Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 37
Для выполнения обработки на станке с ЧПУ необходимо иметь управляющую программу на данную обработку.
Управляющая программа – это совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки. Другими словами, управляющая программа для станка с ЧПУ представляет собой совокупность элементарных команд, определяющих последовательность и характер перемещений и действий исполнительных органов станка при обработке конкретной заготовки.
В тексте управляющей программы должна содержаться вся геометрическая, технологическая и вспомогательная информация, которая необходима для проведения заданной обработки. При этом вид и состав элементарных команд зависит от типа системы ЧПУ станка и языка программирования, принятого для данной системы.
По мере развития станков с ЧПУ было разработано несколько языков программирования для составления управляющих программ. В настоящее время наибольшее распространение получил универсальный международный язык программирования ИСО-7бит, который иногда еще называют CNC-кодом или G-кодом.
G-код — условное название языка программирования устройств с ЧПУ. Был создан компанией Electronic Industries Alliance в начале 1960-х. Финальная доработка была одобрена в феврале 1980 года как стандарт RS274D. Комитет ISO утвердил G-код, как стандарт ISO 6983-1:1982. В советской технической литературе G-код обозначается, как код ИСО 7-бит (ISO 7-bit).
Язык назван так потому, что основные, называемые в стандарте подготовительными, команды языка начинаются с буквы G:
Код языка программирования ИСО-7бит относится к буквенно-цифровым кодам, в котором команды управляющей программы записываются в виде специальных слов, каждое из которых представляет собой комбинацию буквы и числа.
Производители систем управления используют G-код в качестве базового подмножества языка программирования, расширяя его по своему усмотрению.
Программа, написанная с использованием G-кода, имеет жесткую структуру.
Начинается управляющая программа кодом начала программы, подающим системе управления сигнал о начале выполнения программы, и ее именем. Вид символа «начало программы» зависит от особенностей применяемой системы ЧПУ. Наиболее часто в отечественных и зарубежных системах ЧПУ используется символ %. При этом кадр с символом «начало программы» не нумеруется. Нумерация кадров начинается с последующего кадра.
Имя программы выбирается произвольно при создании программы с соблюдением следующих условий:
На ЧПУ показываются только первые 24 знака идентификатора программы.
Имя программы располагают в кадре с символом «начало программы» непосредственно за символом или после этого кадра в отдельной строке. Например,
% WELLE_2 или %
WELLE_2
Два этих первых кадра не влияют на процесс обработки, тем не менее, они необходимы, для того чтобы СЧПУ могла отделить в памяти одну программу от другой. Указание номеров для таких кадров не допускается.
Управляющая программа состоит из кадров. В каждом кадре записывается вся информация, необходимая для выполнения одного элементарного действия станка.
Кадр начинается номером кадра и заканчивается символом перевода строки (CR/LF), за исключением первого кадра программы и комментариев. Первый кадр содержит только один символ «%» и имя программы.
Заканчивается программа кадром, содержащим признак конца программы, подающим системе управления сигнал на прекращение выполнения управляющей программы, останов шпинделя, приводов подач и выключение охлаждения. Это могут быть вспомогательные функции M02 - Конец управляющей программы с возвратом к началу программы, M30 - Конец программы. Информация, помещенная в тексте управляющей программы после этого символа не должна восприниматься системой ЧПУ.
При выполнении любого из этих кодов станок останавливается независимо от того, какую функцию он выполнял. Разница между М30 и М02 заключается лишь в том, что код МЗ0 помимо завершения программы, "перематывает" или "сбрасывает" ее на начато, а код М02 не делает этого. Проще говоря, при окончании программы обработки с М30 курсор текущего положения переводится в самое начало программы, а с М02 остается в конце.
Обычно при завершении программы обработки производится перемещение рабочего стола или инструмента в позицию, которая облегчает оператору снятие готовой детали со станка. Такое перемещение совершается с помощью кода возврата в исходную позицию G28:
N120 G91 G28 Х0 YO Z0 (возврат в исходную точку)
N130 М05 (останов шпинделя)
N140 М30 (конец программы)
Чтобы сделать программу более понятной программисту и наладчику и предусмотреть возможность обновления, как для самого пользователя, так и для других программистов, рекомендуется вставлять в программу связанные по смыслу комментарии. Комментарии могут вставляться в любом месте программы. Они заключаются в круглые скобки. Информация, расположенная в тексте управляющей программы между символами «начало программы» и «конец программы» и заключенная в круглые скобки не должна приниматься системой ЧПУ к исполнению. При этом в тексте внутри скобок не должны применяться символы «начало программы» и «главный кадр». В комментарии можно записывать название инструмента, запрограммированные в кадре действия и т.д. Хорошо комментированная программа служит прообразом для других программистов при любых изменениях программы. Однако каждый символ комментария увеличивает длину файла управляющей программы на один байт.
Различаются два вида кадров: главный и вспомогательный.
В главном кадре должна быть указана вся информация, необходимая для запуска технологического цикла по отработке данной управляющей программы или ее раздела, начинающегося с главного кадра.
Главные кадры обозначаются номером главного кадра. Номер главного кадра состоит из символа ":" и положительного целого числа (номер кадра). Номера главных кадров внутри программы должны быть однозначными, чтобы получить однозначный результат при поиске.
Пример:
:10 D2 F200 S900 M3 (задание скорости и направления вращения шпинделя, скорости подачи, корректора инструмента).
Вспомогательный кадр содержит всю информацию, необходимую для осуществления соответствующей рабочей операции. Вспомогательные кадры обозначаются номером вспомогательного кадра. Номер вспомогательного кадра состоит из символа "N" и положительного целого числа (номер кадра).
Номера вспомогательных кадров внутри программы должны быть однозначными, чтобы получить однозначный результат при поиске. Последовательность номеров кадров может быть любой, но рекомендуется возрастающая последовательность номеров кадров.
Пример:
N20 G1 X14 Y35
N30 X20 Y40
Выпадающий кадр содержит информацию, которая может быть пропущена по желанию оператора. Это кадры, которые исполняются не при каждом выполнении программы, например, только при ее отладке. Кадры, которые должны быть пропущены, обозначаются символом "/" (косая черта) перед номером кадра. Могут пропускаться и несколько последовательных кадров. Действия, записанные в пропущенных кадрах, не исполняются, программа продолжается со следующего за выпадающими кадрами. Пропуск кадров активируется через управляющее меню "Управление программой" в области управления "Станок" или через адаптивное управление.
Пример:
N10 ………..LF выполняется
/N20 ………..LF пропущен
N30 ………..LF выполняется
/N40 ………..LF пропущен
/N50 ………..LF пропущен
/N60 ………..LF пропущен
N70 ………..LF выполняется
Если кадры программы помечены соответствующим образом «/», то система управления проигнорирует их, если активен сигнал Skip.
При отсутствии инструкции, управляющей потоком кадров, последние отрабатываются последовательно один за другим. Эта последовательность может быть нарушена инструкциями пропуска кадров, вызова подпрограмм, перехода к другим кадрам.
Кадр должен включать в себя все данные, необходимые для выполнения рабочей операции. Каждый кадр программы должен начинаться адресом «N», обозначающим начало кадра, и четырехзначным числом, обозначающим номер кадра. Заканчивается кадр символом конца кадры. В различных системах ЧПУ признак конца кадра может быть различным, например, "LF" (LINE FEED - перевод строки), «*» «ПС». При наборе управляющей программы на компьютере или непосредственно с пульта управления современных систем ЧПУ типа РСNС признак конца кадра можно не вводить, он автоматически воспринимается при нажатии клавиши «Enter».
Нумерация облегчает чтение программы. Для отработки управляющей программы сплошная нумерация не обязательна. Принято нумеровать кадры последовательно, по возрастающей степени, с приращением 10 (например, N10 N20 N30 и т.д.). При этом возникает возможность включать дополнительные кадры при редактировании программы. Они используются также в циклах и подпрограммах.
Различные системы ЧПУ позволяют вводить управляющие программы с различным максимальным количеством кадров. Максимальная длина кадра составляет 512 символов, включая комментарии и признак конца кадра.
Кадр состоит из слов, каждое из которых несет геометрическую, технологическую или иную информацию. Слово состоит из буквы, являющейся символом адреса, и последовательности цифр, представляющей арифметическое значение. Последовательность цифр может включать знак и десятичную точку, при этом знак всегда стоит между буквами адреса и последовательностью цифр. Положительный знак (+) не записывается, он принимается по умолчанию.
Если для адреса с допустимым вводом десятичной точки после десятичной точки записано больше мест, чем предусмотрено для этого адреса, то он округляется до предусмотренного числа мест.
Слова имеют смысл инструкций (например, при задании типа перемещений вдоль координатных осей X, Y, Z, С) или специальных функций (например, при назначении подачи, частоты вращения и др.).
Буквенные символы адреса слова являются фиксированными, то есть однозначно используемые во всех системах программирования.
Буквы, используемые в качестве символов управляющих программах, выбраны не случайным образом. Большинство из них представляют собой начальные буквы соответствующих терминов на английском языке. Например, в качестве символа величины контурной скорости подачи выбрана буква «F» – первая буква английского слова feed (подача), в качестве символа скорости вращения шпинделя - буква «S» - первая буква английского слова speed (скорость), в качестве символа номера инструмента – буква «T» - первая буква английского слова tool (инструмент).
Фиксировано установлены следующие адреса:
: Номер главного кадра
N Номера вспомогательного кадра
G Подготовительные функции
X, Y, Z Информация о пути
I, J, K Параметры интерполяции
F Величина скорости подачи
S Величина скорости главного движения
T Номер инструмента
D Номер корректора на размер инструмента
M Вспомогательные функции
P Формальный параметр
Е - Выдержка времени
Вес станочные коды можно разделить на два класса, в зависимости от их способности сохраняться в памяти СЧПУ.
Модально действующие адреса сохраняют свою значимость с запрограммированным значением во всех последующих кадрах до тех пор, пока под тем же адресу не будет запрограммировано новое значение. Поэтому не изменяющаяся информация, записанная под этими адресами, в следующем кадре не повторяется.
Немодальные адреса сохраняют свою значимость только в том кадре, в котором они были запрограммированы.
Большинство адресов, используемых при программировании, являются модальными. К немодальным адресам относятся только часть подготовительных и вспомогательных функций, количество прогонов программы, выдержка времени.
Большинство из G кодов являются модальными. Программист должен знать, к какой группе и к какому классу принадлежит тот или иной код.
Особенностью модальных кодов является то, что не нужно вводить активный код в последующие кадры. Например, код G01 используется для перемещения инструмента по прямой линии. Если необходимо совершить множество линейных перемещений, то не обязательно в каждом последующем кадре писать G01. Для отмены кода G01 необходимо применить одни из кодов той же функциональной группы (G00, G02 или G03).
Два модальных кода из одной группы не могут быть активными в одно и то же время. Например, G02 и G03 относятся к одной группе подготовительных функций – к группе кодов осевых перемещений, и не могут применяться одновременно. Один из этих кодов обязательно отменит действие другого. Однако, в одном кадре можно одновременно использовать коды из разных функциональных групп. Например, в одном кадре можно написать G02 и G90.
Хотя М коды обычно не делят на модальные и немодальные, однако этот термин все же можно применить и к ним. Например, можно выделить группу М кодов отвечающих за подачу охлаждающей жидкости (М07, М08, М09), или за вращение шпинделя (М0З. М04, М05). Тем не менее, большинство М кодов нужно рассматривать как немодальные.
1. В каждом кадре программы записывается только та информация, которая изменяется по отношению к предыдущему кадру. При этом выполнение системой ЧПУ оставшейся неизменной информации прекращается только после поступления команды на ее отмену.
