1.    Цель работы

 

        Получить знания и навыки по программированию обработки деталей на токарном станке, оснащенном системой ЧПУ Stankocentr Integral типа FlexNC.

 

2. Порядок выполнения лабораторной работы

 

Подпись: 2.1. Получить у преподавателя индивидуальное задание.
2.2. Изучить формат кадра управляющей программы (УП) и основные функции программирования системы ЧПУ.
2.3. Разработать и записать УП обработки заданной детали.
2.4. Проверить работоспособность УП, используя возможности сплайн-графика СЧПУ Stankocentr Integral. Устранить выявленные недостатки.
2.6. Оформить и защитить отчет по лабораторной работе.

 

3. Особенности проектирования изготовления деталей на станках с ЧПУ.

3.1. ЭТАПЫ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ

 

Подготовка управляющей программы складывается из следующих этапов:

1. Корректировка чертежа изготавливаемой детали:

·         перевод размеров в плоскости обработки:

·         выбор технологической базы;

·         замена сложных траекторий прямыми линиями и дугами окружности.

2.      Выбор технологических операций и переходов обработки.

3.      Выбор режущего инструмента.

4.      Расчет режимов резания:

·         определение скорости резания;

·         определение частоты вращения силового привода;

·         определение скорости подачи режущего инструмента.

5.      Определение координат опорных точек контура детали.

1.      Построение эквидистанты и нахождение координат опорных точек эквиднстанты. Ввод исходной точки режущего инструмента.

2.      Построение схемы наладки, в которой в графической форме указывается взаим­ное расположение узлов станка, изготавливаемой детали и режущего инструмента перед началом обработки.

3.      Составление карты подготовки информации, в которую сводится геометрическая (координаты опорных точек и расстояния между ними) и технологическая (режимы резания) информация.

4.      Составление управляющей программы

 

3.2 Особенности разработки технологического процесса

 

Виды и характер работ по проектированию технологических процессов обработки деталей на станках с ЧПУ существенно отличаются от работ, проводимых при использовании обычного универсального и специального оборудования. Прежде всего, значительно возрастает сложность технологических задач и трудоёмкость проектирования технологического процесса. Для обработки на станках с ЧПУ необходим детально разработанный технологический процесс, построенный по переходам. При обработке на универсальных станках излишняя детализация не нужна. Рабочий, обслуживающий станок, имеет высокую квалификацию и самостоятельно принимает решение о необходимом числе переходов и проходов, их последовательности. Сам выбирает требуемый инструмент, назначает режимы обработки, корректирует ход обработки в зависимости от реальных условий производства.

При использовании ЧПУ появляется принципиально новый элемент технологического процесса – управляющая программа, для разработки и отладки которой требуются дополнительные затраты средств и времени.

Существенной особенностью технологического проектирования для станков с ЧПУ является необходимость точной увязки траектории автоматического движения режущего инструмента с системой координат станка, исходной точкой и положением заготовки. Это налагает дополнительные требования к приспособлениям для зажима и ориентации заготовки, к режущему инструменту.

Расширенные технологические возможности станков с ЧПУ обуславливают некоторую специфику решения таких традиционных задач технологической подготовки, как проектирование операционного технологического процесса, базирование детали, выбор инструмента и т.д. 

На стадии разработки технологического процесса необходимо определить обрабатываемые контуры и траекторию движения инструмента в процессе обработки, установить последовательность обработки контуров. Без этого не возможно рассчитать координаты опорных точек, осуществить точную размерную увязку траектории инструмента с системой координат станка, исходной точкой положения инструмента и положением заготовки.

В процессе обработки детали инструмент рассматривается в системе координат станка. При токарной обработке центр инструмента совпадает с центром окружности при вершине резца. Траектория инструмента совпадает с эквидистантой к контуру детали и отстоит от контура на величину радиуса при вершине резца (рис.3.1). Эквидистанта состоит из отдельных участков, разделенных опорными точками (1 – 6). Перемещения 0 – 1 и 6 – 0  являются холостыми ходами.

777

Рис.3.1  Траектория инструмента при токарной обработке (чистовой).

 

При построении маршрута обработки деталей на станках с ЧПУ необходимо руководствоваться общими принципами, положенными в основу выбора последовательности операций механической обработки на станках с ручным управлением. Кроме того, должны учитываться специфические особенности станков с ЧПУ. Поэтому маршрут обработки рекомендуется строить следующим образом.

