реле	Обозначение номера реле, управляющего включением и отключением исполнительных органов станка. Используется совместно со вспомогательной функцией М10.

Численная составляющая слов с символами «G» и «М» всегда представлена в виде только целого двух — трехзначного числа и никогда в виде десятичной дроби, в отличие от слов со всеми прочими символами, у которых она может быть как в виде целого двух - трехзначного числа, так и в виде десятичной дроби.

Если численная составляющая слова представлена в виде десятичной дроби, в конце дробной части которой стоят нули, то для упрощения написания и чтения программы последние нули дробной части не пишутся (вместо 4,100 записывается 4,1)

Слова, используемые в программном обеспечении NCCAD5, по функциональному назначению можно разделить на три группы:

1) Командные слова. К ним относятся слова, начинающиеся с буквенных символов G и М. С помощью этих слов задаются команды на перемещения исполнительных органов станка и на изменение условий их работы.

2) Размерные слова. К ним относятся слова, начинающиеся с буквенных символов X, Y, Z, U, I, К, D, В и Н. С помощью этих слов задаются величины размерных перемещений исполнительных органов станка.

3) Слова, задающие величины технологических параметров обработки деталей. К ним относятся слова, начинающиеся с буквенных символов F, P, W и О.

Кадр управляющей программы

Кадр является следующим по иерархии после слова элементом текста управляющей программы. Каждый кадр состоит из одного или нескольких слов, расположенных в определенном порядке, воспринимаемых системой ЧПУ как единое целое и содержащих не менее одной команды. Отличительным признаком кадра как совокупности слов является то, что в нем содержится вся геометрическая, технологическая и вспомогательная информация, необходимая для выполнения рабочего или подготовительного действия исполнительных органов станка. Рабочее действие в данном случае означает обработку заготовки за счет однократного перемещения инструмента по одной элементарной траектории (прямолинейное перемещение, перемещение по дуге и т.п.), а подготовительное действие - действие исполнительных органов станка для выполнения или завершения рабочего действия.

Пример записи одного кадра: G01 Z-2.7 F30.

В этом кадре присутствует три слова: «G01», «Z-2.7» и «F30», с помощью которых задается прямолинейное перемещение инструмента по оси Z до точки, имеющей высоту расположения -2,7 мм, со скоростью подачи, равной 30 мм/ мин.

Составленная по определенным правилам совокупность кадров представляет собой текст управляющей программы в соответствии с принятым для данной системы ЧПУ форматом кадра.

Международным стандартом приняты следующие общие рекомендации по формату кадра:

1) Между словами кадра, так же как и в обычном тексте, должен быть интервал.

2) Каждый кадр начинается словом, обозначающим номер кадра, которое состоит из буквенного символа «N» и порядкового номера кадра из трех цифр.

3) Каждый кадр заканчивается словом, обозначающим конец кадра. Рекомендуемый вариант написания слова - «LF».

4) Командные и размерные слова, а также слова, задающие величины технологических параметров обработки деталей, располагаются в тексте кадра между словами «Номер кадра» и «Конец кадра» в произвольном порядке.

С точки зрения удобства работы международный стандарт рекомендует следующую последовательность расположения слов в кадре: N, G, X, Y, Z, I, J, K, S, ..., M,..., LF.

5) He допускается наличие в одном кадре двух и более слов с одинаковыми буквенными символами. В то же время любое слово может быть пропущено, если оно не обязательно в данном кадре.

6) Для уменьшения объема текста управляющей программы в каждом кадре записывается только новая по отношению к предыдущему кадру информация, при этом неизменяемая часть информации от предыдущего кадра воспринимается системой ЧПУ по умолчанию как действующая.

Программное обеспечение NCCAD5 имеет упрощенный формат кадра, который имеет следующие отличия от международного стандарта:

1) Кадры управляющей программы не имеют порядковых номеров.

2) Каждый кадр пишется в одной строке.

3) Каждый новый кадр пишется с новой строки.

4) Кадры не имеют слов, обозначающих начало и конец кадра.

5) В числе, записанном в виде десятичной дроби, целая и дробная части отделяются друг от друга только точкой.