2. При необходимости в кадре можно ставить символы табуляции. Их проставляют перед любым словом в кадре, кроме слова «номер кадра». Символы табуляции нужны только программисту и наладчику для удобства работы с программой, системой ЧПУ они не воспринимаются.
3. Не допускается наличие в одном кадре слов с одинаковыми буквенными символами, кроме слов, запрограммированных под адресом G и M. В то же время любое слово может быть пропущено, если оно не является обязательным в данном кадре
Современная система ЧПУ читает программу обработки кадр за кадром. При этом в буфер памяти системы попадает один или несколько кадров целиком. Для современных систем ЧПУ не принципиально, в каком месте кадра находится тот или иной код (слово данных). Однако некоторые станки, имеющие старые системы ЧПУ, могут быть очень придирчивы к порядку слов данных в кадре и к пробелам между ними.
Однако, для того чтобы программисту было легче создавать и читать УП рекомендуется придерживаться определенного порядка расположения слов данных и знаков программирования в кадре: Эти порядок задается форматом кадра.
Формат кадра – это правила регламентирующие структуру и последовательность слов в кадре управляющей программы. Обычно в руководстве пользователя к системе ЧПУ формат кадра записывается в виде условной записи. В управляющей программе слова должны стоять в той же последовательности, что и в формате кадра. Неиспользуемые адреса пропускаются.
Например, для большинства современных систем ЧПУ типа СnС формат кадра имеет вид:
N7 G2 X+53 Y+53 Z+53 U+53 V+53 W+53 A+7 B+7 C+7 I+53 J+53 K+53 F41 S41 T4 M2 D43 P3 LF
Данный формат кадра означает следующее:
N7 - номера вспомогательных кадров обозначаются адресом N и могут содержать семь значащих цифр.
G2 - подготовительные функции задаются адресом G и двухзначным числом, следовательно, их может быть 99.
Х+53 - перемещения по оси Х. Числовое значение размерного перемещения указывают после знака, при этом знак «+» можно опускать. В целой части числа может быть не более пяти значащих цифр, в дробной – не более трех. Нули в конце числа можно не указывать. Например, перемещение по оси X на величину 1280,500 мм в положительном направлении должно быть записано Х 1280.5 (с указанием точки без знака «+» и без крайних нулей). При записи той же величины перемещения в отрицательном направлении необходимо записать: X-1280.5.
Аналогично указывается геометрическая информация для всех остальных координатных перемещений.
F41 - величина подачи задается под адресом F. Размерность задания подачи – четыре знака в целой части, один – в дробной. Например, подача S=1,25 мм/об запишется F1.2.
S41 - под этим адресом задается скорость главного движения. Скорость задается в оборотах в минуту или в метрах в минуту (определяется соответствующей подготовительной функцией). Размерность задания скорости главного движения – пять знаков в целой части, один – в дробной.
Т4 - функция смены инструмента, максимальное количество инструментов 9999. По этой команде происходит поиск соответствующего инструмента в револьверной головке или в магазине станка.
М2 вспомогательные функции задаются адресом М и их может быть 99, незначащие нули должны стоять перед значащими цифрами.
Подготовительные функции определяют режим и условия работы системы и станка. Их используют, например, для программирования типа перемещения (с линейной или круговой интерполяцией, и др.). В соответствие с международным стандартом за каждой функцией закреплено определенное значение. Некоторые номера остаются свободными, они могут использоваться пользователем по своему усмотрению. Большинство подготовительных функций одинаково для различных систем ЧПУ. Но есть некоторые отличия.
В современных системах ЧПУ подготовительные функции обозначаются адресом G и двухзначным номером. Слова с G-адресами относятся к числу инструкций.
Все подготовительные функции разбиты на группы (табл.1), причем функции из разных групп взаимно независимы. G-функции одной и той же группы взаимно модальны, т. е. действуют до отмены G-функцией из той же группы.
|
Коды |
Описание |
|
G00-G03 |
Координатные перемещения |
|
G17-G19 |
Переключение рабочих плоскостей (XY, ZX, YZ) |
|
G20-G21 |
Не стандартизовано |
|
G40-G44 |
Компенсация размера различных частей инструмента (длина, диаметр) |
|
G53-G59 |
Переключение систем координат |
|
G80-G85 |
Циклы сверления, растачивания, нарезания резьбы |
|
G90-G91 |
Переключение способов задания координат (абсолютное, относительное) |
В кадре может быть представлена только одна G-функция из своей группы. В то же время в кадре может быть несколько G-функций из разных групп.
Значения подготовительных функций приведены в таблице 2.
|
Код |
Значение |
Время действия |
|
G0 |
Позиционирование на ускоренном ходу |
ДО |
|
G1 |
Линейная интерполяция |
ДО |
|
G2 |
Круговая интерполяция по часовой стрелке |
ДО |
|
G3 |
Круговая интерполяция против часовой стрелки |
ДО |
|
G4 |
Задержка выполнения программы, способ задания величины задержки зависит от реализации системы управления |
ОК |
|
G9 |
Точный останов с торможением в конце кадра |
ОК |
|
G15 |
Отмена полярной системы координат |
ДО |
|
G16 |
Полярная система координат (X радиус Y угол) |
ДО |
|
G17 |
Выбор плоскости обработки XY |
ДО |
|
G18 |
Выбор плоскости обработки ZX |
ДО |
|
G19 |
Выбор плоскости обработки YZ |
ДО |
|
G21 |
Выход в постоянные точки станка |
ДО |
|
G22 |
Разрешение коррекции подачи и скорости вращения шпинделя |
ДО |
|
G23 |
Запрещение коррекции подачи и скорости вращения шпинделя |
ДО |
|
G25 |
Повтор части управляющей программы |
ОК |
|
G28 |
Выход в позицию смены инструмента |
ОК |
|
G29 |
Выход в постоянные точки станка |
ОК |
|
G30 |
Отмена постоянных циклов G36-G 38 |
ДО |
|
G36-G38 |
Постоянные циклы обхода углов |
ДО |
|
G33 |
Резьбовая интерполяция с постоянным шагом 0.001т- 2000.00мм/об |
ОК |
|
G40 |
Отмена коррекции на радиус инструмента |
ДО |
|
G41 |
Коррекция на радиус при движении слева от контура |
ДО |
|
G42 |
Коррекция на радиус при движении справа от контура |
ДО |
|
G43 |
Коррекция на длину инструмента положительная |
ДО |
|
G44 |
Коррекция на длину инструмента отрицательная |
ДО |
|
G49 |
Отмена компенсации длины инструмента |
|
|
G53 |
Отмена действия плавающего нуля |
ДО |
|
G54- G59 |
Активация различных рабочих систем координат |
ДО |
|
G64-G66 |
Постоянные циклы выхода на контур |
ОК |
|
G71-G75 |
Смещение начала отсчета |
ДО |
|
G70 |
Указание размера в дюймах |
ДО |
|
G71 |
Метрическое указание размера |
ДО |
|
G80 |
Отмена постоянных циклов сверления, растачивания, нарезания резьбы метчиком и т. д. |
ДО |
|
G81 |
Цикл сверления |
ДО |
|
G82 |
Цикл сверления с задержкой |
ДО |
|
G83 |
Цикл прерывистого сверления (с полным выводом сверла) |
ДО |
|
G84 |
Цикл нарезания резьбы |
ДО |
|
G90 |
Абсолютный размер |
ДО |
|
G91 |
Размер в приращениях |
ДО |
|
G94 |
Линейная подача F в мм/мин или дюймов/мин |
ДО |
|
G95 |
Окружная подача F в мм/об |
ДО |
Следует отметить, что ряд функций, такие как абсолютная система отсчета – (G90), размерность значения подачи (G94, G95) коррекция на диаметр (G40) и другие, автоматически устанавливаются при подготовке станка к работе (включении электропитания). Они называются «функциями по умолчанию» и их первоначальное состояние, оговаривается в «Инструкции пользователя».
Вспомогательные функции предназначены для управления вспомогательными и технологическими процессами на станке и программируются адресом М.
Реализованные в системе функции делятся на те, которые отрабатываются один раз после указания в кадре (ОК) или действуют до отмены функцией из той же группы (ДО). Перечень кодов функций приведен в таблице 3.
Все свободные номера М-функций могут заниматься изготовителем станка. Например, функциями переключения для управления зажимными устройствами или включения/выключения других функций станка. В одном кадре может быть записано несколько слов с адресом М из разных групп.
|
Функция |
Назначение |
Действие |
Примечание |
|
М0 |
Программируемый останов |
ОК |
В кадре с M0 обработка останавливается. Дальнейшая работа по УП возможна при нажатии кнопки «Пуск программы» |
|
М1 |
Останов с подтверждением |
ОК |
Технологический останов. Используется, если останов нужен не для каждой обработки, а периодически |
|
М2 |
Конец управляющей программы с возвратом к началу программы |
ОК |
Программируется в последнем кадре программы и указывает конец программы обработки детали |
|
M30 |
Конец программы |
Как и M2 |
|
|
М3 |
Вращение шпинделя по часовой стрелке |
ДО |
Включает вращение шпинделя по часовой стрелке |
|
М4 |
Вращение шпинделя против часовой стрелки |
ДО |
Включает вращение шпинделя против часовой стрелки |
|
М5 |
Останов шпинделя |
ДО |
Включение шпинделя осуществляется автоматически при задании адреса S |
|
М6 |
Смена инструмента |
ОК |
Действует в программном режиме или в ручном при нажатии кнопки «Пуск автооператора» |
|
М8 |
Включение охлаждения |
ДО |
Отменяется функцией М09 |
|
М9 |
Выключение охлаждения |
ДО |
Отменяется функцией М08 |
|
М17 |
Конец подпрограммы |
ОК |
Программируется отдельным кадром в конце подпрограммы |
|
М19 |
Останов шпинделя в заданной позиции |
ДО |
Происходит ориентация шпинделя, задается перед сменой инструмента |
|
М30 |
Конец ленты |
ОК |
|
|
М38М41 |
Переключение диапазона вращения шпинделя |
ДО |
В программном режиме действует автоматически |
|
М60М63 |
Автоматическая смена палет |
ДО |
Осуществляется смена спутников. В предшествующем кадре необходимо осуществлять выезд в соответствующую позицию смены |
Команды M0, M1, M2, M17 и M30 всегда запускаются после окончания движения рабочего органа.
Сразу после кадра с признаком начала программы и ее названием вставляется кадр, который называется строкой безопасности.
Строка безопасности это кадр, содержащий G коды, которые переводят СЧПУ в определенный стандартный режим, отменяют ненужные функции и обеспечивают безопасную работу с управляющей программой. Пример строки безопасности:
N05 G71 G40 G49 G54 G80 G90
Как говорилось раньше, многие коды являются модальными и остаются активными в памяти СЧПУ до тех пор, пока их не отменят Возможны ситуации, когда ненужный модальный G-код не был отменен. Например, если программа обработки была прервана по каким-либо причинам в середине. Строка безопасности позволяет восстановить «забытые» G-коды и выйти в нормальный режим работы.
Код G71 говорит станку о том, что вес перемещения и подачи рассчитываются и осуществляются в миллиметрах, а не в дюймах (G70). Так как станки производятся и работают в разных странах, то существует возможность переключения между дюймовым и метрическим режимами. Поэтому включение этого кода в состав строки безопасности гарантирует работу в правильном режиме.
Код G40 отменяет автоматическую коррекцию на радиус инструмента. Коррекция на радиус инструмента предназначена для автоматического смешения инструмента от запрограммированной траектории. Коррекция может быть активна, если вы в конце предыдущей программы забыли се отменить. Результатом этого может стать неправильная траектория перемещения инструмента и, как следствие, испорченная деталь.
