На рис. 2.21. представлено определение координатных осей станка с ЧПУ с помощью правила правой руки: большой палец – ось Х , указательный палец – ось У , средний палец – ось Z . Для определения координатных перемещений станка правую руку тыльной стороной мысленно располагают на обрабатываемой плоскости заготовки так, чтобы полусогнутый средний палец совпадал с осью вращения инструмента.
|
Детали, обрабатываемые на станке с ЧПУ, можно рассматривать как геометрические объекты. Во время обработки вращающийся инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга по некоторой траектории. УП описывает движение определенной точки инструмента – его центра. Траекторию инструмента представляют состоящей из отдельных, переходящих друг в друга участков. Этими участками могут быть прямые линии, дуги окружностей, кривые второго или высших порядков. Точки пересечения этих участков называются опорными, или узловыми, точками. Как правило, в УП содержатся координаты именно опорных точек.
Попробуем написать небольшую программу для обработки паза, представленного на рис. 3.4. Зная координаты опорных точек, сделать это несложно. Мы не будем подробно рассматривать код всей УП, а обратим особое внимание на написание строк (кадров УП), непосредственно отвечающих за перемещение через опорные точки паза. Для обработки паза сначала нужно переместить фрезу в точку Т1 и опустить ее на соответствующую глубину. Далее необходимо переместить фрезу последовательно через все опорные точки и вывести инструмент вверх из материала заготовки. Найдем координаты всех опорных точек паза и для удобства поместим их в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Координаты опорных точек паза
| Точка | Координата по оси X | Координата по оси Y |
|---|---|---|
| Tl | 3 | 8 |
| Т2 | 3 | 3 |
| ТЗ | 7 | 3 |
| Т4 | 7 | 8 |
Подведем режущий инструмент к первой опорной точке:
Следующие два кадра заставляют инструмент опуститься на требуемую глубину в материал заготовки.
N60 G00 Z0.5
N70 G01 Z-l F25
Как только инструмент окажется на нужной глубине (1 мм), можно перемещать его через все опорные точки для обработки паза:
N80 G01 Х3 Y3
N90 G01 Х7 Y3
N100 G01 Х7 Y8
Теперь следует вывести инструмент из материала заготовки – поднять на небольшую высоту:
Соберем все кадры вместе, добавим несколько вспомогательных команд и получим окончательный вариант программы:
| Кадры УП | Описание кадра |
|---|---|
| % | Символ начала программы |
| О0001 (PAZ) | Номер программы (0001) и ее название (PAZ) |
| N10 G21 G40 G49 G54 G80 G90 | Строка безопасности |
| N20 М06 Т01 (FREZA D1) | Вызов инструмента № 1 |
| N30 G43 Н01 | Компенсация длины инструмента № 1 |
| N40 M03 S1000 | Включение оборотов шпинделя (1000 об/мин) |
| N50 G00 X3 Y8 | Ускоренное перемещение в опорную точку Т1 |
| N60 G00 Z0.5 | Ускоренное перемещение инструмента B Z0.5 |
| N70 G01 Z-l F25 | Перемещение на глубину 1 мм на подаче 25 мм/мин |
| N80 G01 ХЗ Y3 | Перемещение инструмента в точку Т2 (25 мм/мин) |
| N90 G01 Х7 Y3 | Перемещение инструмента в точку Т3 (25 мм/мин) |
| N100 G01 Х7 Y8 | Перемещение инструмента в точку Т4 (25 мм/мин) |
| N110 G01 Z5 | Подъем инструмента вверх в Z5 (25 мм/мин) |
| N120 М05 | Выключение оборотов шпинделя |
| N130 МЗ0 | Завершение программы |
| % | Символ конца программы |
На производстве, где работают различные станки с числовым программным управлением, используется множество различного программного обеспечения, но в большинстве случаев весь управляющий софт использует один и тот же управляющий код. Программное обеспечение для любительских станков, так же базируется на аналогичном коде. В обиходе его называют «G -код ». В данном материале представлена общая информация по G-коду (G-code).
G-code это условное именование языка для программирования устройств с ЧПУ (CNC) (Числовое программное управление). Был создан компанией Electronic Industries Alliance в начале 1960-х. Финальная доработка была одобрена в феврале 1980-о года как RS274D стандарт. Комитет ИСО утвердил G-code, как стандарт ISO 6983-1:1982, Госкомитет по стандартам СССР - как ГОСТ 20999-83. В советской технической литературе G-code обозначается, как код ИСО-7 бит.
Производители систем управления используют G-code в качестве базового подмножества языка программирования, расширяя его по своему усмотрению.
Программа, написанная с использованием G-code, имеет жесткую структуру. Все команды управления объединяются в кадры - группы, состоящие из одной или более команд. Кадр завершается символом перевода строки (ПС/LF) и имеет номер, за исключеним первого кадра программы. Первый кадр содержит только один символ» %». Завершается программа командой M02 или M30.