4) Поскольку дискретность перемещения для системы ЧПУ KOSY2 равна 0,01 мм (см. табл. П.4.1), то все координаты в тексте управляющей программы приводятся не более чем с двумя знаками после запятой.

5) Последовательность расположения слов в кадре определяется по следующим правилам.

- командные слова G и М всегда стоят в начале кадра, слово F (если оно присутствует) - в конце, а остальные слова располагаются между ними;

- слово D, задающее величину угла дуги при перемещении по криволинейной траектории, всегда располагается перед словами I, J и К;

- допускается следующее частичное изменение порядка расположения слов в кадре: слова X, Y и Z, а также слова I, J и К можно менять местами между собой.

Исходя из удобства работы, рекомендуется следующая последовательность расположения слов в кадре:

G(M,O),X,Y,Z,(D,I,J,K),F.

П.4.2. Основные команды, используемые в программном обеспечении NCCAD5

К основным командам программного обеспечения NCCAD относятся команды, которые наиболее часто присутствуют в текстах управляющих программ для фрезерной обработки на станке с ЧПУ. Это команды, с помощью которых задаются перемещения исполнительных органов станка по прямой линии и дуге (линейная и круговая интерполяция), а также команды на начало и окончание выполнения программы и на включение и выключение вращения шпинделя.

Линейная интерполяция при ускоренном перемещении (быстрое позиционирование) - команда G00

Линейная интерполяция в системах ЧПУ понимается как движение по прямой линии в трехкоординатном пространстве от исходной точки - к точке с заданными координатами. При программировании линейной интерполяции перемещение задается в одном кадре. При этом в нем обязательно должна быть указана следующая информация:

1) команды G00 или G01, задающие линейную интерполяцию;

2) координаты конечной точки перемещения по тем осям координат, по которым происходит изменение положения.

Координаты начальной точки перемещения при задании линейной интерполяции не указываются, потому что они всегда совпадают с конечной точкой предыдущего перемещения.

Команда g00 устанавливает перемещение по прямой линии в определенную программой точку с наибольшей для данных настроек станка скоростью.

Основное применение команды G00 - выполнение перемещения на высоких скоростях при действиях станка, не связанных непосредственно со съемом материала заготовки. Типичными вариантами использования команды G00 являются перемещение инструмента в точку врезания, подъем и отвод инструмента по окончании обработки и т.п.

Если в кадрах программы, предыдущих кадру с командой G00, не была задана скорость рабочей подачи, то ее необходимо задавать в последующих кадрах. Если рабочая подача уже была задана в предыдущих кадрах, то кадр с командой G00 не отменяет назначение параметров ранее заданной рабочей подачи, а только временно приостанавливает их действие. После выполнения перемещения по кадру с командой G00 программа по умолчанию возвращается к ранее назначенным параметрам рабочей подачи.

Пример записи кадра управляющей программы, содержащего быстрое перемещение от какой-то исходной точки вдоль одной только оси Z до достижения высоты расположения, равной 1,7 мм от начала отсчета системы координат: G00 Z1.7.

Пример записи кадра управляющей программы, содержащего быстрое перемещение по всем трем осям координат:

G00 X138.4 Y16.79 Z-1.22

Команда g01 устанавливает перемещение по прямой линии в определенную точку со скоростью подачи, заданной с помощью символа «f».

Запрограммированная скорость подачи является контурной, т.е., в случае перемещения вдоль какой-то одной оси координат, скорость подачи будет совпадать со скоростью перемещения вдоль этой оси, а во всех остальных случаях скорость подачи будет больше скорости перемещения вдоль каждой отдельной координатной оси.

Основное применение команды G01 - задание рабочего хода по прямолинейной траектории, когда при перемещении режущего инструмента по прямой линии производится изменение формы, размеров или шероховатости обрабатываемой детали.

Особенности записи кадра с использования команды G01:

- если в предыдущих кадрах не была задана скорость подачи с помощью символа «F», ее необходимо задать в текущем кадре;

- назначенная с помощью символа «F» скорость подачи является действующей для всех последующих кадров, пока ее значение не будет переопределено.