Код G49 отменяет компенсацию длины инструмента.
Код G54 на большинстве современных станков позволяет активировать одну из нескольких рабочих систем координат. Предыдущая управляющая программа могла работать в другой системе координат, например в G55. Как и большинство G-кодов, G-код рабочей системы координат является модальным и сохраняется активным в памяти СЧПУ до тех пор, пока его не отменят. Для того чтобы избежать ошибки, в строку безопасности включают код требуемой рабочей системы координат (G54-G59).
Код G80 отменяет все постоянные циклы (например, циклы сверления) и их параметры. Отмена постоянных циклов необходима, так как вес координаты после G-кода постоянного цикла относятся непосредственно к нему и для выполнения других операций нужно '"сказать" системе ЧПУ, что цикл закончен.
Код G90 активизирует работу с абсолютными координатами. Хотя большинство программ обработки создается в абсолютных координатах, возможны случаи, когда требуется выполнять перемещения инструмента в относительных координатах (G9I).
Скорость вращения шпинделя программируется с помощью адреса S и числом, содержащим максимум четыре значащие цифры в целой части и одну – в дробной. Код под адресом S является модальным, он запоминается и действует до поступления нового кода с этим же адресом.
Для задания вращения шпинделя по часовой стрелке в этом же кадре задается подготовительная функция М3, против часовой стрелки – М4, остановка шпинделя - M5. При задании функции S0 происходит автоматическая ориентация шпинделя после остановки. Задание ориентации шпинделя обязательно перед сменой инструмента, а также перед началом работы шпинделя в следящем режиме (координата С).
Программирование скорости вращения шпинделя можно производить в одном кадре с заданием перемещений по координатным осям или в предшествующем кадре. При задании адреса S в кадре с командами на осевые перемещения, вращение шпинделя включается до запуска осевых движений (исходная установка СЧПУ).
В управляющей программе скорость резания может задаваться в об/мин (функция G97) или в м/мин (функция G96). По умолчанию в системе действует функция G97. Функция G96 – "Включение постоянной скорости резания в м/мин" используется, например, при обработке заготовки с большим изменением диаметров или при подрезании торца.
При наличии в кадре подготовительной функции G96 под адресом S необходимо задать скорость резания в м/мин, а число оборотов шпинделя автоматически изменяется в зависимости от диаметра детали таким образом, что скорость резания на кромке инструмента остается постоянной. Благодаря этому получается равномерная поверхность после обточки и тем самым лучшее качество наружных поверхностей.
При включенной функции G96 автоматически включается функция G95, задающая подачу в мм/оборот. Если G95 еще не была включена, то при вызове G96 необходимо указать новое значение подачи F (изменить значение подачи с мм/мин на мм/оборот).
Пример:
N10 G1 X70 Y20 S270 M3 F500 LF (Вращение шпинделя по часовой стрелке. Шпиндель ускоряется до 270 об/мин, после этого осуществляются движения по координатам X и Y с подачей 500 мм/мин)
N100 G0 Z150 M5; (остановка шпинделя перед движением отвода инструмента по координате Z на ускоренном ходу.)
Или
N10 S270 M3 F500 LF
N11G1 X70 Y20 LF
Кроме того, при задании скорости в м/мин возможно использование функции LIMS - Ограничение числа оборотов при активной функции G96. Если обрабатывается деталь с большими различиями диаметра или подрезается торец, то рекомендуется указать ограничение числа оборотов шпинделя. Таким образом, можно исключить недопустимо высокое число оборотов при маленьких диаметрах. LIMS действует при использовании функций G96 и G97.
Пример:
N20 G96 S100 LIMS=2500 LF (При обработке поддерживается постоянная скорость резания V=100 м/мин, но число оборотов ограничено 2500 об/мин)
В системах ЧПУ функция G97 действует по умолчанию. Поэтому если в программе скорость резания задается в об/мин, то функцию G97 можно не указывать. После программирования функции G96 ее необходимо отменить функцией G97. После этого СЧПУ интерпретирует слово S снова как число оборотов шпинделя в минуту. Если новое число оборотов шпинделя не указывается, то сохраняется последнее, установленное через G96 число оборотов.
Программирование величины подачи осуществляется с помощью адреса F и подготовительных функций, определяющих единицу измерения, G94 - подача в мм/мин или дюймах/мин, G95 - подача в мм/оборот или дюймов/оборот.
Все команды действуют модально. Функция G94 является исходной установкой системы, поэтому если не задана G95, подача автоматически интерпретируется в мм/мин.
Наличие в кадре функции G9 автоматически приводит к торможению рабочего органа при подходе к конечной точке до минимально возможной скорости подачи. Это функция может использоваться при резкой смене направления движения инструмента для повышения точности обработки.
Программирование скорости главного движения и движения подач может выполняться в кадре, программирующем смену инструмента, или в одном кадре с координатными перемещениями. При программировании в одном кадре с координатными перемещениями режимы резания изменяются до начала перемещений рабочего органа. Выход в позицию смены всегда происходит на ускоренном ходу, поэтому указывать в этом кадре функцию G0 не нужно.
Пример, необходимо сменить инструмент на фрезу, находящуюся в 5 позиции инструментального магазина и задать режимы резания при фрезеровании: скорость резания n=450 об/мин, вращение по часовой стрелке, подача S=50 мм/мин.
N3 M5 S0 LF (останов шпинделя в фиксированном положении под смену инструмента)
N4 G28 LF (выход в позицию смены инструмента на ускоренном ходу, функция G0 не указывается)
N5 T5 M6 D1 LF (смена инструмента с заданием коррекции на его размер в корректоре №1)
N6 X-2 Y2 F50 S450 M3 LF (выход в исходную точку и задание режимов резания)
Если программа только начинается и происходит смена первого инструмента, необходимого для обработки, то кадр N3 не нужен. Сразу после кадра с признаком начала программы "%" происходит вывод рабочего органа в позицию смены и смена инструмента.
Для станков токарной группы, оснащенных револьверными головками, для смены инструмента достаточно задать только его номер адресом Т и номер корректора под адресом D. Технолог-программист может не знать точного радиуса инструмента, которым будет производиться обработка. Он указывает только номер корректора. Конкретные значения размеров инструментов вводятся в соответствующие корректоры при наладке станка. Для удобства номер корректора задают одинаковым с номером инструмента.
При программировании смены инструмента для станков, оснащенных инструментальным магазином, необходимо дополнительно задать функцию автоматической смены инструмента М06.
Пример:
N6 Т1 D1 LF (Смена инструмента на токарном станке. В рабочую позицию будет приведено гнездо револьверной головки с номером 1)
N10 Т5 М06 D5 LF (Автоматическая смена инструмента на фрезерном станке. В шпиндель будет поставлен инструмент, находящийся в гнезде инструментального магазина с номером 5)
При выполнении УП базовая позиция шпинделя (точка пересечения торца и оси вращения) определяется запрограммированными координатами. Проблема заключается в том, что в базовой позиции шпинделя обработка резанием не осуществляется. Обработка производится кромкой режущего инструмента, которая находится на некотором расстоянии от базовой точки шпинделя. Для того чтобы, в запрограммированную координату приходила именно режущая кромка, а не шпиндель, необходимо "объяснить" СЧПУ на какую величину нужно сместить эту базовую точку.
В силу различия используемых инструментов, их размеры должны быть учтены и введены в систему управления перед началом воспроизведения программы. Только в этом случае траектория может быть рассчитана безотносительно к параметрам используемых инструментов. Коррекция вводится на длину инструмента и его радиус (рис.1).
После того, как инструмент установлен в шпиндель и активизирована соответствующая коррекция (компенсация его размеров), система ЧПУ автоматически принимает в расчет эту коррекцию.
При программировании необходимо сообщить СЧПУ, в какой плоскости осуществляется обработка, чтобы значения коррекции инструмента были вычислены правильно. Кроме этого плоскость имеет значение для определенных видов программирования окружностей и для полярных координат.
Две оси координат определяют плоскость. Третья ось координат расположена перпендикулярно к этой плоскости и определяет направление подачи инструмента.
Рабочие плоскости в программе ЧПУ имеют следующее обозначение:
G17 Рабочая плоскость XY, направление подачи по Z
G18 Рабочая плоскость ZX, направление подачи по Y
G19 Рабочая плоскость YZ, направление подачи по X
Посредством указания рабочей плоскости, в которой должен быть изготовлен желаемый контур, одновременно устанавливаются следующие функции:
Рекомендуется установить рабочую плоскость уже в начале программы. Выбор плоскости, в которой будет производиться обработки данного участка детали, производится в кадре управляющей программы, задающем смену инструмента и режимы резания, или следующем непосредственно за ним. Рабочая плоскость должна быть указана раньше вызова коррекции траектории инструмента G41…G44, чтобы СЧПУ могла исправить длину инструмента и радиус.
В первичной настройке предварительно установлена для фрезерования G17 (плоскость XY) и для токарной обработки G18 (плоскость ZX).
Внимание! Если в пределах одной управляющей программы необходимо сменить плоскость обработки, то необходимо предварительно отвести инструмент от детали на безопасное расстояние.
Пример:
N10 G17 T5 D5 LF Задание рабочей плоскости XY, смена инструмента и задание коррекции на его длину. Коррекция длины осуществляется в направлении Z
N20 G1 G41 X10 Y30 Z-5 F0.5 G95 LF Перемещение инструмента в координату X10 Y30 Z-5 с подачей 0,5 мм/об с коррекцией на радиус слева от контура. Коррекция радиуса осуществляется в плоскости XY
N30 G2 X22.5 Y40 I50 J40 LF Круговая интерполяция в плоскости XY
При составлении УП величины перемещений могут программироваться в виде абсолютных размеров или составных (относительные координаты).
Для случая, приведенного на рис.3,а, предпочтительным является программирование размеров в абсолютных значениях. Для случая, приведенного на рис.3,б, удобнее программировать относительные размеры, так как при этом нет необходимости пересчитывать размеры для нахождения их абсолютного значения.
Абсолютный размер программируется функцией G90. При этом все координаты точек задаются относительно действующей в данный момент нулевой точки. Указание абсолютного размера описывает точку, к которой должен двигаться инструмент в абсолютной системе координат детали.
Составной (относительный) размер вводится функцией G91. При вводе составного размера координаты следующей точки вводятся относительно соответствующей предыдущей точки. Это означает, что данные составного размера описывают, на сколько должен переместиться инструмент по отношению к предыдущей точке.
Более распространенным является способ отсчета перемещений в абсолютной системе координат. Это обусловлено тем, что в общем случае он имеет ряд преимуществ, а именно:
Тем не менее, назначение перемещений в относительной системе координат в ряде случаев может оказаться более удобным для программирования, например в случае выполнения целого ряда перемещений, каждое из которых задано на чертеже в приращениях относительно предыдущего.
Команды G90 или G91 действуют до отмены друг другом для всех осей, которые будут запрограммированы в последующих кадрах. Поэтому повторять их в каждом кадре не нужно.
В пределах одной управляющей команды можно бесконечное число раз изменять способ задания координат.
С помощью адреса AC при предварительно установленном G91 можно установить покадровое указание абсолютного размера для отдельных осей. С помощью адреса IC при предварительно установленной G90 можно установить покадровое указание составного размера для отдельных осей.
X=AC(…) Y=AC(…) Z=AC(…) Указание абсолютного размера при установленной функции задания составного размера G91 (действует покадрово).
X=IC(…) Y=IC(…) Z=IC(…) Указание составного размера при установленной функции задания абсолютного размера G90 (действует покадрово).