1. Процесс механической обработки делить на стадии (черновую, чистовую и отделочную), что обеспечивает получение заданной точности обработки за счет снижения ее погрешности вследствие упругих перемещений системы СПИД, температурных деформаций и остаточных напряжений. При этом, следует иметь в виду, что станки с ЧПУ более жесткие по сравнению с универсальными станками, с лучшим отводом теплоты из зоны резания, поэтому допускается объединение стадий обработки. Например, на токарных станках с ЧПУ часто совмещаются черновая и чистовая операции, благодаря чему значительно снижается трудоемкость изготовления детали, повышается коэффициент загрузки оборудования.

            2. В целях уменьшения погрешности базирования и закрепления заготовки соблюдать принципы постоянства баз и совмещения конструкторской и технологической баз. На первой операции целесообразно производить обработку тех поверхностей, относительно которых задано положение остальных или большинства конструктивных элементов детали (с целью обеспечения базы для последующих операций).

3. При выборе последовательности операций стремиться к обеспечению полной обработки детали при минимальном числе ее установок.

4. Для выявления минимально необходимого количества типоразмеров режущих инструментов при выборе последовательности обработки детали проводить группирование обрабатываемых поверхностей. Если количество инструментов, устанавливаемых в револьверной головке или в магазине, оказывается недостаточным, операцию необходимо разделить на части и выполнять на одинаковых установках, либо подобрать другой станок с более емким магазином.                                                        

5. При точении заготовок типа тел вращения первоначально обрабатывается более жесткая часть (больший диаметр), а затем зона малой жесткости.

 

3.3. Требование к заготовкам

Заготовки для обработки на станках с ЧПУ должны иметь минимальные и равномерные припуски, обеспечивающие получение заданной точности и шероховатости поверхностей. Точность заготовок должна быть выше, чем для станков с ручным управлением, в противном случае при обработке в автоматическом режиме большое рассеивание размеров заготовок обуславливает снижение точности готовых деталей. Этим требованиям хорошо отвечают заготовки из проката.

Представленные эскизы деталей (Приложение А) имеют однородные по конструктивно – технологическому принципу группы поверхностей, их максимальные диаметры не превышают диаметра отверстия в шпинделе станка 55 мм. Следовательно, в качестве заготовок можно применить прокат. Прокат зажимается в трех кулачковом патроне и может быть использован для изготовления нескольких штук деталей.

В таблице 2.3.1 проведен сортамент круглого горячекатаного проката, изготовленного из стали 45, здесь же указана точность его изготовления.

Механические свойства стали 45: δвр =61 МПа, НВ – 241.

 

Таблица 3.1 Сортамент круглого горячекатаного проката.

Диаметр проката в мм

20

21

22

24

25

26

27

28

30

32

33

Точность в мм

+0,4, -0,5

+0,4, -0,7

Диаметр проката в мм

34

36

38

40

42

45

48

50

53

56

60

Точность в мм

+0,4, -0,7

+0,5,-1,0

 

3.4 Проектирование технологической операции на токарном станке

 

Операция – часть технологического процесса, выполняемая на одном станке, одним рабочим по обработке одной детали, Операция содержит одну или несколько установок. Установка – часть операции , выполняемая при одном закреплении детали.

На станке с ЧПУ основной структурной единицей операции считается переход. Переход содержит один или несколько проходов. Проход – часть перехода, связанная со снятием одного слоя металла. Переходы подразделяют на элементарные, инструментальные, позиционные и вспомогательные.

Элементарный переход -  обработка одной элементарной поверхности одним инструментом. Режимы резания могут автоматически изменяться, например при подрезке торцов.

Инструментальный переход – законченный процесс обработки нескольких поверхностей при непрерывном движении одного инструмента по заданной программе.

Вспомогательный переход  - часть траектории инструмента не связанная с образованием поверхности (траектория врезания, выход из зоны обработки, холостые перемещения).

Определение последовательности обработки начинается с уточнения количества установок, необходимых для полной обработки заготовки.

Задав требуемое количество и последовательность установок, определяют последовательность обработки для каждой установки по отдельным внутренним и наружным контурам. Для этого выделяют элементарные поверхности на детали, представляющие цилиндр, конус, канавку, поверхность, выполненную по дуге окружности, торцовую поверхность, фаски и т.д. Строят точки пересечения контуров этих поверхностей (опорные точки) и  по ним идентифицируют  элементарные и инструментальные переходы и проходы, для которых назначают вид обработки (черновая, чистовая) и требуемое количество и типоразмеры инструментов. При этом решается вопрос о возможности размещения всех инструментов в резцовом блоке. Если емкость инструментального блока не достаточна  для размещения всех инструментов, то операцию либо разделяют на части, либо производят замену инструмента  при запрограммированном останове станка.