Пример записи кадра управляющей программы, содержащего линейную интерполяцию с заданной скоростью подачи только по одной оси Y, при этом скорость подачи задается в текущем кадре:

G01 Y118.36 F30

Пример записи кадра управляющей программы, содержащего линейную интерполяцию с заданной скоростью подачи по всем трем осям координат, при этом скорость подачи задается в предыдущих кадрах:

G01 X27.34 Y102.65 Z-2.43

Пример фрагмента управляющей программы, содержащего быстрое позиционирование и линейную интерполяцию с заданной скоростью подачи:

G00 XI00 Y50 (быстрое позиционирование)

G01 Х150 Y100 F70 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи)

Круговая интерполяция с заданной скоростью подачи - команды g02 и g03

Команды G02 и G03 устанавливают перемещение на определенную величину по дуге со скоростью подачи, заданной с помощью символа «F». При этом команды G02 и G03 различаются между собой направлением перемещения от начальной до конечной точки дуги: команда G02 задает движение по дуге по часовой стрелке, а команда G03 - против часовой стрелки. Так же как и в случае с командой G01 запрограммированная скорость подачи является контурной, т.е. скорость подачи шпинделя в пространстве больше скорости перемещения вдоль каждой отдельной координатной оси.

В программном обеспечении NCCAD при выполнении круговой интерполяции движение исполнительных органов станка может происходить одновременно не по трем осям координат, как в случае прямолинейного перемещения, а только по двум осям. При этом перемещение по этим двум осям координат выполняется синхронно, а по третьей оси движение в этот момент не производится. Таким образом, круговая интерполяция, в отличие от линейной интерполяции, может быть выполнена не более чем в режиме 2,5-ой координатной обработки.

Плоскость, определяемая двумя осями координат, по которым происходит синхронное перемещение, называется плоскостью интерполяции. В программном обеспечении NCCAD плоскость интерполяции может быть образована любым сочетанием двух координатных осей: XY, XZ, YZ. Основное применение команд G02 и G03 - задание рабочего хода по круговой траектории, когда при перемещении режущего инструмента по дуге производится изменение формы, размеров или шероховатости обрабатываемой детали.

Особенности записи кадра с командами G02 и G03 те же, что и с командой G01:

Для программирования круговой интерполяции в системе KOSY используется два способа задания траектории движения:

1) с помощью углового значения дуги и координат ее центра;

2) с помощью координат начальной и конечной точек дуги, а также ее центра.

Программирование круговой интерполяции с помощью углового значения дуги и координат ее центра

При данном способе программирования круговой интерполяции угловое значение дуги необходимо указать в градусах в численном диапазоне от 0 до 360, а координаты центра дуги - в относительных координатах с началом отсчета в начальной точке дуги. При этом подразумевается, что начальная точка дуги совпадает с конечной точкой предыдущего перемещения.

Пример кадра управляющей программы, содержащего круговую интерполяцию по часовой стрелке, задаваемую с помощью углового значения дуги и координат ее центра (см. рис. П.4.1.):

G02 D50 I40 J-5 F20

В этом кадре:

G02 - команда на выполнение перемещения по дуге по часовой стрелке;

D50 - угловое значение дуги; равное 50°;

140 - расстояние от центра дуги до ее начальной точки по оси X;

J-5 - расстояние от ее начальной точки до центра дуги по оси Y;

F20 - скорость подачи, заданная в текущем кадре.

Программирование перемещения в нулевую точку станка - команда G76

По умолчанию программное обеспечение NCCAD5 задает нулевую точку станка в таком положении исполнительных органов, при котором координаты по осям X и Y имеют минимальные значения, а координата по оси Z - максимальное. Положение нулевой точки станка контролируется специальной системой датчиков, встроенных в станок.

Перемещения, заданные командой G76, выполняются со скоростью быстрого позиционирования в следующей последовательности: из исходной точки, от которой запрограммировано перемещение, вначале производится перемещение по оси Z на максимальную высоту, что соответствует координате нулевой точке станка по оси Z. Затем производится одновременное перемещение по осям X и Y в координаты, соответствующие нулевой точке станка по осям X и Y.

Пример записи кадра управляющей программы: G76.

Рисунок П.4.1.	Рисунок П.4.2.