Пример программирования фрезерования:
N10 G90 G0 X45 Y60 Z2 T1 S2000 M3 (Ввод абсолютного размера, перемещение на ускоренном ходу на позицию XYZ, выбор инструмента, задание скорости вращения шпинделя, вращение вправо)
N20 G1 Z-5 F500 (Подача инструмента вдоль оси Z)
N30 G2 X20 Y35 I=AC(45) J=AC(35) (Центр окружности в абсолютном размере)
или
N30 G2 X20 Y35 I0 J-25 (Центр окружности в составном размере)
N40 G0 Z2 (Отвод инструмента на ускоренном ходу)
N50 M30 (Конец программы)
Пример программирования точения:
N5 T1 D1 S2000 M3 (Инструмент, шпиндель включен вправо)
N10 G0 G90 X11 Z1 (Ввод абсолютного размера, ускоренным ходом на позицию XYZ)
N20 G1 Z-15 F0.2 (Обработка цилиндрического участка)
N30 G3 X11 Z-27 I=AC(-5) K=AC(-21) (Обработка сферического участка. Центр окружности в абсолютном размере)
или
N30 G3 X11 Z-27 I-6 K-6 (Центр окружности в составном размере)
N40 G1 Z-40 (Обработка цилиндрического участка)
N50 M30 (Конец программы)
Система ЧПУ позволяет вводить все размеры в метрических единицах или в дюймах. Переход между единицами измерения осуществляется функциями G70 - указание размера в дюймах, G71 указание размера в миллиметрах. Обе функции действуют модально и отменяют друг друга.
В зависимости от указания размеров на рабочем чертеже можно программировать относящиеся к детали геометрические данные попеременно в метрических или дюймовых измерениях. Первично по умолчанию установлено метрическое задание размеров.
Пример (рис.7):
N10 G0 G90 X20 Y30 Z2 S2000 M3 T1 (Перемещение инструмента в координату X20 Y30 Z2 на ускоренном ходу, включение вращения шпинделя по часовой стрелке со скоростью 2000 об/мин, вызов инструмента, стоящего в первом гнезде магазина, размеры по умолчанию заданы в метрической системе)
N20 G1 Z-5 F1.5 (Опускание инструмента по координате Z с подачей 1,5мм/об)
N30 X90 (Перемещение по координате Х с той же подачей)
N40 G70 X2.75 Y3.22 (Ввод координат в дюймах, G70 действует до отмены с помощью G71 или до конца программы)
N50 X1.18 Y3.54
N60 G71 X 20 Y30 (Ввод координат в мм)
N70 G0 Z2 M3 (Вывод в координату Z ускоренным ходом, конец программы)
Для изготовления контуров деталей программируются прямые и дуги окружностей. Посредством наложения этих двух элементов могут создаваться и спиральные линии. Выполненные последовательно друг за другом элементы контура создают контур детали. В каждом кадре программируется одно элементарное перемещение инструмента.
Перед началом процесса обработки необходимо выбрать такую начальную позицию инструмента, которая исключает повреждение инструмента и детали.
Движения перемещения всегда осуществляются от последней позиции, к которой был осуществлен переход в предыдущем кадре, к запрограммированной позиции назначения. Эта позиция назначения в свою очередь является стартовой позицией для следующей команды перемещения. Каждому отрезку интерполяции в программе соответствует отдельный кадр, в котором задаются координаты конечной точки участка перемещения.
Функция применяется для больших перемещений на ускоренном ходу (до 15000 мм/мин) – подход к детали, выход в точку смены инструмента и т.д.
Запрограммированное с помощью G0 движение инструмента осуществляется с максимально возможной скоростью перемещения (ускоренный ход). Скорость ускоренного хода установлена в машинных данных отдельно для каждой оси.
Если движение ускоренным ходом осуществляется одновременно в нескольких осях, то скорость ускоренного хода определяется осью, которой необходимо наибольшее время для прохождения своего участка траектории.
По этой команде перемещение стола происходит по произвольной траектории. Эта функция не подходит для обработки детали!
Функция G0 является единственной функцией, разрешающей движение рабочих органов станка в автоматическом режиме без включения вращения шпинделя.
G0 действует модально до отмены функциями G1 – перемещение на рабочей подаче по прямой линии, G2 или G3 - перемещение на рабочей подаче по дуге окружности.
При переходе от рабочего перемещения к ускоренному заданное ранее значение подачи запоминается и при переходе к работе на рабочей подаче остается прежним, если в следующем кадре не задано новое ее значение под адресом F. В этом случае устройство ЧПУ отрабатывает заданное изменение подачи с ускорением в начале кадра без признака на перфоленте. Аналогично в конце кадра производится торможение до скорости подачи следующего кадра.
При движении ускоренным ходом G0 изменения числа оборотов не осуществляются. Если подвод к контуру осуществляется ускоренным ходом и следующий кадр содержит траекторную команду G1, G2, G3, то число оборотов для следующей траекторной команды устанавливается уже в кадре подвода G0.
Пример программирования:
N10 G90 S400 M3 (Ввод абсолютного размера, задание скорости и направления вращения шпинделя)
N20 G0 X30 Y20 Z2 (Подвод к стартовой позиции на ускоренном ходу)
N30 G1 Z-5 F1000 (Подача инструмента по оси Z на рабочей подаче S=1000 мм/мин)
N40 X80 Y65 (Движение по прямой на рабочей подаче)
N50 G0 Z2 (Отвод инструмента по оси Z)
N60 G0 X-20 Y100 Z100 M30 (Отвод инструмента на ускоренном ходу, конец программы)
N10 G90 S400 M3 (Ввод абсолютного размета, вращение шпинделя вправо)
N20 G0 X25 Z5 (Подвод к стартовой позиции на ускоренном ходу)
N30 G1 G94 Z0 F1000 (Подача инструмента задана в мм/мин)
N40 G95 Z-7.5 F0.2 (Подача инструмента задана в мм/об)
N50 X60 Z-35 (Движение по прямой)
N60 Z-50
N70 G0 X62 (Отвод инструмента на ускоренном ходу)
N80 G0 X80 Z20
N90 M30 (Конец программы)
Всегда необходимо оставлять небольшое расстояние между поверхностью заготовки и точкой, в которую должен быть перемещен инструмент при помощи кода G0. Если это расстояние будет близким к нулю, то возникает опасность столкновения инструмента с заготовкой, так как размеры заготовки или инструмента могут оказаться немного большими, чем вы ожидаете. Обычно безопасное расстояние находится в пределах от 0.5 до 5 мм.
При ускоренном подводе инструмента к детали по трем осям сначала лучше выполнить позиционирование по осям X и Y. а уже затем по Z. При отводе инструмента - обратный порядок перемещений.
Сравните два фрагмента УП:
N10 G00 XI00.0 Y200.0 Z0.5 N10 G00 Х100.0 Y200.0
N20Z0.5
Во втором фрагменте ускоренное перемещение разбито на два кадра: сначала инструмент быстро перемещается в точку (Х100: Y=200), а уже после опускается по оси Z. Этот вариант является более предпочтительным, так как основное позиционирование осуществляется по осям X и Y далеко от заготовки и приспособления, тогда как в первом случае существует вероятность столкновения инструмента с деталью.
При работе с ускоренными перемещениями нужно проявлять повышенную внимательность. Современные станки с ЧПУ в этом режиме могут иметь скорость 30 метров в минуту и более. Скорее всего оператор станка просто не успеет среагировать на неправильное перемещение на такой скорости и может произойти серьезное столкновение. Опытный программист старается не допускать ускоренных перемещения инструмента ниже поверхности заготовки и всегда проверяет кадры, содержащие код G0.
С помощью функции G1 инструмент движется по прямым параллельным осям, наклонным или имеющим любое расположение в пространстве. Линейная интерполяция позволяет создавать 3D-поверхности, пазы и прочее. Интерполяция может происходить по одной, двум или трем координатным осям. Если дополнительно не вводится специальная функция выбора плоскости интерполяции (функции G17-G19), то автоматически устанавливается плоскость XY для фрезерной обработки и ХZ для токарной.
Инструмент движется с подачей, заданной под адресом F по прямой от стартовой точки, которой являются координаты, заданные в предыдущем кадре, к запрограммированной в данном кадре точке назначения. На этой траектории осуществляется обработка детали. Для обработки необходимо указать число оборотов S и направление вращения шпинделя M3 или M4.
G1 действует модально, до отмены функциями G0, G2, G3. Поэтому при неизменном способе интерполяции повторять функцию в каждом кадре ненужно.
Пример: Изготовление паза: Инструмент движется от стартовой к конечной точке в плоскости XY. Одновременно осуществляется подача в направлении Z.
N10 G17 S400 M3 (Выбор рабочей плоскости, шпиндель вращается вправо со скоростью 400 об/мин)
N20 G0 X20 Y20 Z2 (Подход к стартовой позиции на ускоренном ходу)
N30 G1 Z-2 F40 (Подача инструмента по оси Z, движение по прямой)
N40 X80 Y80 Z-15 (Движение по наклонной прямой)
N50 G0 Z100 M30 (Отход к позиции смены инструмента на ускоренном ходу)
Круговая интерполяция - это согласованное движение механизмов по круговой траектории относительно двух осей. Она возможна в любой из трех координатных плоскостей XY, YZ, XZ. Для задания направления перемещения инструмента служат подготовительные функции – G2 движение по часовой стрелке или G3 движение против часовой стрелки – СЧПУ требуется указание рабочей плоскости (G17-G19). Функции G2, G3 действует модально.
При круговой интерполяции, кроме задания координат конечной точки дуги окружности под адресами X, Y, Z, необходимо под адресами I, J, K задать координаты положения центра окружности по соответствующим осям.
Для плоскости XY - задаются адреса X, Y, I, J
Для плоскости XZ - задаются адреса X, Z, I, K
Для плоскости YZ - задаются адреса Y, Z, J, K.
Предварительные установки G90/G91 абсолютного или составного размера действуют только для конечной точки окружности. Координаты центра I, J, K стандартно вводятся в составном размере относительно начальной точки окружности. Абсолютное указание центра относительно нулевой точки детали программируется покадрово с помощью адресов: I=AC(…), J=AC(…), K=AC(…).
Если дуга программируется с центром, но без конечной точки, то получается полный круг.
Возможно несколько способов программирования обработки окружности или дуги.
Круговое движение описывается через:
Пример программирования фрезерной обработки (рис.12,а):
N10 G0 G90 X67.5 Y80.211
N20 G3 X17.203 Y38.029 I–17.5 J–30.211 F500 (Координаты центра заданы относительно начальной точки)
Или:
N10 G0 X67.5 Y80.211
N20 G3 X17.203 Y38.029 I=AC(50) J=AC(50) (Координаты центра заданы относительно нуля детали в абсолютной системе координат)
Пример программирования токарной обработки (рис.13):
N120 G0 X12 Z0
N125 G1 X40 Z-25 F0.2
N130 G3 X70 Z-75 I-3.335 K-29.25 (Координаты центра заданы относительно начальной точки)
N135 G1 Z-95
или
N120 G0 X12 Z0
N125 G1 X40 Z-25 F0.2
N130 G3 X70 Z-75 I=AC(33.33) K=AC(-54.25) (Координаты центра заданы нуля детали в абсолютной системе координат)
N135 G1 Z-95
При этом способе программирования координаты центра не указывается. Наряду с радиусом окружности посредством знака + или – необходимо указать, должен ли угол перемещения быть больше или меньше 180°. Положительный знак не нужен. Круговое движение описывается через:
Пример программирования фрезерной обработки (рис.12,б):
N10 G0 X67.5 Y80.511
N20 G3 X17.203 Y38.029 CR=-34.913 F500
N40 M30 Конец программы
Пример программирования токарной обработки (рис.13):
N125 G1 X40 Z-25 F0.2
N130 G3 X70 Z-75 CR=30
N135 G1 Z-95
Полные круги (угол перемещения 360°) программируются не с помощью CR=, а через конечную точку окружности и параметры интерполяции.
