Podstawy technik wytwarzania PTWII - projektowanie. Ćwiczenie 3. Instrukcja laboratoryjna

Transkrypt

1 PTWII - projektowanie Ćwiczenie 3 Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC) Instrukcja laboratoryjna Człowiek - najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Warszawa 2011

2 2 Ćwiczenie 3 1. WSTĘP 1.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie budowy i zasady działania frezarki sterowanej numerycznie. Zapoznanie się z podstawowymi komendami kodu stosowanego w maszynach sterowanych numerycznie (G-kodu). Sposobu mocowania narzędzi i materiałów Zakres wymaganych wiadomości Poprawne przygotowanie do ćwiczenia wymaga zapoznania się z niniejszą instrukcją, przypomnienia odpowiednich treści wykładów z Podstaw Technik Wytwarzania oraz Technologii Urządzeń Mechatroniki, a także przestudiowania informacji podanych w literaturze uzupełniającej. Zakres wymaganych wiadomości jest następujący: budowa frezarki konwencjonalnej, narzędzia (frezy) stosowane do obróbki, parametry technologiczne wymagane do wykonania obróbki danego materiału (prędkość obrotowa, posuw, głębokość skrawania), błędy wykonania wyrobu. 2. WPROWADZENIE 2.1. Informacje ogólne Frezowanie na obrabiarkach numerycznych jest jedną z najczęściej używanych metod kształtowania wyrobów. Stosowana jest do wytwarzania wyrobów wymagających produkcji średnio i wielkoseryjnej, przy bardzo dużej powtarzalności wymiarowej. Zastępuje ona obróbkę na obrabiarkach konwencjonalnych, gdzie powtarzalność zależy od operatora (czynnik ludzki). Wykorzystywane są tu te same narzędzia i parametry technologiczne obróbki. Maszyny przemysłowe oprócz ruchów X, Y, Z mają możliwość dodatkowych ruchów poprzez skręcenie każdej z osi, automatyczną wymianę narzędzia, układ chłodzący, układ pomiarowy. Są to wyspecjalizowane centra obróbcze przewidziane do wielkoseryjnej produkcji, gdzie obsługa jest sprowadzona do zamontowania materiału, usunięcia gotowego wyrobu i wymiany zużytych narzędzi.

3 Ćwiczenie 3 3 numerycznej. Na rysunku 1 przedstawiono schemat rozmieszczenia poszczególnych osi we frezarce Rys. 1. Układ osi w frezarce numerycznej Do prawidłowego programowania frezarki numerycznej wymagana jest znajomość kodu maszynowego (G kodu.). Dostępne są na rynku oprogramowania do tworzenia programów w środowisku przyjaznym dla użytkownika, gdzie wykonuje się rysunek wyrobu i dobiera się poszczególne narzędzia do obróbki oraz ich parametry pracy. Po wykonaniu całego procesu następuje przekompilowanie całego programu do kodu zrozumiałego dla maszyny. Opis poszczególnych komend kodu maszynowego (G kodu): G00 Szybki przesuw (szybkie pozycjonowanie) G01 Interpolacja liniowa G02 Interpolacja kołowa zgodna z ruchem wskazówek zegara G03 Interpolacja kołowa przeciwna ruchowi wskazówek zegara G04 Zwłoka czasowa / zatrzymanie przy przygotowywaniu bloku G05 Zaokrąglanie narożnika G06 Punkt środkowy łuku we współrzędnych absolutnych G07 Narożnik prostokątny G08 Łuk styczny do poprzedniej drogi G09 Łuk definiowany przez 3 punkty G10 Odwołanie odzwierciedlania osi G11 Odzwierciedlenie osi na osi X G12 Odzwierciedlenie osi na osi Y G13 Odzwierciedlenie osi na osi Z G14 Odzwierciedlenie osi w programowanym kierunku G15 Definiowanie osi podłużnej