Основные (в стандарте называются подготовительными) команды языка начинаются с буквы G:
- перемещение рабочих органов оборудования с заданой скоростью (линейное и круговое;
- выполнение типовых последовательностей (таких, как обработка отверстий и резьб);
- управление параметрами инструмента, системами координат, и рабочих плоскостей.
Сводная таблица кодов:
Таблица основных команд:
| Код | Описание | Пример |
| G00 | Ускоренное перемещение инструмента (холостой ход) | G0 X0 Y0 Z100; |
| G01 | Линейная интерполяция | G01 X0 Y0 Z100 F200; |
| G02 | Круговая интерполяция почасовой стрелки | G02 X15 Y15 R5 F200; |
| G03 | Круговая интерполяция против часовой стрелки | G03 X15 Y15 R5 F200; |
| G04 | Задержка на P миллисекунд | G04 P500; |
| G10 | Задать новые координаты для начала координат | G10 X10 Y10 Z10; |
| G11 | Отмена | G10G11; |
| G15 | Отмена | G16G15 G90; |
| G16 | Переключение в полярную систему координат | G16 G91 X100 Y90; |
| G20 | Режим работы в дюймовой системе | G90 G20; |
| G21 | Режим работы в метрической системе | G90 G21; |
| G22 | Активировать установленый предел перемещений (Станок невыйдет за их предел). | G22 G01 X15 Y25; |
| G23 | Отмена | G22G23 G90 G54; |
| G28 | Вернуться на референтную точку | G28 G91 Z0 Y0; |
| G30 | Поднятие по оси Z на точку смены инструмента | G30 G91 Z0; |
| G40 | Отмена компенсации размера инструмента | G1 G40 X0 Y0 F200; |
| G41 | Компенсировать радиус инструмента слева | G41 X15 Y15 D1 F100; |
| G42 | Компенсировать радиус инструмента справа | G42 X15 Y15 D1 F100; |
| G43 | Компенсировать высоту инструмента положительно | G43 X15 Y15 Z100 H1 S1000 M3; |
| G44 | Компенсировать высоту инструмента отрицательно | G44 X15 Y15 Z4 H1 S1000 M3; |
| G53 | Переключиться на систему координат станка | G53 G0 X0 Y0 Z0; |
| G54-G59 | Переключиться на заданную оператором систему координат | G54 G0 X0 Y0 Z100; |
| G68 | Поворот координат на нужный угол | G68 X0 Y0 R45; |
| G69 | Отмена | G68G69; |
| G80 | Отмена циклов сверления | (G81-G84)G80 Z100; |
| G81 | Цикл сверления | G81 X0 Y0 Z-10 R3 F100; |
| G82 | Цикл сверления сзадержкой | G82 X0 Y0 Z-10 R3 P100 F100; |
| G83 | Цикл сверления сотходом | G83 X0 Y0 Z-10 R3 Q8 F100; |
| G84 | Цикл нарезание резьбы | |
| G90 | Абсолютная система координат | G90 G21; |
| G91 | Относительная система координат | G91 G1 X4 Y5 F100; |
| G94 | F (подача) - в формате мм/мин. | G94 G80 Z100; |
| G95 | F (подача)- в формате мм/об. | G95 G84 X0 Y0 Z-10 R3 F1.411; |
| G98 | Отмена | G99G98 G15 G90; |
| G99 | После каждого цикла не отходить на «подходную точку» | G99 G91 X10 K4; |
Таблица технологических кодов:
Технологические команды языка начинаются с буквы М. Включают такие действия, как:
- Сменить инструмент
- Включить/выключить шпиндель
- Включить/выключить охлаждение
- Вызвать/закончить подпрограмму
Вспомогательные (технологические) команды:
| Код | Описание | Пример |
| M00 | Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт» на пульте управления, так называемый «технологический останов» | G0 X0 Y0 Z100 M0; |
| M01 | Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт», если включен режим подтверждения останова | G0 X0 Y0 Z100 M1; |
| M02 | Конец программы | M02; |
| M03 | Начать вращение шпинделя по часовой стрелке | M3 S2000; |
| M04 | Начать вращение шпинделя против часовой стрелки | M4 S2000; |
| M05 | Остановить вращение шпинделя | M5; |
| M06 | Сменить инструмент | M6 T15; |
| M07 | Включить дополнительное охлаждение | M3 S2000 M7; |
| M08 | Включить основное охлаждение | M3 S2000 M8; |
| M09 | Выключить охлаждение | G0 X0 Y0 Z100 M5 M9; |
| M30 | Конец информации | M30; |
| M98 | Вызов подпрограммы | M98 P101; |
| M99 | Конец подпрограммы, возврат к основной программе | M99; |
Параметры команд задаются буквами латинского алфавита:
| Код константы | Описание | Пример |
| X | Координата точки траектории по оси X | G0 X0 Y0 Z100 |
| Y | Координата точки траектории по оси Y | G0 X0 Y0 Z100 |
| Z | Координата точки траектории по оси Z | G0 X0 Y0 Z100 |
| F | Скорость рабочей подачи | G1 G91 X10 F100 |
| S | Скорость вращения шпинделя | S3000 M3 |
| R | Радиус или параметр стандартного цикла | G1 G91 X12.5 R12.5 или G81 R1 0 R2 -10 F50 |
| D | Параметр коррекции выбранного инструмента | M06 T1 D1 |
| P | Величина задержки или число вызовов подпрограммы | M04 P101 или G82 R3 Z-10 P1000 F50 |
| I,J,K | Параметры дуги при круговой интерполяции | G03 X10 Y10 I0 J0 F10 |
| L | Вызов подпрограммы с данной меткой | L12 P3 |
Для того чтобы обработать деталь на станке с ЧПУ, требуется составить программу, которая представляет собой группу команд, которые выражаются в цифровых параметрах, задается план работы.