Винтовая интерполяция позволяет, к примеру, создавать резьбы или смазочные канавки.
При винтовой интерполяции накладываются и параллельно выполняются два движения:
Круговое движение выполняется в осях, которые определены через указание рабочей плоскости. Если, например, указана рабочая плоскость G17, то оси для круговой интерполяции X и Y. Движением подачи в находящейся вертикально на них оси подачи, здесь Z.
Программируется командами:
G2/G3 X… Y… Z… I… J… K… TURN=
G2 Движение по круговой траектории по часовой стрелке
G3 Движение по круговой траектории против часовой стрелки
X Y Z Конечная точка в декартовых координатах
I J K Центр окружности в декартовых координатах
TURN= Количество дополнительных круговых проходов в диапазоне от 0 до 999
Последовательность движений (рис.14):
1.Подвод к точке старта
2.TURN= исполнение запрограммированного полного круга
3. Подвод к конечной точки окружности, к примеру, как частичный оборот
4. Исполнение пунктов 2 и 3 на глубину подачи. Из количества полных кругов плюс запрограммированной конечной точки окружности, выполненными на глубину подачи,– получается подъем, с которым должна быть изготовлена винтовая линия.
Пример программирования:
N10 G17 G0 X27.5 Y32.99 Z3 (Подвод к стартовой позиции)
N20 G1 Z-5 F50 (Подвод инструмента по оси Z)
N30 G3 X20 Y5 Z-20 I=AC(20) J=AC (20) TURN=2 (Винтовая линия с данными: выполнить от стартовой позиции 2 полных круга, после этого переход к конечной точке)
N40 M30 (Конец программы)
Одной из наиболее трудоемких операций при составлении УП является расчет дополнительных траекторий при обходе углов детали. Система ЧПУ имеет стандартные подпрограммы, позволяющие автоматически рассчитывать эти траектории. Функции G36-G38 обеспечивают обход углов по различным схемам.
Команда вызова цикла должна программироваться в том кадре, в котором задается конечная точка траектории перед углом. По эти командам система ЧПУ рассчитывает конечную точку траектории таким образом, чтобы обеспечить заданную форму угла.
Цикл G36 обеспечивает обход угла сопрягающей дугой. При задании в программе этого цикла осуществляется автоматический расчет сопрягающей дуги эквидистантного контура в точках излома контура. Автоматический расчет сопрягающей дуги осуществляется только для внешних углов.
В первом кадре цикла происходит перемещение перпендикулярно к точке В1 на величину, равную радиусу фрезы. Кадр отрабатывается на скорости предыдущего кадра и в конце кадра происходит торможение. Аналогично рассчитывается третий кадр. Второй кадр формируется по координатам точек В1 и В2, рассчитанных в 1 и 3 кадрах. В конце 2 кадра также происходит торможение. При обходе прямого угла 2 кадр цикла вырождается.
Цикл G37 обеспечивает обход угла отрезками прямых (рис.17,б). В отличие от цикла G36, позволяет получать и острые, и тупые углы. При этом происходит отрыв от контура, но строго выдерживается заданная форма поверхности детали. Используется только для обхода внешних углов.
Цикл G38 обеспечивает обход угла методом расчета точки пересечения эквидистантных траекторий (рис.17,а). Этот способ имеет наибольшую длину дуги, но, в отличие от первых двух циклов, пригоден для обхода внутренних углов.
Функции G36-G38 отменяют одна другую. Функция G30 отменяет циклы обхода углов. Если при обработке всей детали характер обхода углов не меняется, то цикл обхода углов задается один раз в кадре, обеспечивающем выход на эквидистанту, и больше не повторяется.
Введение коррекции на радиус и длину инструмента преследует несколько целей:
1 При создании программы нет необходимости учитывать диаметр фрезы, положение кромок токарного резца (левый/правый токарный резец) и длины инструмента. Программирование размеров детали осуществляется непосредственно по рабочему чертежу детали.
2 Функция автоматической коррекции позволяет работать по одной программе инструментами с различным диаметром. Например, вы рассчитывали работать фрезой диаметром 10 мм и соответствующим образом составили программу обработки. Вы смело можете изменить значение радиуса в корректоре с 5 мм до 4.5 мм и работать фрезой диаметром 9 мм. Размеры обработанной детали при этом не изменятся.
3 Главное назначение этой функции заключается в управлении размерами детали при обработке.
Предположим, вы обработали контур фрезой диаметром 9 мм по программе с коррекцией на радиус. Естественно, что в корректоре находится значение радиуса фрезы, равное 4,5 мм. При измерении размеров детали вы обнаружили, что размер 25 мм (стороны прямоугольного контура) выполнен "в плюсе", например 25.02 мм. Может быть, диаметр фрезы оказался чуть меньшим (последствия износа или погрешность измерения), а может, ее немного отжимало при обработке. В любом случае инструмента с идеальными размерами не существует. Однако чертеж требует, чтобы этот размер был выполнен "в номинале" или "в минусе", например 25-0.02 мм. Что же делать? Нужно просто уменьшить значение радиуса в корректоре с 4.5 мм до 4.49 мм и запустить программу на выполнение еще раз. В этом случае, система ЧПУ будет считать, что мы используем инструмент с меньшим радиусом и сместит (приблизит) траекторию центра инструмента на 4.49 мм относительно исходного контура.
Так как на самом деле используется фреза с радиусом 4.5 мм. то контур после обработки окажется меньше на 0,02 мм (при обработке уменьшится по 0.01 мм с каждой стороны), то есть мы получим требуемый размер 25 мм.
Если увеличить числовое значение в корректоре, например до 5 мм, то фреза не дойдет 0.5 мм до обрабатываемого контура. Таким образом, "играя" значениями радиусов в корректорах можно получать размеры детали в пределах допусков, указанных на чертеже, без пересчета программы.
Функция D0 является стандартной предварительной установкой после пуска СЧПУ. Если адрес D не указан, то работа осуществляется без коррекции. Компенсация длины инструмента на большинстве современных станков активируется командой G43, G44. Компенсация радиуса активируется функциями G41, G42. Отменяется действие коррекций при помощи функции G40.
Контур и путь инструмента не идентичны. Центр радиуса фрезы или кромки резца должен перемещаться по эквидистанте к контуру. Для этого запрограммированная траектория центра инструмента – в зависимости от радиуса и направления обработки – смещается таким образом, что кромка резца инструмента движется точно вдоль желаемого контура.
При включенной коррекции радиуса СЧПУ автоматически вычисляет для различных инструментов соответствующие эквидистантные пути перемещения инструмента. Например, на рис.18 показаны эквидистантные контуры при различных значениях коррекции на радиус фрезы.
Коррекцию на радиус можно задать следующими функциями:
G40 - Выключение коррекции радиуса инструмента;
G41 - Включение коррекции радиуса инструмента, инструмент работает в направлении обработки слева от контура (рис.19);
G42 - Включение коррекции радиуса инструмента, инструмент работает в направлении обработки справа от контура;
OFFN= - Припуск к запрограммированному контуру (смещение нормального контура). С помощью OFFN можно создавать эквидистантные траектории, к примеру, для получистовой обработки.
По команде OFFN=0.5 по всему контуру детали оставляется припуск к запрограммированному контуру 0,5 мм, например, под чистовую обработку.
Перед заданием коррекции на размеры инструмента обязательно должна быть оговорена плоскость обработки (рис.20), так как, исходя из этого, СЧПУ определяет плоскость и осевые направления, в которых осуществляется коррекция. Смена рабочей плоскости при заданных коррекциях невозможна.
При токарной обработке коррекцию в программы вводят, как правило, двумя способами. Первый способ — ввод коррекции на инструмент. В этом случае коррекция вводится до начала резания (обычно после установки инструмента на позицию), а отменяется после окончания обработки данным инструментом всех назначенных для него поверхностей. Второй способ — ввод коррекции на поверхность. В этом случае коррекция вводится перед выходом режущего инструмента на конкретную поверхность, а отменяется сразу же после ее обработки.
В современных УЧПУ задают следующие шесть параметров коррекции на инструмент (рис.21,а):
LX — вылет инструмента в направлении оси X (определяется относительно базовой точки F)\
LZ — вылет инструмента в направлении оси Z;
DX — износ в направлении оси X (диаметр);
DZ — износ в направлении оси Z;
Rs — радиус режущей кромки;
А - положение вершины Р инструмента в плоскости (в общем случае определяется кодовыми цифрами от 1 до 9 в зависимости от направления — рис.21,б).
а— параметры резца; б— распределение меток по положениям вершины
Для каждого инструмента, который имеет свой кодовый номер, задают все шесть (или меньше) параметров. Все эти параметры заносят в один корректор, номер которого обычно совпадает с номером инструмента. Номер корректора указывается в УП обычно за кодовым номером инструмента. Например, Т15 D15 - инструмент №15 корректор №15.
Группа коррекции может быть назначена на данный инструмент и под другим номером. Например, Т15 D32.
В УЧПУ класса CNC параметры коррекций обычно вводятся в память ЭВМ с пульта УЧПУ при наладке станка ручным набором, через устройство ввода УП с дискеты (перфоленты) или по кабельной связи от автоматической инструментально-измерительной машины. Эти данные о загруженных в магазин станка инструментах хранятся весь период их использования.
При программировании для удобства за центр инструмента принимают его условную вершину Р, которая смещена относительно реальных поверхностей режущих кромок инструмента, образованных радиусом Rs.
В различных УЧПУ коррекция на инструмент вызывается в УП по-разному. Обычно различают коррекцию на длину инструмента и коррекцию на радиус.
Коррекция на длину инструмента вызывается кадром УП, в котором указывают совместный код инструмента и корректора. Происходит смещение координатной системы инструмента из точки F (базовая точка суппорта) в точку Р — вершину инструмента (рис.22).
Пример управляющей программы с учетом коррекции на длину инструмента (рис.22).
% LF
N1 G90 G0 X160 Z-20 T0 LF (Суппорт позиционируется в точку F, происходит стирание (код Т0) предыдущих коррекций по обеим осям)
N2 Т15 D15 LF (Указание номера инструмента и номера корректора)
N3 М06 LF (Смена инструмента)
N5 G96 S80 М0З LF (Задание постоянной скорости резания)
N10 G0 X48 Z-95. T15 D15 LF (Ускоренное перемещение вершины инструмента в Т1 с учетом коррекции по обеим осям)
N15 G1 G95 Z-100. F0.2 LF (Выход в Т2, задание подачи в мм/об)
N20 Z-120. LF (Выход в Т3)
N25 Х60 LF (Выход в Т4)
N30 Z-130. LF (Выход в Т5)
N35 Х70. LF (Выход в Т6)
N40 G97 G94 G0 X160. Z-20. T0 LF (Возврат суппорта в исходную точку F с отменой коррекции по обеим осям (код Т0) , возврат к размерности частота вращения об/мин (код G97), а подачи -мм/мин ( код G94))
N45 М02 LF (Конец программы)
По рассмотренной схеме коррекцию на длину инструмента можно вызвать в УП отдельно по каждой оси. Для этого код (Т15 D 15) указывают в кадре лишь с адресом одной из осей (X или Z).
Коррекция на радиус режущей кромки в УП вызывается функциями G41 или G42 в соответствии с направлениями движения инструмента относительно контура (рис.19,б). Функция G41 указывается, когда инструмент находится слева от обрабатываемого контура, если смотреть в направлении его движения. Функция G42 задается в кадре, когда инструмент располагается справа от обрабатываемого контура. Функция G40 отменяет введенную коррекцию.