Для проектирования последовательности технологических переходов в операции предложено разделить поверхности, ограничивающие деталь, на поверхности основных и дополнительных форм.

К основным формам относятся наружные, торцевые и внутренние цилиндрические, конические и криволинейные поверхности, а также выточки глубиной менее 1 мм. К дополнительным формам относятся канавки, проточки различной формы, резьбы и другие элементы.

Переходы при обработке деталей с закреплением в кулачковом самоцентрирующем патроне выполняют в следующей последовательности:

1) центрирование, если диаметр просверливаемого отверстия меньше 17–20 мм;

2) сверление;

3) подрезание торца;

4) черновая обработка основных форм поверхностей, обтачивание наружных поверхностей, растачивание внутренних поверхностей;

5) чистовая обработка внутренних и наружных основных поверхностей; обработка дополнительных форм поверхностей;

6) черновая  и чистовая обработка дополнительных форм поверхностей;

7) нарезание резьбы;

8)  отрезка детали.

При обработке заготовок в центрах первые три перехода исключаются. При переустановке, обработка  детали с другой стороны осуществляется в  уже рассмотренной последовательности.

 

На токарных станках с ЧПУ имеются свои особенности обработки отдельных поверхностей, Например, перед сверлением отверстия диаметром меньше 20мм производится предварительное центрование сверлом большего диаметра. Таким образом, совмещаются переходы: центрование и снятие фаски в отверстии. При сверлении ступенчатых отверстий сначала сверлится большой, а затем меньший диаметр отверстия. Используя высокую жесткость станков с ЧПУ, сверление отверстий диаметром более 20 мм производят сразу сверлом соответствующего диаметра без предварительного рассверливания.

 

Программы  разрабатываются согласно  эскизу детали и под оборудование указанное в заказе, но ниже приведенные принципы программирования обработки детали справедливы для любых токарных станков.

 

1) Перемещения инструмента программируются в системе координат детали. "Ноль"  детали ОД выбирается на свое усмотрение, чаще всего центр торца заготовки (рис.1).

2) – глубина резания ap

apследует подбирать по следующим параметрам:

·         обрабатываемый материал – на  хорошо режущийся материал (такие стали как Ст45) ap может  быть взято столь велико, сколько позволит мощность станка и требуемая точность изготовления детали.

·          требуемая точность изготовления, диаметр и длина детали – эти три параметра влияют на точность изготовления, чем больше длина, тем больше будет отгибать изделие, чем больше диаметр при той же длине, тем меньше прогиб, чем выше требование к точности, тем меньше должен  быть ap  на финишном проходе

 

 

В данном случае в любом сечении, расположенном на расстоянии  х  от передней бабки

 .

Для гладкого вала, консольно закрепленного в патроне,

.

Если такой валик подпереть центром задней бабки, то

.

 

 

·         твердость – влияет на износ инструмента отсюда и точность обработки детали, чем больше твердость, тем меньше ap и наоборот.

 

 

3) схема обработки детали: схематично изображается  движение инструмента на каждом элементе изделия (смотри таблицу 1)

 

Таблица 3.2. Элементы движения инструмента

Многопроходная обработка диаметра

0-1-2-3-4-5-6-2-1-7-8-3-0

 

Канавка – точение канавки программируется перемещением по осям ХZ одновременно (движение по точкам 5-6), причем выход  по Х делать больше диаметра заготовки (торец подрезается начисто) 

При большом ap  канавку следует точить с отходом (точки последовательно 2-3-4-5-6-7), для уменьшения нагрузки на резец

Фаска  точение программируется перемещением по осям ХZ одновременно, выход следует делать с запасом, чтобы, не осталась ступенька (если размер следующего диаметра больше предполагаемого, то это может случиться, если точение фаски сделано в размер, а не больше размера фаски на  чертеже)

Фаска и переход на следующий диаметр – после фаски надо отойти по Z

Фаска в начале вала – подход по Х и Z только после этого точим фаску (если от "касания" –  движения по Z не будет), отвод и подвод к обработке диаметра делать только, как показано (точки 2-3-4-5), иначе будет зарез на фаске

Переход с диаметра на диаметр – что бы получился чертежный размер + допуск, надо выбрать зазор в приводе оси Х т.е. движение 2-3-4

 

3.5. Выбор режущего инструмента и материала режущей части

 

Параллельно с разработкой схемы последовательности обработки детали производится выбор режущего инструмента. На практике получили распространение три направления в выборе конструкций режущего инструмента:

·         используется инструмент общего назначения, тот же, что и для универсальных токарных станков;

·         применяется специализированный режущий инструмент, который представляет собой малогабаритные резцовые вставки, имеющие регулировочные элементы для выверки положения режущих кромок. 