В связи с тем, что система ЧПУ KOSY2 не имеет обратной связи, отслеживающей величину перемещения исполнительных органов станка, рекомендуется, во избежание появления накопленной погрешности, выполнять перемещение в нулевую точку станка перед каждым повторным запуском управляющей программы.

Программирование перемещения в позицию смены заготовки — команда G77

По умолчанию в программном обеспечении NCCAD5 позиция смены заготовки соответствует такому положению исполнительных органов станка, при котором координата по оси X имеет минимальное значение, а координаты по осям Y и Z -максимальные. При таком положении исполнительных органов станка плоскость рабочего стола в максимальной степени доступна для обзора и обслуживания оператором станка.

Перемещения, заданные командой G77, выполняются со скоростью быстрого позиционирования в следующей последовательности: из исходной точки, от которой запрограммировано перемещение, вначале производится перемещение по оси Z на максимальную высоту. Затем производятся одновременные перемещения по осям X и Y в координаты, соответствующие позиции смены заготовки по осям X и Y.

Пример записи кадра управляющей программы: G77.

Программирование круговой интерполяции с помощью координат начальной и конечной точек дуги, а также ее центра

При данном способе программирования круговой интерполяции начальная точка дуги совпадает с конечной точкой предыдущего перемещения, а координаты конечной точек дуги и ее центра задаются в той же системе координат, что и начальная точка дуги.

Пример фрагмента управляющей программы, содержащего круговую интерполяцию против часовой стрелки, задаваемую с помощью координат начальной и конечной точек дуги, а также ее центра (см. рис. П.4.2.):

G01 Х10 Y10 F20

G03 Х20 Y-10 125 J5

При этом способе программирования круговой интерполяции есть одна особенность в задании кругового перемещения на величину полной окружности. В этом случае координаты начальной и конечных точек перемещения по дуге должны совпадать. И тогда фрагмент управляющей программы на круговое перемещение в полную окружность будет выглядеть, например, следующим образом:

G01 Х10 Y10 F20

G03 Х10 Y10 I10 J-10

Программирование перемещения в нулевую точку заготовки - команда G74

Нулевая точка заготовки не имеет постоянных координат. Каждый раз, при изменении конфигурации и размеров детали, ее назначают заново - в зависимости от конфигурации детали, технологии обработки и удобства наладки станка.

Выбранные значения координат нулевой точки заготовки заносятся в память программного обеспечения NCCAD5, и от них система ЧПУ отсчитывает перемещения исполнительных органов станка при обработке заготовки по управляющей программе (Приложение 6).

Перемещения, заданные командой G74, выполняются следующим образом: из исходной точки, от которой запрограммировано перемещение, вначале производится перемещение со скоростью быстрого позиционирования по оси Z на максимальную высоту. Затем выполняется синхронное перемещение со скоростью быстрого позиционирования по осям X и Y в координаты, соответствующие нулевой точке по осям X и Y, после чего - перемещение по оси Z в координату, соответствующую нулевой точке по оси Z. В конце перемещения по оси Z, за 0,5 мм до конечной точки, скорость перемещения автоматически снижается со скорости быстрого позиционирования до 0,2 мм/с.

Пример записи кадра управляющей программы: G74.

Программирование изменения координат исходной точки - команда G54

Корректировка назначенных ранее значений координат исходной точки - одно из наиболее часто выполняемых действий оператора при наладке станка и корректировке управляющей программы. Чаще всего команда на это действие применяется при назначении и изменении координат нулевой точки заготовки. Для облегчения труда оператора в большинстве систем ЧПУ предусмотрены специальные команды, с помощью которых можно программным способом изменить координаты исходной точки.

В программном обеспечении NCCAD5 также имеется специальная команда для изменения координат исходной точки - команда G54.

Для нулевой точки заготовки в программном обеспечении NCCAD5 имеется также и другой способ изменения координат - с помощью кнопок виртуального пульта. Если точное значение корректировки координат неизвестно, и ее надо проводить «до касания», то в этом случае обычно используют ручной способ. Если точное значение корректировки координат известно, то быстрее и точнее будет программный способ.