Пример токарной обработки (рис.23):
N20 T1 D1 LF (включается только коррекция длины инструмента)
N30 G0 X100 Z20 LF (подвод к X100 Z20 осуществляется без коррекции на радиус)
N40 G42 X20 Z1 LF (включается коррекция радиуса)
N50 G1 Z-20 F0.2 LF (подвод к точке X20/Z1 осуществляется с коррекцией)
В NC-кадре с G40, G41 или G42 должна быть запрограммирована команда движения с G0 или G1. В этой команде движения должна быть указана минимум одна ось выбранной рабочей плоскости. Если при включении указывается только одна ось, то последняя позиция второй оси автоматически дополняется и перемещение осуществляется по двум осям. Корректор не может быть объявлен в кадре круговой интерполяции, а должен задаваться в кадре, определяющем линейное перемещение.
Пример фрезерной обработки (рис.24):
N10 G0 X50 T1 D1 LF (включается только коррекция длины инструмента. Подвод к X50 осуществляется без коррекции на радиус)
N20 G1 G41 Y50 F200 LF (включается коррекция радиуса)
N30 Y100 LF (перемещение с той же коррекцией радиуса)
G41/G42, G42/G41 может программироваться без промежуточной отмены коррекции функцией G40.
Смена рабочей плоскости G17-G19 при включенной G41/G42 невозможна.
Пример программирования фрезерования выступа на детали (рис.25).
N10 G28 LF (Выход в позицию смены инструмента на ускоренном ходу)
N20 G17 T1 M6 LF (Смена инструмента, задание плоскости обработки XОY)
N30 G0 X0 Y0 Z1 M3 S630 LF (Включение вращения шпинделя по часовой стрелке со скоростью 300 об/мин, подвод инструмента на ускоренном ходу в точку X0 Y0 Z1)
N40 Z-7 F500 LF (Перемещение инструмента по координате Z со скоростью подачи 500 мм/мин)
N50 G41 X20 Y20 D1 LF (Подвод инструмента к точке X20 Y20 на той же подаче с учетом коррекции радиуса инструмента, инструмент работает слева от контура)
N60 Y40 LF (Фрезерование контура)
N70 X40 Y70 LF
N80 X80 Y50 LF
N90 Y20 LF
N100 X20 LF
N110 G40 G0 Z100 M2 LF (Отмена коррекций, перемещение инструмента по координате Z на ускоренном ходу, конец программы)
Свойство коррекции на диаметр и повторения фрагмента УП (G25) можно использовать для черновой и чистовой обработки контура. Дополним УП кадрами:
N115 М01 (Останов шпинделя с подтверждением)
N120 G01 G41 X20 Y20 D2 F50 S1100 (Ввод чистовых режимов резания и нового корректора)
N10 G25 60 100 01 (Повтор управляющей программы с кадра №60 по кадр №100 один раз)
Например, при обработке контура фрезой диаметром диаметр d=40мм необходимо оставить припуск на чистовую обработку 0,5мм. В память ЧПУ записываем величину корректора D1=(40+0.5*2)=41мм. В корректор D2 вводится значение действительного диаметра фрезы.
Технологический останов М01 в кадре № 115 необходим для контрольных измерений детали и при необходимости корректировки D2.
Для того чтобы система ЧПУ успела выполнить смещение относительно запрограммированного контура необходимо добавить к исходной траектории участок подвода. На этом участке происходит активация автоматической коррекции радиуса инструмента.
Большинству систем для активации коррекции требуется пройти расстояние, не меньшее величины радиуса инструмента. То есть, если диаметр инструмента равен 9 мм, то прежде чем приступить к обработке контура с коррекцией, необходимо запрограммировать прямолинейное перемещение на расстояние не менее 4.5 мм.
Обязательным условием для активации коррекции является наличие именно прямолинейного перемещения на рабочей подаче. При попытке активировать коррекцию на радиус вместе с перемещением по дуге СЧПУ выдаст сообщение об ошибке. Поэтому, сначала активируют коррекцию вместе с прямолинейным перемещением, а затем по дуге (или по прямой) осуществляют подход к контуру.
N114 G41 D2 X-9 F200
В этом кадре находится код G41, слово данных D2 и запрограммировано линейное перемещение в Х-9 (перемещение из позиции №1 в позицию №2). Код G41 включает коррекцию слева, D2 считывает значение радиуса инструмента из корректора №2, а на участке прямолинейного перемещения происходит смещение инструмента влево относительно запрограммированного контура. Таким образом, к позиции №2 инструмент подходит уже по смещенной (эквидистантой) траектории. Далее обычно программируют участок плавного подхода инструмента к обрабатываемому контуру - по касательной (из позиции №2 в позицию №3, к первой точке контура) (рис.26).
Следует отметить, что если подход к контуру осуществляется по прямой линии, то угол подхода должен быть не менее 90 градусов.
Если запрограммированный радиус контура окажется меньше значения радиуса инструмента в корректоре, то СЧПУ может выдать сообщение об ошибке.
После того, как инструмент обошел контур полностью, необходимо плавно отвести инструмент и отменить коррекцию при помощи кода G40 или D00. Как и в случае начального подвода инструмента к контуру, отвод от контура выполняется с теми же принципами и условиями. Оптимальный вариант - сначала отход по касательной, затем кадр, содержащий линейное перемещение с кодом отмены коррекции:
Пример программирования:
N114 G41 D2 Х-9 F200 Задание коррекции на радиус, подход к точке 2
N115 G03 Х0Y0 Подход к контуру по касательной
…….
N124 G3 Х59. Y-9. R9 Отход от контура по касательной
N126 G1 G40 Х68. Отмена коррекции на радиус.
Постоянные (стандартные) циклы являются типовыми технологическими подпрограммами, с помощью которых соответствующий процесс обработки можно сделать универсальным.
В виде стандартных циклов записывают подпрограммы обработки наиболее типичных поверхностей, например, для токарного станка нарезание резьбы, многопроходное точение, глубокое сверление, для фрезерных – обработка отверстий фрезерование пазов. Набор технологических команд для обработки таких поверхностей постоянный и не зависит от обрабатываемой детали. Различия состоят только в геометрических параметрах. Подпрограммы для отработки стандартных циклов записываются разработчиком в постоянную память системы на этапе ее создания. Согласование циклов с обработкой конкретной детали происходит через входные параметры.
Имя постоянного цикла в большинстве систем ЧПУ задается адресом G или L и двузначным числом. Номера подпрограмм, схема траектории инструмента и данной подпрограмме и необходимые параметры обычно имеются в инструкции по программированию для конкретного УЧПУ.
Все установки системы, действующие до вызова цикла, сохраняются и продолжают действовать после окончания отработки цикла.
Вызов цикла осуществляется одним кадром, структура которого строго оговорена. Плоскость обработки (G17, G18, G19) определяете перед вызовом цикла. Если она остается неизменной по сравнению с предыдущей обработкой, то повторять ее не нужно.
После отработки цикла рабочий орган возвращается в ту точку, в которой он находился перед вызовом цикла.
Каждый стандартный цикл определяется именем и перечнем параметров, необходимых для его вызова. Для вызова цикла существуют определенные правила записи, которые называются "Форматом вызова цикла". Руководство по программированию описывает перечень формальных параметров для каждого цикла, учитывая последовательность их записи и тип. Последовательность входных параметров должна строго соблюдаться. Каждому входному параметру для одного цикла соответствует один тип данных. Если какие-то данные, входящие в формат цикла для обработки данной детали не нужны, то этому параметру присваивается значение «0», но пропускать этот параметр нельзя.
Как правило, постоянные подпрограммы выражены в формальных параметрах, с помощью которых и задается действительная траектория движения инструмента. Наиболее часто формальные параметры задаются латинскими буквами R, Р или Е с двух- или трехзначными числами.
Постоянный цикл имеет вид (рис.26):
N1 G00 G91 X-R0 F R2
N2 G01 Z-R1
N3 X R0
N4 G00 X-R0 Z R1
N5 М17
Перед вызовом цикла необходимо вывести инструмент в начальную точку 1 (рис.26). Согласно этой подпрограмме резец из Т1 перейдет в Т2 на величину, заданную формальным параметром R0, далее с рабочей подачей, равной величине формального параметра R2, произойдет перемещение резца между точками Т2 и Т3, потом резец перейдет в Т4 и далее (кадр N4) придет на ускоренном ходу в Т2.
Используя приведенную подпрограмму, нетрудно спрограммировать многопроходную обточку деталей (рис.27,а). Общая УП для обточки двух поверхностей будет иметь вид:
а— с неизменными формальными параметрами; б— с изменяющимися формальными параметрами
N1 G90 G00 X60. Z123. S850 Позиционирование инструмента в Т1
N2 L08 03 R0 4. R1 84. R2 50 Вызов подпрограммы с числом прогонов 3 и значения формальных параметров R0 (4 мм), R1 (84 мм) и R2 (подача 50 мм/мин). Инструмент попадет в Т7.
N3 L08 02 R0 3. RI 65. R2 35 Двойной прогон подпрограммы с параметрами, значение которых определено размерами обрабатываемой детали (вторая ступень), выведет инструмент в Тк12.
N4 G90 G00 X80. Z123. M00
С использованием формальных параметров можно составлять кадры основной УП, а не только подпрограмм. Это целесообразно делать, если в процессе программирования параметры меняют числовое значение, а траектория перемещения инструмента имеет однотипный вид.
Для УЧПУ класса CNC возможно также задание программ и подпрограмм при сцеплении формальных параметров. В этом случае в программе или подпрограмме должна быть указана вычислительная операция, связывающая те или иные параметры. Вычисления выполняет УЧПУ или в процессе отработки основной УП, или при каждом прогоне подпрограммы, позволяя закономерно изменять те или иные параметры при последовательных прогонах
Пример. Подпрограмма для продольной обточки с вычислительной операцией Рассмотренный в предыдущем примере процесс обточки можно запрограммировать с уменьшающейся от прохода к проходу толщиной срезаемого слоя, т. е. изменением параметра R0. B этом случае подпрограмма L05 будет иметь вид:
N1 G91 G00 X-R0 F R2
N2 G01 Z-R1
N3 X R0
N4 G00 X-R0 Z R1
N5 R0-R3
N6 М17
Подпрограмма L05 отличается от рассмотренной L08 тем, что в ней предусмотрена вычислительная операция (кадр N5). Поэтому в кадре УП, где будет вызвана данная с программа (L05), необходимо добавить значение параметра R3:
(Ni) L05 03 R0 4. R1 84. R2 50. R3 0.5
При отработке этого кадра при первом прогоне подпрограммы будет удален слой металла 4 мм (R0 — начальное значение), при втором прогоне — 3,5 мм (R0—R3), при третьем — 3 мм (R0—R3—R3). В данном примере шаг уменьшения снимаемого слоя от прохода к проходу принят равным 0,5 мм, т. е. R3 0.5.
Характер сцепления формальных параметров в программах и подпрограммах может быть различным, он задается определенной вычислительной операцией сложением, вычитанием, умножением, делением, извлечением корня, определением тригонометрической функции (sin, cos) и т.п., а также сочетанием операций. Особенно удобно веся программирование, если сочетать использование типовых (стандартных) подпрограмм введение в кадры основной УП определенных вычислительных операций с формально ми параметрами. Так, программа для обработки ступенчатого валика (рис.24,б) может быть записана в виде:
%
NI G90 G00 Х60. Z123. S850 Выход инструмента в исходную точку, задание режимов резания.
N2 L08 02 R0 4. R1 84. R2 80. R3 2. Выполнение двух повторов подпрограммы L08 (точки 1-2-8-7-2-3-9-8-3), удаляя припуск на длине 84 мм при глубине резания 4 мм за один рабочий ход.