·         используется инструмент общего назначения, отличающийся более высокой точностью расположения режущих кромок.

 

На станках с ЧПУ токарной группы особенно эффективно применение инструментов с многогранными неперетачиваемыми пластинками из твердого сплава и сверх твердых материалов. Они обеспечивают стабильность геометрии, возможность использования максимальной мощности станка, повышенную стойкость инструмента, упрощают наладку станка при износе инструмента. При износе одной из режущих кромок пластинку поворачивают, вводя в работу новую грань. Погрешность положения новой грани обычно не превышает 0,1 мм и может быть легко устранена при помощи корректоров системы ЧПУ.

Широкие технологические возможности станков с ЧПУ позволяют обойтись сравнительно узкой номенклатурой инструментов при обработке различных деталей. Программируемой точкой резца служит либо его вершина, либо центр  закругления при вершине.

Сборные резцы с пластинками правильной трехгранной формы применяются для нарезания резьбы с шагом менее 2 мм. Резцы с ромбическими и призматическими пластинами используют для резьбы с шагом более 2 мм.

Для расточных работ применяются как твердосплавные резцы с напаянными пластинками, так и с механическим креплением многогранных пластин. Минимальный диаметр растачиваемых отверстий составляет 12 мм. Обработку отверстий диаметром более 40 мм. осуществляют резцами с механическим креплением ромбических твердосплавных пластин. Такие резцы применяются для подрезки наружного торца, выполнения контурного точения фаски и отверстия под любым углом, растачивания сквозных, глухих  или ступенчатых отверстий с обеспечением перпендикулярности торцевых поверхностей ступеней или дна отверстия.

Хотя поверхности дополнительных форм весьма многообразны, их получение во многих случаях обеспечивается не геометрией инструмента, а формообразующими движениями рабочих органов станка по программе.

Применение фасонных инструментов для работы на станках с ЧПУ встречается крайне редко. Считается, что получение всего разнообразия форм поверхностей детали должно быть достигнуто за счет полного

На сборных инструментах применяют сменные пластины из твердого сплава, режущей керамики и синтетических сверхтвердых материалов (СТМ).

 

Более подробно выбор режущего инструмента изложен в документах:

1.         Сменные пластины и инструмент САНДВИК-МКТС

2.         Справочник технолога-машиностроителя. Т.1
Справочник технолога-машиностроителя. Т.1

 

3.6 Назначение режимов резания

 

Элементы режима резания назначаются в следующем порядке:

 

глубина резания – подача – скорость резания.

 

При черновой обработке основных форм поверхностей режимы резания следует назначать исходя из полного использования возможностей станка и инструментов, так как от черновых проходов в основном зависит производительность обработки.  

Выбор глубины резания

При черновой обработке основных поверхностей заготовок из проката инструмент перемещается по траекториям вдоль оси детали с постоянной по возможности глубиной резания. Таким образом, глубина резания каждого чернового прохода определяется  общим припуском на обработку, деленном на число проходов. Значение глубины резания для черновых проходов принимается по возможности максимальной.

При чистовой обработке глубина резания выбирается в зависимости от требуемой степени точности готового изделия и параметров шероховатости обработанной поверхности. Для заготовок из стали 45 при обработке цилиндрических, конических и криволинейных поверхностей  с шероховатостью Rz = 20 мкм, припуск составляет 0.25 – 0.4 мм.

Подачу для черновых проходов назначают исходя из жесткости заготовки и резца, прочности державки и режущих пластинок резцов, прочности механизма подачи, допустимого крутящего момента и мощности главного привода станка. Подачи можно выбирать по нормативам для автоматизированного оборудования.

При обработке стали подача, выбранная с учетом выше перечисленных ограничений, должна также удовлетворять требованию формирования стружки, хорошо удаляющейся из зоны обработки.

Подачу для чистовой обработки основных форм поверхностей назначают исходя из требований шероховатости и точности этих поверхностей.