Перемещения, заданные командой G54, выполняются со скоростью быстрого позиционирования в следующей последовательности: из исходной точки, от которой запрограммировано перемещение, вначале производится перемещение по оси Z на максимальную высоту. Затем производятся одновременные перемещения по осям X и Y в координаты, соответствующие новым заданным значениям, после чего - перемещение по оси Z в координату, соответствующую новому заданному значению.

Пример записи кадра управляющей программы, содержащего команду на корректировку координат расположения исходной точки, при которой значения ее координат должны увеличиться по оси X на 20 мм, по оси Y иа 30 мм и по оси Z на 10 мм:

G54X20 Y30Z10

Программирование с помощью подготовительных функций действий по наладке станка перед началом обработки детали

При работе на универсальных станках с ручным управлением требуемые размеры изготавливаемых деталей достигаются, как правило, путем обработки заготовки относительно ее базовых поверхностей. На станках с ЧПУ требуемые размеры деталей достигаются путем обработки заготовки относительно начала отсчета выбранной по определенным соображениям системы координат.

Фактически при работе на станке с ЧПУ приходится иметь дело не с одной, а с тремя системами координат одновременно.

Во-первых, это координатная система станка, которая имеет начало отсчета в определенной, зависящей от конструкции станка, точке. От нее отсчитываются перемещения исполнительных органов станка по трем взаимно перпендикулярным осям координат. Точка, являющаяся началом отсчета координатной системы станка, называется либо «нуль станка», либо (как в системе ЧПУ KOSY2) «нулевая точка станка».

Во-вторых, это координатная система детали со своими осями координат и с началом отсчета в точке, называемой «нуль детали» или «нулевая точка детали», относительно которой задаются размеры и положение поверхностей детали.

В-третьих, это координатная система инструмента с началом отсчета в точке, называемой «нуль обработки», от которой начинается запрограммированное перемещение обрабатывающего инструмента. Как правило, координаты нуля обработки задаются относительно координатной системы детали.

При использовании станков с ЧПУ на этапе технологической подготовки, когда разрабатывается технологический процесс обработки детали, необходимо выбрать исходную точку обработки, с которой начинается работа по управляющей программе (в программном обеспечении NCCAD5 исходная точка обработки называется «нулевой точкой заготовки»). Желательно, чтобы при этом совпали координатные системы детали и инструмента и совместились направления координатных осей детали и станка. В этом случае процесс программирования траекторий перемещения исполнительных органов станка становится намного проще, и, следовательно, уменьшается вероятность появления ошибок в управляющей программе.

При работе станка с ЧПУ для его наладки и обслуживания часто возникает необходимость перемещать его исполнительные органы в исходные точки той или иной системы координат и корректировать положение этих точек. Для этого в программном обеспечении NCCAD5 с помощью подготовительной функции G заложен ряд команд, которые дают возможность выполнить данные перемещения программным способом. Они обеспечивают по умолчанию перемещение исполнительных органов станка со скоростью быстрого позиционирования.

Программирование начала и окончания программы Рекомендации по программированию начала программы

В программном обеспечении NCCAD5 для обозначения начала программы нет специального символа. Поэтому начало текста управляющей программы будет зависеть от того, в каком текстовом редакторе она составляется.

Если текст управляющей программы составляется в текстовом редакторе модуля CNC программного обеспечения NCCAD5, то не требуются никакие дополнительные символы или комментарии. С помощью команды «CNC-программа» текст управляющей программы загружается в модуль CNC. Система ЧПУ, непосредственно после нажатия кнопки «Выполнить программу» на виртуальном пульте станка и получения подтверждения команды в диалоговом окне «Выполнение программы», приступает к выполнению управляющей программы, начиная с первого кадра.