N3 R0-R3 Вычислительная операция с формальными параметрами, указанными в кадре N2
N4 L08 01 R3 1. Один прогон подпрограммы L08 с новым значением R0, определенный в кадре N3 (ход инструмента между точками 3-4-20-9-4). Кроме того, задается новое значение параметра R3 (1 мм).
N5 R0-R3 Вычислительная операция с формальными параметрами, указанными в кадре N3
N6 L08 02 Обеспечивает двойной прогон программы L08 опять с новым (определенным в кадре N5) значением параметра R0, т.е. происходит обточка детали в два рабочих хода с глубиной резания 1 мм.
N7 R0+R3 R1 65. Изменяет значение параметра R0 (он увеличивается на величину R3 по сравнению со значением в кадре N4) и вводит новое значение параметра R1.
N8 L08 02 Двойной прогон программы L8 на новом участке детали (точки 6-16) за два хода.
N9 R0-R3
N10 L08 02 Двойной ход инструмента с глубиной резания 1мм.
N11 G90 G00 X80. Z123, M00 Возврат в Т0
Стандартные (постоянные) подпрограммы могут быть сложные и включать как черновые проходы, так и чистовой проход по контуру при заранее заданном припуске на этот чистовой проход. Подпрограмма G82 задается кадром вызова:
N{i} G82 Х…. Z… R… L… D… H…
Х, Z – координаты промежуточной точки контура,
R, L – координаты конца обработки по циклу,
D - глубина резания на черновом проходе
Н - припуск на чистовую обработку
Программа для обточки ступени валика с использованием стандартной подпрограммы может быть записана следующим образом (рис.25,а):
%
N1 G00 X62 Z-15 T3 D3 Выбор резца третьего и номера корректора, перемещение на ускоренном ходу в исходную точку.
N2 F0.5 S1200 М0З Выбор режимов резания.
N3 G82 ХЗ0 Z-55 R60 L-80 D5 H1 Вызов подпрограммы.
В результате выполнения команд, приведенных в кадрах N1 — N3, заготовка будет обработана по контуру от Т1 до ТЗ. После завершения отработки кадра N3 резец автоматически отводится в зону замены.
В абсолютных размерах подпрограмма задается кадром:
N{i} G75 X...Z...K...K...F…
а в приращениях – кадром:
N{i} G75 U...W...K...H...F...
Х(U), Z(W) - положение конечной точки профиля,
К - глубина резания,
Н — припуск на чистовой проход,
F — подача.
Для нарезания резьбы на станках с ЧПУ класса CNC также обычно используют стандартные подпрограммы. Нарезание наружной и внутренней цилиндрической резьбы резцов программируется подпрограммой G76. Формат вызова:
N G76 Х… Z… К6. Н3.248 D.8 А4.
Х, Z – координаты конечной точки (Х – внутренний диаметр резьбы),
К – шаг резьбы,
Н – высота профиля резьбы,
D - глубина резания при черновых ходах
А - положение точки выхода инструмента из цикла в радиальном направлении.
Пример. Использование подпрограммы для нарезания наружной цилиндрической резьбы резцом (рис.26,а).
%
N1 Т8 D8 S50 МЗ Выбор инструмента, задание номера корректора, скорости главного движения.
N2 М6 Смена инструмента (можно не указывать).
N3 G56 Z-30 Начало координат детали смещается в точку W!, смещенную по оси Z на расстоянии 30мм от точки W.
N4 G90 G00 Х64 Z8 Выход на ускоренном ходу в точку начала цикла 0.
N5 G01 F300 М8 Рабочий режим и значение подачи, определенное в зависимости от частоты вращения шпинделя и подачи на оборот, численно равное шагу резьбы (F=KS=6•50=З00мм/мин), включение СОТС.
N6 G76 Х57.504 Z-105 К6 Н3.248 D0.8 А4 Вызов цикла.
N7 G53 Z30. М9 Отмена смены нуля, выключение СОТС
N8 G00 ХЕ ZE M00 Перемещение инстурмента в точку смены, конец программы.
После отработки цикла резец останавливается в точке 3.
а — цилиндрической наружной; б — конической внутренней
Формат вызова цикла:
N{i} G84 Х… Z... K. L… D… H… A….
Х, Z – координаты конечной точки обработки (Т2),
K - шаг резьбы,
L – координата точки начала обработки по оси Х (Т1),
D – глубина резания при черновых ходах,
Н – радиальная высота профиля резьбы,
А - положение точки выхода инструмента из цикла в радиальном направлении.
Пример. Использование подпрограммы для нарезания внутренней конической резьбы (рис.26,б). Общая УП в этом случае может быть записана следующим образом:
%
N1 Т6 D6 S50 МЗ
N2 М6
N3 G00 X40 Z5
N4 G01 F400 М08
N5 G84 Х32 Z-85 K8 L148 D0.5 H4.5 A3 Вызов цикла.
N6 G00 Z5 M09 Отвод инструмента.
После нарезания резьбы резец останавливается в точке 3.
Форматы кадров для обработки фаски и скругления
G86 X...Z...R...D...H...
G87 X...Z...R...D...H...
X — диаметр поверхности исходной точки А (рис.30),
Z — координата конечной точки В,
R — фаска или радиус скругления г (числовое значение после адреса R задается с плюсом, если диаметр конечной точки В больше исходного, если диаметр конечной точки В меньше исходного, то значение R задается с минусом),
D — припуск на чистовую обработку по оси Z,
Н — глубина резания за один ход резца при обточке заданного контура
Пример. Фрагмент УП для обработки участка между точками 1 и 2 (рис.30,в) имеет вид
N10 G90 G00 Х40 Z0 LF
N11 G01 S800 F45 LF
N12 G86 Х40 Z-110. R+10 D0 H2 LF
N13 G01 Х60 LF
Размеры ступеней и торцов следует задавать полными, т.е. без учета размеров фасок (галтелей), с помощью функции G01 и величин I (К) и R. Схема задания размеров в приращениях для обработки контура показана на рис.31,а. В общем виде УП для обработки этого контура имеет вид:
N5...
N10 G01 W(-W1). R(R1). FE
N20 U(U1). K(-K).
N30 W(-W2). I(l).
N35 W(-W3).
N40 U(U2). R(-R2).
При определении знаков числовых величин следует принимать во внимание направление координатных осей принятой системы координат.
а — схема задания размеров в приращениях; б — обрабатываемый контур
Пример. Запись фрагмента УП для обработки контура (рис.31,б):
N5.. G90 G01 X-20 F45 LF
N10 Z-45 R-8 LF
N20 U-20 К-12 LF
N30 Z-150 1-15 LF
N35 Z-200 LF
N40 U-30 R-20 LF
N45..
Пример. Обработка детали по контуру с использованием стандартных подпрограмм. Программа обработки детали, показанной на рис.32, предусматривает применение двух стандартных подпрограмм (циклов): черновой обточки — снятия металла "строками" и чистового прохода — прохода по контуру. Эти циклы формируются УЧПУ в зависимости от формы чистового контура.
% LF
N I T2 D2 LF
N2 G97 G95 M4 LF Задание скорости в об/мин (G97), подачи в мм/об (G95), вращение шпинделя против часовой стрелки(М4)
N3 G90 G00 X200 Z240 LF
N4 X160 Z203 LF
N5 G71 P006 Q012 U10 W2 D7 S900 F0.4 LF Задание цикла черновой обработки: Р — номер кадра начала чистового контура, Q — номер кадра конца чистового контура, U — недоход точки начала чистового контура до торца детали (10 мм), W—припуск на чистовую обработку (2 мм), D — глубина резания на черновых походах (7мм)
N6 G00 X40 Z203 LF
N7 G91 G01 Z-40 LF Задание размера в приращениях
N8 X60 Z-35 LF
N9 Z-20 LF
N10 X100 Z-10 LF
N11 Z-25 LF
N12 X140 Z-28 LF
N13 G70 P006 Q012 F 0.2 S1500 LF Задание цикла чистовой обработки (G70), подача 0,2 мм/об и частотой вращения шпинделя 1500 об/мин.
N14 G90 G00 X200. Z240 M0 LF
Подпрограмма представлена как постоянный цикл, параметры которого задаются по определенным адресам, а сам цикл вызывается кодом G87. Начальная точка исполнения цикла — центр паза.
Формат кадра вызова
G87 X...Y...Z...B...R...1...J... K...F...S...T...M...
X— Z, R - размеры паза (рис.33,а)
В – недоход фрезы до торца детали
1 – смещение фрезы для следующего прохода в процентах от диаметра (не более 40%)
J — условный код -1 или +1, определяющий направление обхода контура,
К — припуск по глубине, снимаемый за один ход,
F, S — режимы обработки,
Т — код инструмента,
М06 — команда на смену инструмента.
а — типовая схема; б — соосные пазы
На основе цикла можно построить УП для обработки достаточно сложных деталей.
Например, для детали с концентрично расположенными пазами (рис.33,б) фрагмент УП может быть следующим:
N15 Т04 D04 S1200 М0З М06 LF
N20 G87 Х120 Y80 Z -10 В2 R12 I30 К10 J-1 F60 LF Вызов постоянного цикла для обработки первого паза
N25 G79 Х150 Y 90 Z0 LF Запуск цикла в точке з координатами
N30 G87 X100 Y60 Z-10 B2 R1. I30 K10 J-1 F45 LF Вызов постоянного цикла для обработки второго паза
N35 G79 X150 Y90 Z -10 LF
N40 G87 X80 Y40 Z-10 B2 R12 I30 K10 J-1 F45 LF
N45 G79 X150. Y90. Z -20. LF
N50 G00 Z2 LF
Подпрограмма представлена как постоянный цикл с форматом кадра вызова
G88 X… Y... Z... Б... К… F… Т... М…
Характер адресов кадра аналогичен предыдущему случаю.
Для обработки отверстий в большинстве систем ЧПУ существует несколько постоянных циклов. Эти циклы представляют собой подпрограммы, заданные в формальных параметрах в явном или неявном виде. Задание параметров в неявном виде предполагает использование для них слов с адресами Е1, Е2 и т.д., которым могут присваиваться определенные значения. Под видом неявного параметра могут присутствовать математические вычисления.
При программировании постоянных циклов сверления используются формальные параметры R1 и R2 (рис.34). Они относятся к оси шпинделя и определяют координаты быстрого позиционирования в плоскости обработки в точке начала обработки и координаты возврата в конце обработки; если R2 отсутствует, то R1 считается конечной координатой.
Постоянные циклы сверления включают следующие движения:
Для изменения значения R2 необходимо программировать R1 и R2 в одном и том же кадре.
Примечание - Фаза ускоренного возврата производится, как движение с рабочей скоростью (G01) с быстрым ускорением.
В кадре, содержащем функцию вызова цикла G, не программируется никакое дополнительное движение осей, кроме самого цикла; цикл не приводится в действие, а кадр заносится в память системы. Цикл стартует координатами, запрограммированными сразу после кадра вызова.
После выполнения первого цикла для того, чтобы выполнить последующие циклы, идентичные первому, достаточно запрограммировать только координаты точек отверстия.
Продолжительность выдержки времени программируется трехбуквенным кодом TMR.
Все функции вызова циклов являются модальными. Невозможно программировать новый постоянный цикл без закрытия предыдущего постоянного цикла с помощью G80.
Кадр программирования: G81 [R1..[R2..]] Z..