Скорость резания рассчитываются по формулам теории резания металлов. Из-за высокой стоимости станков – минуты работы станка с ЧПУ, стойкость инструментов, особенно с механическим креплением неперетачиваемых пластинок, может быть сокращена примерно в два раза. Что соответствует увеличению скорости резания на 20 – 25%.

При черновой обработке торцов для поддержания постоянства скорости резания следует изменять частоту вращения шпинделя, если скорость резания отклоняется от выбранного значения более чем на 20%.

            Методика выбора режимов резания приведена в следующих источниках:

1.         Сменные пластины и инструмент САНДВИК-МКТС

2.         Справочник технолога-машиностроителя. Т.1
Справочник технолога-машиностроителя. Т.2

4. Расчет управляющей программы

 

4.1 Системы координат

В процессе подготовки УП для станков с ЧПУ деталь рассматривается в системе станок – приспособление – инструмент - деталь. Заготовка устанавливается на станке с помощью приспособления, которое фиксирует положение будущей детали относительно начального положения рабочих органов станка.

Траектория инструмента строится относительно контура детали, а затем преобразуется в движение соответствующих рабочих органов станка. В этой связи, большое значение имеют правильный выбор и взаимная увязка систем координат станка, детали и инструмента.

 

4.2 Система координат станка

 

Система координат станка является главной расчетной системой, в которой определяются предельные перемещения, начальные и текущие положения рабочих органов станка (рис. 4.1.).

Положение рабочих органов станка характеризуют их базовые точки, выбираемые с учетом конструктивных особенностей отдельных управляемых по программе узлов станка. Так, базовыми точками токарного станка служат:

а)  для шпиндельного узла – точка пересечения торца шпинделя с осью его вращения Ос (рис. 4.1.);

б) для суппорта – точка пересечения оси вращения автоматической поворотной резцовой головки (АПРГ) и торца инструментального диска Осу , или точка Ои расположенная в пазе инструментального диска, предназначенном для базирования резцовой вставки (рис. 4.2).

Систему координат станка, выбранную в соответствии с рекомендациями комитета ИСО, принято называть стандартной. Стандартная система координат (ГОСТ 23597-79) представляет собой правую прямоугольную декартову систему координат.

Начало стандартной системы координат станка обычно совмещается с базовой точкой рабочего органа, несущего заготовку. Таким образом, за начало системы координат токарного станка  принимают базовую точку шпиндельного узла Ос. (рис.4.1.) В этой точке расположена двух координатная система Хс, Zс. Перемещение по оси У на данном станке отсутствует.

 

Оси системы координат токарного станка указывают на положительные движения инструмента относительно детали. За положительные приняты направления, при которых инструмент удаляется от детали. В соответствии с этим ось Х принимает положительное направление в сторону увеличения диаметра детали.  Кроме этого при назначении положительных направлений осей применяют правило, согласно которому ориентация осей стандартной системы координат станка связывается с направлением движения при сверлении. Направление вывода сверла из заготовки принято в качестве положительного для оси Z.

Начало системы координат суппорта расположено в базовой точке Осу. Направление осей координат суппорта совпадает с направлением осей координат станка.

В некоторых случаях бывает удобным расположить базовую точку Осу в точке Ои инструментального диска.

 

Программирование и наладка станка для работы по управляющей программе осуществляется с использованием характерных точек. В ГОСТ 20523 – 80 эти точки названы нулевой, исходной и фиксированной.

За нулевую точку станка принято начало системы его координат (точка Ос). В управляющей программе относительно нулевой точки задаются абсолютные размеры перемещений рабочих органов станка. В ряде случаев для удобства составления программ и настройки станка начало отсчета станка может быть смещено в другие точки по заданным координатам в пределах рабочих ходов подвижных органов. Такое начало отсчета называется плавающим нулем.

Исходная точка определяется относительно нулевой, с нее начинается работа по управляющей программе. Выбирают исходные точки из условия сокращения вспомогательных ходов и беспрепятственных установочных перемещений.

Фиксированная точка  Ф станка определяется относительно нулевой и служит для нахождения положения его рабочего органа. Совмещение базовых точек рабочих органов с фиксированными точками станка производится с помощью датчиков  положения.

 

При программировании обработки используют два способа отсчета координат: абсолютный и относительный (в приращениях).

При абсолютном способе отсчета положение начала координат остается неизменным. При этом система отрабатывает перемещения от одной и той же точки (начала координат). Здесь отсутствует накопление ошибок позиционирования (рис. 4.3).