Если текст управляющей программы составляется в текстовом редакторе операционной системы Windows, то при загрузке его в модуль CNC программного обеспечения NCCAD5, первые две строчки текста автоматически удаляются. Это связано с тем, что по умолчанию в программном обеспечении NCCAD5 принято, что первые две строки управляющей программы, как правило, отводятся для комментария по особенностям наладки станка. Поэтому, при работе в текстовом редакторе операционной системы Windows, в первых двух строках составляемой программы рекомендуется помещать какую-либо справочную служебную информацию, которая относится к данной программе. Например, перед первым кадром, который необходимо выполнить, целесообразно в одной строчке поместить название файла с текстом управляющей программы, а в другой - метку о начале управляющей программы, например, слово «START». Если нет необходимости помещать справочную информацию, рекомендуется в двух первых строчках текста помещать по какому-либо заметному текстовому значку, например, точку с запятой, чтобы случайно не разместить рабочие кадры управляющей программы в двух первых строках.

В программном обеспечении NCCAD5 нет возможности задавать частоту вращения шпинделя с помощью управляющей программы. Этот параметр регулируется только ручным способом с помощью потенциометра, установленного на станке. Программным способом задается лишь команда на включение и, соответственно, выключение шпинделя. Поэтому для того, чтобы оператор станка имел гарантированное время на проверку регулировки числа оборотов шпинделя после начала выполнения программы станком, рекомендуется в первом рабочем кадре управляющей программы задать команду на включение шпинделя.

Чтобы задать команду на включение шпинделя, необходимо в кадре прописать два слова: первое - со вспомогательной функцией M10 и второе - с буквенным символом «О» и номером реле, управляющим включением и отключением шпинделя. Для разных моделей шпинделей используются разные номера реле. В случае базового варианта поставки станка серии Standard с универсальной шпиндельной головкой для включения и отключения шпинделя задействовано реле №6. В этом случае кадр с командой на включение шпинделя выглядит следующим образом:

М10 O6.1

В данном кадре численная составляющая слова 06.1 является не десятичной дробью как в размерных словах, а представляет собой следующую совокупность цифр:

6 - номер управляющего реле;

1 - знак кода, принятого в системах логического управления, который обозначает наличие сигнала в цепи управления (напряжение есть);

«.» - разделительный символ, отделяющий номер реле от знака состояния.

Чтобы подать команду на выключение шпинделя, необходимо в приведенном кадре поменять единицу на ноль, который на языке систем логического управления означает, что сигнала в цепи управления нет. И тогда кадр с этой командой примет следующий вид:

М10 О6.0

Рекомендации по программированию окончания программы

В большинстве систем ЧПУ в качестве символа «Конец программы» применяется командное слово со вспомогательной функцией М02. В программном обеспечении NCCAD5 команда на окончание программы задается командным словом с подготовительной функцией G99.

Пример фрагмента управляющей программы с применением функции G99:

G00 Z2 (быстрое позиционирование по оси Z)

G00 XI00 Y50 (быстрое позиционирование по осям Xи Y)

G01 Z-l F40 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи по оси Z)

G01 Х200 Y100 F70 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи)

G00 Z10 (быстрое позиционирование по оси Z)

G99 (завершение программы)

Приложение 5

Примеры разработки УП

П.5.1. Составить, используя стандартный фрезерный цикл, текст управляющей программы по фрезерной обработке окон в виде паза с радиусным закруглением по двум сторонам (см. рис. П.5.1.), приняв следующие технологические ограничения:

1) Глубина окон h указана на чертеже.

2) Нулевая точка заготовки — начало отсчета системы координат.

3) Обработка проводится цилиндрической фрезой диаметром 3 мм.

4) Глубина резания по оси Z за один проход равна 1 мм.

5) Направление перемещения фрезы при рабочем ходе - попутное.

6) Величина подачи равна 30 мм/мин.

7) Высота расположения плоскости холостых ходов относительно нулевой точки заготовки равна 3 мм.

Рисунок П.5.1.

Управляющая программа

FREZA.3 (комментарий -указание диаметра фрезы)

START (комментарий — метка о начале программы)

М10 06.1 (включение шпинделя)

G00 Z3 (выход фрезы в плоскость холостых ходов)

G88 Х35 Y10 Z4 ВЗ JO K1 ТЗ F30 (программирование геометрии контура и технологии цикла)

G79 Х43 Y24 Z0 D150 (вызов цикла с указанием координат по осям Х, Y, Z)

G88 ХЗ0 Y15 Z2 ВЗ J0 K1 ТЗ (программирование геометрии контура и технологии цикла)

G79 Х75 Y40 D90 (вызов цикла с указанием координат по осям Х, Y, Z)

G00 Z10 (выход фрезы на безопасную позицию)

М10 О6.0

G99 (завершение программы)

П.5.2. Рассчитать координаты опорных точек траектории перемещения фрезы и составить текст управляющей программы по фрезерованию контура детали, чертеж которой приведен на рис. П.5.2., приняв следующие технологические ограничения:

1) Толщина детали - 0,8 мм.