N32 S1100 F95 T3 D3 M3M6
N33 G81 R3 Z-15 Задание параметров постоянного цикла сверления
N34 X15 Y15 Движение к точке 1 и выполнение цикла
N35 Y60 Движение к точке 2 и выполнение цикла
N36 X80 Движение к точке 3 и выполнение цикла
N37 Y15 Движение к точке 4 и выполнение цикла
N38 G80 Z50 M5 Отмена действия цикла
Пример обработки глухого отверстия:
N32 G97 S1000 T4 D4 M06 M03 M07
N33 G81 R5 Z-70 F45
N34 X0
N35 G80
1. Если внутри постоянного цикла программируется кадр типа X,Y,R или же X,Y,R и/или Z, размеры R и/или Z постоянного цикла будут изменены, и движения осей будут выполнены в следующем порядке:
Это позволяет изменять глубину отверстия и переходить от обработки на одной плоскости к обработке на плоскости ниже без отмены постоянного цикла функцией G80.
Пример приведён на рис.36.
N36 S1000 F100 T4 D 4 M6
N37 G81 R3 Z-42 M3
N38 X15 Y15
N39 X65
N40 Y85 R-13
N41 X15
N42 G80 Z50 M5
В рассматриваемом примере обработка отверстий в точках 1 и 2 (кадры N38, N39) осуществляется в соответствии с параметрами цикла сверления по функции G81, заданными в кадре N37(R3,Z-42).
Кадр N40, кроме координат точки 3, задает новое значение координаты точки начала обработки и возврата в конце обработки отверстия (R-13). Таким образом, отверстия в точках 3 и 4 обрабатываются с параметрами цикла R-13, Z42 при выполнении кадров N40 и N41 соответственно.
2) Внутри постоянного цикла, если программируется кадр типа X Y R1 R2 (последнее отверстие нижней плоскости), размеры R1 и R2 постоянного цикла будут обновлены, и движения будут выполнены в следующем порядке:
Формат кадра вызова цикла:
G83 R1… R2… Z…I….K.. J..
Присутствие или отсутствие этих параметров определяет два разных цикла:
1) случай, при котором были запрограммированы I, K, J, цикл имеет следующие шаги:
I=I*K, если I*KJ.
I=J, если I*K<J.
Шаги, начиная со второго, выполняются один за другим до получения запрограммированного размера глубины сверления.
Для сохранения параметра I неизменным (постоянное приращение) программируют К=1 в отсутствии параметра J.
2) случай, при котором не были запрограммированы K и J (дробление стружки без разгрузки) – подача с постоянным приращением и выдержка времени при любом приращении обеспечивается следующими шагами:
Пример:
N66 S930 F65 T6 D6 M6
N67 G83 R3 Z-55 I20 К0.8 J6 M13 - задание цикла
N68 X-15.81 Y-22.2 - сверление в точке 1
N69 X23 - сверление в точке 2
N70 X9 Y35.8 - сверление в точке 3
N71 G80 Z50 M5 - подъем инструмента и отмена цикла
Постоянный цикл нарезания резьбы метчиком (G84)может быть выполнен двумя способами.
1) Шпиндель без датчика.
Формат кадра цикла G84:
G84 [R1..][R2..] Z…,
При программировании необходимо учитывать следующее:
размер перемещения быстрого хода инструмента к детали в операциях нарезания резьбы метчиком должен всегда заканчиваться на расстоянии от детали, равном пяти шагам резьбы, если глубина ≤ 3d, или семи шагам, если глубина > 3d;
скорость подачи F, которую следует запрограммировать, вычисляется следующим образом: F = S * p * 0.9,
где: S - скорость вращения шпинделя;
P - шаг резьбы;
0,9 - коэффициент уменьшения скорости для сохранения упругости пружинного компенсатора резцедержателя.
Окончательный размер Z должен быть уменьшен на величину, равную 10% от фактического рабочего хода метчика.
Посредством кода RMS, задаваемого в программе или введенного с клавиатуры, можно изменять скорость возврата инструмента, определяя это изменение в процентах.
N91 S280 F315 T8 D8 M6 M13
N92 G84 R7 Z-15
N93 X-51.96 Y-30 нарезание резьбы в точке 1
N94 X51.96 нарезание резьбы в точке 2
N95 X Y60 нарезание резьбы в точке 3
N96 G80 Z50 M5
Эта программа используется для нарезания правосторонней резьбы метчиком (вращение вправо), что обеспечивается функцией M13, запрограммированной в кадре N91. Если необходимо запрограммировать нарезание резьбы влево, достаточно запрограммировать функцию M14 (М04) вместо М13 (М03).
2) Шпиндель с датчиком.
В данном случае существует два способа программирования функции G84:
Формат кадра цикла G84:
G84 [R1..][R2..] Z.. K ,
Пример:
N91 S280 T8 D8 M6 M3
N92 G84 R7 Z-15 K1
N93 X–51.96 Y-30
N94 X51.96
N95 X Y60
N96 G80 Z50 M5
Данный фрагмент программы задает обработку трех отверстий. В кадре N92 задан шаг резьбы К1. Система автоматически рассчитывает величину подачи на основе информации по адресам S и K.
Очень часто возникают ситуации, когда необходимо временно прервать выполнение программы. Например, для того чтобы удалить стружку, проверить размеры обрабатываемой детали или переставить крепежные элементы в другое положение.
Коды М00 и М01 временно приостанавливают выполнение программы обработки или, говоря другими словами, делают паузу в производственном цикле станка. Когда СЧПУ читает код М00, то происходит так называемый запрограммированный останов. Все осевые перемещения останавливаются и возобновляются тишь после того, как оператор станка нажмет клавишу "Старт цикла" на панели УЧПУ. При этом шпиндель продолжает вращаться, и другие функции остаются активными. Если оператор станка нажимает клавишу "Старт цикла", то выполнение программы будет продолжено с кадра, следующего за М00.
Инструкция G04 указывает на сам факт выдержки времени, а в слове под адресом F задают величину этой выдержки в секундах. Действие инструкции распространяется только на один кадр. В этом же кадре можно программировать вспомогательные функции (например, смену инструмента), но не перемещения. Движение приводов подачи останавливается, а вращение шпинделя не выключается.
Пример программирования выдержки времени:
N10 G1 F200 Z-5 S300 M3 Подача F, число оборотов шпинделя S
N20 G4 F3 Время ожидания 3 сек
N30 X40 Y10
N40 G4 S30 Ожидать 30 оборотов шпинделя, соответствует при S=300 об/мин и 100% процентовке числа оборотов: t=0,1 мин
N40 X... Подача и число оборотов шпинделя продолжают действовать
N25 G04 F10 Выдержка времени в секундах.
Повторную выдержку времени следует программировать в очередном кадре.
Указанные инструкции поддерживают контурную скорость подачи вдоль сложной траектории настолько постоянной, насколько это возможно. Если подобное управление выключено, то скорость подачи снижается до нуля в конце каждого кадра и возрастает до запрограммированного значения в начале каждого кадра. Если подобное управление включено, то скорость подачи будет снижаться до необходимого уровня в точках перегиба контура, за исключением начала и конца процесса обработки (рис.28).
При активной инструкции G08 (управление в точках перегиба включено) конечная точка Р8 будет достигнута за более короткое время, чем при активной инструкции G09 (управление в точках перегиба выключено). Обе инструкции модальны.
Пример:
N...G08 Управление в точках перегиба включено.
N. ..G00 XI00 Y50 Ускоренное перемещение к точке PI.
N... G01 Х150 F5000 Продолжение движения со скоростью подачи.
N...
Инструкция G34 включает скругление на стыке двух кадров с прямолинейными участками, а инструкция G134 выполняет ту же функцию на стыке кадров с круговыми или винтовыми траекториями (рис. 2.29). Инструкция G35 выключает эти функции. В результате выравнивается скорость подачи, и соблюдаются ограничения на ускорение. С другой же стороны, в процессе интерполяции поддерживается минимальное отклонение от запрограммированного и скорректированного контуров. Параметры отклонения устанавливаются в «машинных параметрах», но могут и быть изменены в управляющей программе.
Для программирования отклонения скорректированного контура используют E-слово; это возможно только при активной инструкции G34. Для программирования радиуса скруглення используют модальное R-слово. Задание радиуса возможно лишь при активной инструкции G134.
Инструкция G36 восстанавливает параметры отклонения, установленные в «машинных параметрах».
%_N_1001_MPF Название программы
N05 G71 G40 G49 G54 G80 G90 Строка безопасности
N10 G0 G53 X280 Z380 D0 Задание начала координат действующей системы
N15 LIMS=4000 Ограничение числа оборотов (G96)
N20 G96 S250 M3 Включение постоянной скорости резания
N25 Т1 D1 M8 Смена инструмента и задание номера корректора, включение СОТС
N30 G0 G42 X-1.5 Z1 Подвод инструмента на ускоренно ходу с коррекцией радиуса слева
N35 G1 X0 Z0 F0.25 Подход к точке начала обработки на рабочей подаче
N40 G3 X16 Z-4 I0 K-10 Обтачивание радиуса 10
N45 G1 Z-12 Обработка цилиндрического участка
N50 G2 X22 Z-15 CR=3 О обработка радиуса 3
N55 G1 X24
N60 G3 X30 Z-18 I0 K-3 Обработка радиуса 3
N65 G1 Z-20
N70 X35 Z-40 Обработка конического участка
N75 Z-57
N80 G2 X41 Z-60 CR=3 Обработка радиуса 3
N85 G1 X46
N90 X52 Z-63
N95 G0 G40 G97 X100 Z50 M9 Выключение коррекции радиуса, отмена постоянства скорости резания, отвод инструмента к точке смены, выключение СОТС
N100 T2 D2 Вызов инструмента и включение коррекции
N105 G96 S210 M3 Включение постоянной скорости резания
N110 G0 G42 X50 Z-60 M8 Подвод инструмента с коррекцией радиуса
N115 G1 Z-70 F0.12 Обработка диаметра 50
N120 G2 X50 Z-80 I6.245 K-5 Обработка радиуса 8
N125 G0 G40 X100 Z50 M9 Отвод инструмента и выключение коррекции радиуса инструмента
N130 G0 G53 X280 Z380 D0 M5 Переход к точке смены инструмента
N135 M30 Конец программы
Если вы создаете программу на компьютере и затем передаете ее на станок, то знак конца кадра помещается в конец каждого кадра УП при пере даче в большинстве случаев автоматически.
Ошибка в программе обработки может повлечь за собой массу проблем. В лучшем случае ошибка обернется сломанным инструментом или "запоротой" деталью, а в худшем - может привести к повреждению станка или травме оператора. Опытный программист знает, что дешевле и проще проверить программу заранее на компьютере, чем ошибиться при выполнении обработки на станке. Основной метод проверки УП на компьютере заключается в графической симуляции обработки. Такая симуляция может выглядеть как прорисовка траектории центра инструмента или как полная имитация механической обработки на станке с демонстрацией процесса удаления материала.
В первом случае, программист может обнаружить ошибку в УП, просто наблюдая за траекторией перемещения центра инструмента на мониторе компьютера. Такая симуляция называется бэкплотом (Backplot). Бэкплот позволяет легко увидеть ошибку, которую тяжело распознать при простом просмотре кода УП.
Например, в одном из кадров УП десятичная точка стоит не на месте. Программа обработки может иметь достаточно большой объем, и такую маленькую ошибку распознать в коде будет крайне тяжело. Бэкплот моментально покажет, что траектория перемещения инструмента качественно не соответствует тому, что было задумано программистом.
Твердотельная верификация (verification - проверка) является мощным инструментом по проверке УП на компьютере. В отличие от бэкплота. программы твердотельной верификации демонстрируют процесс удаления материала заготовки и позволяют увидеть полный результат работы УП - модель готовой детали. На полученную "виртуальную" деталь можно посмотреть с разных сторон и понять, все ли элементы выполнены правильно, нет ли зарезов и столкновений инструмента с заготовкой.
Бэкплот обычно используют в процессе написания и отладки программы, а твердотельную верификацию лишь на заключительном этапе проверки.