Рис. 4.3.  Абсолютная система координат

           

В системах с относительным способом отсчета за нулевое каждый раз принимается положение рабочего органа, которое он занимает перед началом перемещения к очередной точке траектории (рис. 4.4).

W2

 

W1

 

Рис. 4.4  Относительная система координат

В этом случае в программе записывают приращение координат от точки к точке. Точность положения рабочего органа в данном случае зависит от точности отработки координат всех предыдущих опорных точек траектории.  

 

4.3 Система координат детали

   

Система координат детали служит для пересчета размеров, заданных на чертеже детали, в координаты опорных точек ее контура. В этой же системе координат производится расчет опорных точек траектории инструмента. Опорными точками, называются точки начала, конца, пересечения или касания геометрических элементов, из которых образованы линии контура детали, а также точки пересечения оси с торцовыми поверхностями (рис. 4.5).

 

333

Рис. 4.5  Опорные точки детали

 

При составлении программы какая-то опорная точка контура детали обязательно принимается за «0» детали.

Точки 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 – опорные точки.

 

В качестве системы координат для валов преимущественно принимается правая прямоугольная система. Начало такой системы располагается в точке пересечения оси вала с торцовой поверхностью. Направление осей координат вала должно совпадать с направлением осей координат станка.  Координатами точки в ней  являются расстояния Х, Z от точки до начала координат. Следует принять во внимание, что часто для упрощения подготовки управляющих программ, предусматривают задание размеров по оси Х значениями диаметров, а не радиусов.

При определении координат опорных точек тел вращения учитывают ориентацию детали на станке относительно заданного ее расположения на чертеже. Если предусматривается несколько установок, то таблицы координат опорных точек составляются для каждой установки. Нулевой точкой детали («0» детали) называется точка начала координат, связанных с деталью.

 

4.4 Система координат инструмента

 

Система координат инструмента предназначена для задания положения его настроечной точки относительно державки или резцовой вставки. Инструмент описывается в рабочем положении в сборе с державкой. Для описания положения настроечной точки относительно державки используют единую систему координат инструмента Хи, Zи, оси которой параллельны соответствующим осям стандартной системы координат станка и направлены в ту же сторону.

Рис. 4.6 – Система координат инструмента станка

 

Начало системы координат инструмента принимают в базовой точке Ои, расположенной на пересечении установочных базовых плоскостей державки.  в пазу инструментального диска.

Положения базовых точек, расположенных в пазах инструментального диска определяют относительно его оси вращения и торца диска. Поскольку на суппорте находится один инструментальный диск, базовая тока суппорта может быть совмещена с центром поворота диска.

Режущая часть резца характеризуется положением его вершины и режущих кромок. Вершина инструмента задается радиусом закругления R и координатами Хив и Zив ее настроечной точки В. Положение точки В относительно начала системы координат инструмента обеспечивается настройкой резцовой вставки вне станка на специальном приспособлении. Положение режущей кромки резца задается главным φ и вспомогательным φ1 углами в плане.

Настроечная точка инструмента В обычно используется в качестве расчетной при вычислении траектории инструмента, элементы которой параллельны координатным осям. Расчетной точкой криволинейной траектории служит центр закругления Ц при вершине инструмента.

 

 

5. СТРУКТУРА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

5.1. G и M коды

 

Программирование обработки на современных станках с ЧПУ осуществляется на языке, который обычно называют языком ИСО (ISO) 7 бит или языком G и М кодов. Коды с адресом G, называемые подготовительными,  определяют настройку СЧПУ на определенный вид работы Коды с адресом М называются вспомогательными и предназначены для управления режи­мами работы станка.

Например, если программист хочет, чтобы инструмент перемещался по прямой линии, он использует G01. А если необходимо произвести смену ин­струмента, то в программе обработки он указывает М06.

Для управления многочисленными функциями станка с ЧПУ применя­ется довольно большое число различных кодов. Тем не менее, изучив набор основных G и М кодов, вы легко сможете создать управляющую программу:

 

Таблица 5.1. Основные G, M коды

Код (функция)

Назначение и пример кадра с кодом

 

Осевое перемещение

G00

Ускоренный ход - перемещение на очень высокой скорости в указанную точку. Функция активна до тех пор, пока не будет отменена вводом другой G-фунции.

Синтаксис:

G00X_Z_ (перемещение одновременно по двум осям, см. рис. а);
G00X_ (перемещение только по оси Х).
G00Z_ (перемещение только по оси Z).

 Пример:

G00X10.Z25.