Разработка плана действий машин с ЧПУ начинается с построения координатных лучей, на которых с помощью числового кода распределяются точки, по ним будет проводиться действие рабочих элементов. для фрезерного станка занимается инженер-программист.
Система координат
Составление программы для токарной и фрезерной машины требует определенных знаний. Для станков с цифровым управлением программу нужно составлять на декартовой координатной системе, которая включает в себя три луча, исходящие из одного центра и расположенные в пространстве перпендикулярно друг другу. Направление координатных осей задает программу для движения режущего элемента. Оси X, Y, Z распределяют в пространстве согласно определенным правилам:
- Z – совмещается с осью движения шпинделя, она направляется от крепежного элемента обрабатываемой детали к режущему элементу, она направляется как вертикально, так и горизонтально;
- ось Х представляет собой горизонтальный луч, при горизонтальном положении оси Z, ось Х пролегает вправо от левого края передней части станка, где располагается пульт, если же она лежит вертикально, то Х направляется вправо относительно токарному станку, его передней плоскости, если повернуться к ней лицом;
- чтобы определить положение оси Y, ось Х поворачивают на 90 градусов относительно оси Z.
Точка пересечения лучей является началом отсчета. Чтобы на координатной системе задать точку, следует отметить ее числовое выражение на каждом луче.
Рабочий процесс
В ходе фрезерования приходится оперировать сразу несколькими системами координат, предполагается наличие нескольких центров. Управляющая программа для станков – это сложная система, ее написание – ответственный процесс. Рабочий процесс определяется следующими точками:
- нулевая точка (М), она задается производителем и не подлежит изменению;
- нулевая точка (R), ее координаты постоянны, в момент включения машины инструмент должен располагаться в начальной точке;
- нулевая точка закрепляющего элемента инструмента (N) также неизменна, ее задает производитель, в момент отладки машины, верхняя часть режущего элемента, зафиксированного в держателе, замеряется и выставляется в нулевой точке;
- нулевая отметка заготовки (W) на станке имеет свободное расположение, оно зависит от того, какой вид обработки будет произведен, W может меняться, если деталь нужно будет обработать с обеих сторон;
- точка замены (Т), в этой точке производится замена инструментов, параметры задает программист, если устройство смены инструмента имеет вид револьверной головки, также она может быть постоянной, если фрезерный станок оснащен системой для автоматической смены инструмента.
Центр координатной системы является начальным пунктом. Современные токарные и фрезерные обрабатывающие системы работают по специальной программе. Программное обеспечение создается программистами-инженерами, при их составлении следует учесть специфику предстоящей работы.
Пример программы
Ознакомление с программами для работы со станками позволить понять процесс точения, научиться обработке деталей на фрезерных машинах. В качестве примера можно использовать фрагмент программы для станков с ЧПУ, которая составлена для обработки детали, устанавливаемой на станок. Требуется на токарных станках получить деталь с радиусом в 50 и уступом – 20 мм. В левой колонке указание программного кода, а в правой его расшифровка. Обработка детали производится согласно следующему примеру:
- N20 S1500 M03 – шпиндель, работающий со скоростью 1 500 оборотов в минуту, движение по часовой стрелке;
- N25 G00 X0 ZO – начало работы;
- N30 X20 – отход режущего инструмента по заданным параметрам;
- N40 G02 X60 Z – 40/50 F0,5 – движение резца по указанным в программе координатам;
- N50 G00 Z0 X0 – перемещение в исходное положение;
- M05 – выключение шпинделя;
- М30 – стоп программа.
Перед началом работы проводится подготовка: резец фиксируют в начальной точке заготовочного элемента, затем потребуется обнулить параметры. Примеры программ позволяют понять, как работает система, как они управляют машиной.
Ознакомление с примерами управляющих программ поможет начинающему программисту познать азы управления станком.
Токарный и фрезерный станки с софт управлением представляют собой программу, которая характеризуется технологической гибкостью. Это свойство позволяет по окончании обработки одной детали мгновенно перейти к обработке следующего изделия. Для того чтобы станок начал точение, программисты должны написать программу, где информация закодирована в числовом виде. На примере программы для токарного станка с ЧПУ, можно проследить, как работает система. Управляющие программы влияют на качество работы, к их составлению стоит подходить со всей ответственностью. Современная токарная и фрезерная машина функционирует только на основе программ. Лидером автоматизированного оборудования является .