2) Обработка проводится цилиндрической фрезой диаметром 3 мм за один проход.

3) Нулевая точка заготовки - точка P1

4) Направление перемещения фрезы при рабочем ходе — попутное.

5) Величина подачи равна 35 мм/ мин.

6) Высота расположения плоскости холостых ходов относительно нулевой точки заготовки равна 2 мм.

П.5.3. Решение

1) один из возможных вариантов расположения опорных точек траектории перемещения фрезы приведен па рис. П.5.3.

Рисунок П.5.2. Эскиз детали	Рисунок П.5.3. Расположение опорных точек траектории

2) координаты приведенных на рис П.5.3. опорных точек сведены в таблицу.

	Р1	1'	I"	2'	2"	3'	3"	4'	4"	5'
X	0	-6	-9,5	-9,5	-6	6	9,5	9,5	6	0
Y	0	7,5	4	-4	-7,5	-7,5	-4	4	7,5	25,5

3) соответствующая данным значениям координат опорных точек управляющая

программа по фрезерной обработке контуров:

FREZA.3 (комментарий -указание диаметра фрезы)

START (комментарий -метка о начале программы)

М10 О6.1 (включение шпинделя)

G00 Z2 (быстрое позиционирование по оси Z в точке Р1)

G00 Х-6 У7.5 (быстрое позиционирование из точки Р1 в точку 1')

G0l Z-0.8 F35 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи по оси Z в точку 1')

G03 D90 10 J-3.5 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 1' в точку 1")

G0l Y-4 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 1" в точку 2')

G03 D90 13.5 J0 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 2' в точку 2")

G0l X6 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 2" в точку 3 ')

G03 D90 10 J3.5 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 3' в точку 3")

G0l Y4 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 3 " в точку 4')

G03 D90 1-3.5 J0 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 4' в точку 4")

G0l X-6 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 4" в точку 1')

G00 Z2 (быстрое позиционирование по оси Z в точке 1')

G00 X0 Y25.5 (быстрое позиционирование из точки 1' в точку 5')

G0l Z-0.8 (быстрое позиционирование по оси Z в точке 5')

G02 D360 10 J-25.5 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 5' в точку 5')

G00 Z2 (быстрое позиционирование по оси Z в точке 5')

Ml0 06.0 (выключение шпинделя)

G99 (завершение программы)

П.5.4. Составить текст управляющей программы по фрезерованию контура детали, чертеж которой приведен на рис. П.5.2., сохранив прежние технологические ограничения и опорные точки, но при этом обработку контура окна задать в системе относительных координат, а обработку наружного кругового контура в системе абсолютных координат.

Один из возможных вариантов текста управляющей программы:

FREZA.3 (комментарий - указание диаметра фрезы)

START (комментарий - метка о начале программы)

М10 О6.1 (включение шпинделя)

G00 Z2 (быстрое позиционирование по оси Z к точке Р1)

G91 (переход к отсчету в системе относительных координат)

G00 X-6 Y7.5 (быстрое позиционирование из точки Р1 в точку 1') -

G0l Z-2.8 F35 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи по оси Zв точке 1')

G03 D90 10 J-3.5 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 1' в точку 1")

G0l Y-8 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 1" в точку 2 ')

G03 D90 13.5 J0 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 2' в точку2 ")

G0l X12 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 2" в точку 3 ')

G03 D90 I0 J3.5 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 3' в точку 3")

G0l Y8 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 3" в точку 4')

G03 D90 1-3.5 J0 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 4' в точку 4 ")

G01 Х-12 (линейная интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 4" в точку 1')

G90 (переход к отсчету в системе абсолютных координат)

G00 Z2 (быстрое позиционирование по оси Z в точке 1')

G00 ХО Y25.5 (быстрое позиционирование из точки 1' в точку 5')

G0l Z-0.8 (быстрое позиционирование по оси Ze точке 5')

G02 D360 I0 J-25.5 (круговая интерполяция с заданной скоростью подачи из точки 5' в точку 5')

G00 Z2 (быстрое позиционирование по оси Z в точке 5')

М10 О6.О (выключение шпинделя)

G99 (завершение программы)

Приложение 6.