G01

Линейная интерполяция - перемещение по прямой линии на указанной скорости подачи. Функция активна до тех пор, пока не будет отменена вводом другой G-фунции.

Синтаксис:

G01X_Z_F_ (перемещение одновременно по двум осям, причем параметр величины подачи F не является обязательным; если он не указан, то действует предыдущее заданное значение подачи);

G01X_ (перемещение только по оси Х).

G01Z_ (перемещение только по оси Z).

Пример:

G01Х10.Y20.F100

G02

Круговая интерполяция - перемещение по дуге по часовой стрелке на указанной ско­рости подачи. Функция активна до тех пор, пока не будет отменена вводом другой G-фунции.

Синтаксис:

G02X_Z_I_K_F_ (параметр величины подачи F не является обязательным; если он не указан, то действует предыдущее заданное значение подачи);

Где X и Z – координаты конечной точки дуги в абсолютных или относительных величинах.

I и K – координаты центра дуги относительно начальной точки дуги по осям Х и Z соответственно.

Пример:

G02X15Z-150I-46K-6F100

G03

Круговая интерполяция - перемещение по дуге против часовой стрелки на указанной скорости подачи. Функция активна до тех пор, пока не будет отменена вводом другой G-фунции.

Синтаксис:

G03X_Z_I_K_F_ (параметр величины подачи F не является обязательным; если он не указан, то действует предыдущее заданное значение подачи);

Где X и Z – координаты конечной точки дуги в абсолютных или относительных величинах.

I и K – координаты центра дуги относительно начальной точки дуги по осям Х и Z соответственно.

Пример:

G03X15Z-150I-46K-6F100

 

Настройка

G90

Абсолютное позиционирование - все коор­динаты отсчитываются от постоянной нуле­вой точки G90 G00X10.Y20.

G91

Относительное позиционирование - все координаты отсчитываются от предыдущей позиции

G91 G00X10.Y20.

G98

Задает режим минутной подачи (мм/мин)

G99

Задает режим оборотной подачи (мм/об)

 

Вспомогательные ко­ды (функции)

F

Задание рабочей подачи в мм/мин (по G98) или в мм/об (по G99)

S

Задание скорости вращения шпинделя в об/мин

D

Задание номера корректора инструмента

М00

Запрограммированный останов - выполне­ние программы временно прекращается

М01

Запрограммированный останов по выбору -выполнение программы временно прекра­щается, если активирован режим останова по выбору

М03

Прямое вращение шпинделя - шпиндель вращается по часовой стрелке

М04

Обратное вращение шпинделя - шпиндель вращается против часовой стрелки

М05

Останов шпинделя

Т

Задание номера инструмента (при наличии поворотной резцовой головки)

М06

Автоматическая смена инструмента

Т02 М06 D1

М08

Включение подачи охлаждающей жидкости

М09

Выключение подачи охлаждающей жидко­сти

M02

Конец программы

//

Комментарий

 

 

 

Назначение управляющих программ (УП) - задание исходных данных и их последовательности выполнения для осуществления управления работой станка в автоматическом режиме.

Управляющая программа оперирует двумя видами информации:

1. геометрической (координаты опорных точек траектории, величины перемещения режущего инструмента, координаты исходной точки движения режущего инстру­мента и т.д.).

2. технологической (частота вращения силового привода, скорость подачи режуще­го инструмента, вид режущего инструмента и т.д.).

 

Отдельные участки контура изготавливаемой детали могут иметь различный характер траектории, обрабатываться при различной скорости подачи режущего инструмента, частоте вращения силового привода, виде режущего инструмента, которым обрабатывается этот участок. Поэтому, вся управляющая программа состоит из отдельных блоков, которые носят название кадров, в каждом из которых задается исходная информация для обработки одного участка детали.

 

Схематично любую управляющую программу можно представить в виде следующих областей:

Строкой безопасности называется кадр, содержащий G коды, которые переводят СЧПУ в определенный стандартный режим, отменяют ненужные функции и обеспечивают безопасную работу с управляющей программой или вводят СЧПУ в некоторый стандартный режим.

Пример строки безопасности:  G40G90G99

 

Код G40 отменяет автоматическую коррекцию на радиус инструмента (будет рассмотрена в следующей лабораторной работе). Коррекция на радиус инструмента предназначена для автоматического сме­щения инструмента от запрограммированной траектории. Коррекция может быть активна, если вы в конце предыдущей программы забыли се отменить (выключить). Результатом этого может стать неправильная траектория пере­мещения инструмента и, как следствие, испорченная деталь.