П.6.1. Интерфейс оператора станка

Виртуальный пульт предназначен для ручного управления исполнительными органами станка при проведении пуско-наладочных работ и техническом обслуживании станка, а также для запуска и прерывания выполнения управляющей программы станком и отслеживания текущих технологических параметров процесса обработки. В частности, с помощью кнопок виртуального пульта можно выполнять те же действия по наладке станка, которые до этого выполнялись программным способом с помощью команд G76, G77, G74 и G54.

Чтобы загрузить виртуальный пульт со всеми активизированными кнопками, на экране монитора должен предварительно появиться текст управляющей программы (если управляющую программу не вызывать, часть кнопок пульта не будет активирована). Для этого требуется в строке меню главного окна программного обеспечения NCCAD5 при включенном станке вызвать раскрывающееся меню «Файл» и выбрать в нем команду «CNC» или команду «CNC-npoграмма».

В первом случае загрузится текстовый редактор, с помощью которого необходимо написать текст управляющей программы. Во втором случае откроется диалоговое окно поиска файла, с помощью которого необходимо выбрать и загрузить файл с готовым текстом управляющей программы.

	Затем в строке меню главного окна вызывается раскрывающееся меню «Выполнение», в котором выбирается команда «CNC-станок» (см. рис. П.6.1.), после чего на экране монитора появляется изображение виртуального пульта станка (рис. П.6.2.).
Рисунок П.6.1.

Рисунок П.6.2. Виртуальный пульт станка

Исходя из функционального назначения кнопок, виртуальный пульт разделен на следующие зоны:

1) панель «Автоматика» с кнопками задания технологических команд;

2) панель управления исполнительными органами станка;

3) зона отображения текущих значений координат и технологических параметров

(«Позиция», «Режим», «НТЗ», «Подача», «Затраченное время»);

4) зона командных разделов («Реле», «Непосредственно»),

После загрузки пульта курсор «мыши» автоматически оказывается размещенным на изображении пульта, при этом его перемещения оказываются ограниченными границами пульта. Таким образом, при открытом пульте станка возможна только работа управляющего компьютера с пультом. Чтобы прекратить работу с пультом, необходимо нажать на кнопку «CNC-станок СТОП», после чего окно с изображением пульта будет свернуто.

П.6.1.1. Панель «Автоматика» с кнопками задания технологических команд

Функциональное назначение каждой кнопки задания технологических команд приведено непосредственно на рисунке, при этом в скобках указаны дублирующие ее «горячие» клавиши клавиатуры управляющего компьютера. Для облегчения работы применительно к кнопкам задания технологических команд включен режим подсказки, и после наведения курсора на кнопку появляется подсказка о функциональном назначении кнопки.

П.6.1.1. Кнопка «Переместить в нулевую точку станка»

После нажатия на кнопку «Переместить в нулевую точку станка» исполнительные органы станка перемещаются в положение нулевой точки станка. Последовательность выполнения команды исполнительными органами станка и положение их в нулевой точке станка те же, что и после задания команды G76.

В связи с тем, что система ЧПУ KOSY2 не имеет обратной связи, отслеживающей величину перемещения исполнительных органов станка, рекомендуется, во избежание появления накопленной погрешности, выполнять перемещение в нулевую точку станка перед каждым повторным запуском управляющей программы.

П.6.1.2. Кнопка «Переместить в позицию смены заготовки»

Кнопка «Переместить в позицию смены заготовки» дублирует команду G77. После нажатия на нее исполнительные органы станка перемещаются в соответствующее положение: шпиндельная головка занимает крайнее левое верхнее положение, а рабочий стол - максимально выдвинут в сторону оператора.