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 (G91).

Код G99 определяет оборотную подачу.

 

5.2. Пример программы:

 

Материал детали: Сталь 45

Выбор заготовки – горячекатаный прокат

Инструмент и реж. резания:

Подпись: Æ15,5Подпись: Æ14,5Подпись: Æ14,5Подпись: Æ25,5

 

Рисунок 5.2. Эскиз детали

 

По эскизу детали создаем схему движения инструмента с учетом количества проходов и переходов (смотри рисунок 5.3)

Рис.5.3. Опорные точки движения инструмента.

 

Таблица 3. Расчет перемещений

№ точки

переход

Δ Х

Х

Z

ΔZ

Прим.

Резец проходной с квадратной пластиной из твердого сплава

0

ноль

 

20

5

 

 

1

быстр.подход Х

-7,25

12,75

 

 

 

2

точение

 

 

-45

-50

Припуск 0,9-1,45

3

быстр.отход Х

1,25

14

 

 

 

4

быстр.отход Z

 

 

5

50

 

5

быстр.подход Х

-3,75

10,25

 

 

 

6

точение

 

 

-26

-31

Припуск 2,5

7

отход Х

2,75

13

 

 

 

8

быстр.отход Z

 

 

 5

31

 

9

быстр.подход Х

-5,25

7,75

 

 

 

10

точение

 

 

-26

-31

Припуск 2,5

11

отход Х

1,25

9

 

 

 

12

отход Z

 

 

-24,4

1,6

 

13

подход Х

-1,25

7,75

 

 

 

14

точение

-0,5

7,25

-26

-1,6

 

15

отход Х

3

10,25

 

 

 

16

быстр.отход Z

 

 

5

31

 

17

быстр.подход Х

-3,5

6,75

 

 

 

18

подход Z

 

 

0

-5

 

19

точение

3

 9,75

-3

-3

фаска

20

отход Z

 

 

0

3

 

21

подход Х

-2,5

7,25

 

 

 

22

точение

 

 

-15

-15

Припуск 0,5

23

точение

2

9,25

-17

-2

фаска

0 

быстр.ноль

10,75

20

5

22

 

Контрольная 

сумма

0

 0

 

 

0

 

Отрезной резец

0

ноль

 

20

5

 

 

24

быстр.подход

-6

14

-39

-44

 

25

отрезание

-16

-2

 

 

 

0 

быстр.ноль

22

20

5

44

 

Контрольная 

сумма

0

 0

 

 

0

 

 

// Программа

N000 G26 M020

// включение охлаждения

N001 M08

// назначение линейной интерполяции и включение вращения

//шпинделя против часовой стрелки

N002 G01M04

 

N003 X-00410L13F10150

N004 Z-00808L23F10050

N005 G40X+00110L13

N006 X-00060L14

N007 Z-01492F10050

N008 G40X+00160L14

N009 G40Z+02300L23F10200

N010 X-00500

N011 Z-00548F10050

N012 X+00200

N013 Z+00548F10200

N014 X-00540

N015 Z-00548F10050

N016 X+00140

N017 Z+00548F10200

N018 X-00460L12

N019 Z-00548L22F10050

N020 G40X+00060L12

N021 G40Z+00032L22

N022 X-00060

N023 X-00120Z-00032

N024 X+01180

N025 Z+00548F10200

N026 X-01210

N027 X-00100F10050

N028 Z-00029

N029 X+00200Z-00020

N030 X+00110Z+00029

N031 X-00160L11

N032 Z-00308L21

N033 X+00200Z-00020

N034 G40X+01260Z-00348L31

N035M002

 


Приложение 1
Эскизы деталей для выполнения заданий по составлению управляющей программы

 

Деталь 1

 

Деталь 2

 

Деталь 3

 

Деталь 4

 

Деталь 5

 

Деталь 6

 

Деталь 7

 

Деталь 8

 

Деталь 9

 

Деталь 10

 

Деталь 11

 

Деталь12

 

Деталь 13

 

 


 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

 

 

 


 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

 

Таблица 2.3.1 Сортамент круглого горячекатаного проката

Диаметр проката в мм

20

21

22

24

25

26

27

28

30

32 | 33

Точность в мм

+0,4, -0,5

+0,4, -0,7

Диаметр проката в мм

34

36

38

40

42

45

48

50

53

56   60

Точность в мм

+0,4, -0,7

+0,5,-1,0