4 4 Ćwiczenie 3 G16 Wybór płaszczyzny głównej w dwóch kierunkach G17 Płaszczyzna główna X/Y i oś podłużna Z G18 Płaszczyzna główna i Z/X oś podłużna Y G19 Płaszczyzna główna i Y/Z oś podłużna X G20 Definicja dolnej wartości granicznej zabronionej strefy G21 Definicja górnej wartości granicznej zabronionej strefy G22 Zabroniona strefa aktywna/nieaktywna G23 Sonda G24 Dygitalizacja G25 Odwołanie sondy/dygitalizacji G26 Obmierzanie sondą G27 Definiowanie konturu sondą G28 Wybór drugiego wrzeciona G29 Wybór wrzeciona głównego G32 Posuw F jako funkcja powrotna czasu G33 Nacinanie gwintu G36 Automatyczne przejście promienia G37 Styczny dojazd G38 Styczny odjazd G39 Fazowanie G40 Odwołanie kompensacji promienia narzędzia G41 Kompensacja promienia narzędzia z lewej strony detalu G42 Kompensacja promienia narzędzia z prawej strony detalu G43 Kompensacja długości narzędzia G44 Odwołanie kompensacji długości narzędzia G47 Przesunięcie narzędzia według systemu współrzędnych G48 Transformacja TCP G49 Definicja płaszczyzny nie liniowej G50 Sterowanie zaokrągleniem narożnika G51 Przegląd G52 Przejazd do dotknięcia G53 Programowanie współrzędnych z uwzględnieniem zera maszyny G54 Przesunięcie punktu zerowego maszyny l G55 Przesunięcie punktu zerowego maszyny 2 G56 Przesunięcie punktu zerowego maszyny 3 G57 Przesunięcie punktu zerowego maszyny 4 G58 Dodatkowe przesunięcie punktu zerowego maszyny l G59 Dodatkowe przesunięcie punktu zerowego maszyny 2

5 Ćwiczenie 3 5 G60 Cykl wielokrotnego obrabiania równolegle do wzorca G6l Cykl wielokrotnego obrabiania według prostokąta G62 Cykl wielokrotnego obrabiania według siatki G63 Cykl wielokrotnego obrabiania według okręgu G64 Cykl wielokrotnego obrabiania według łuku G65 Cykl obróbki według cięciwy G66 Cykl obróbki nieregularnej kieszeni G67 Cykl obróbki zgrubnej nieregularnej kieszeni G68 Cykl obróbki wykańczającej nieregularnej kieszeni G69 Kompleksowe głębokie wiercenie G70 Programowanie w calach G71 Programowanie w mm G72 Ogólne i specjalne współczynniki skalowania G73 Obracanie wzorca G74 Szukanie punktu odniesienia maszyny G75 Sondowanie aż do dotknięcia G76 Sondowanie przy dotyku G77 Oś pomocnicza G78 Odwołanie osi pomocniczej G79 Zmiana parametrów cyklu G80 Odwołanie cyklu G81 Cykl wiercenia G82 Cykl wiercenia ze zwłoką czasową G83 Głębokie wiercenie G84 Cykl gwintowania G85 Cykl rozwiercania G86 Cykl wtaczania z powrotem w GOO G87 Cykl frezowania kieszeni prostokątnej G88 Cykl frezowania kieszeni okrągłej G89 Cykl wtaczania z powrotem w GOI G90 Programowanie absolutne G91 Programowanie przyrostowe G92 Ustawienie współrzędnych ograniczenie obrotów wrzeciona G93 Ustawienie współrzędnych biegunowych G94 Prędkość posuwu w mm(cal) na minutę G95 Prędkość posuwu w mm(cal) na obrót G96 Stała prędkość skrawania G97 Stała prędkość środka narzędzia

6 6 Ćwiczenie 3 G98 Powrót do płaszczyzny wyjściowej [wyjazd narzędzia nad detal z = 60 mm ] G99 Powrót do płaszczyzny odniesienia [wyjazd narzędzia nad detal z = 2 mm ] Przykład formatu polecenia zapisanego w kodzie maszynowym (G kod): N G XYZAB F S T M Gdzie: N numer linii G funkcja XYZAB dane wymiarowe F feed prędkość posuwu S spindle speed szybkość wrzeciona (skrawania) T tool ustawienie narzędzia w magazynie narzędziowym M machine function funkcja maszynowe (pomocnicze) M funkcje pomocnicze M00 bezwarunkowe zatrzymanie programu M02 end of program M03 spindle cw włączenie prawych obrotów wrzeciona M04 spindle ccw włączenie lewych obrotów wrzeciona M05 spindle off wyłączenie wrzeciona M06 tool change wymiana narzędzia M08 włączenie chłodziwa M09 wyłączenie chłodziwa M30 end of tape zakończenie wykonywania programu głównego ; komentarz, pojawienie się tego znaku powoduje pominięcie dalszej informacji znajdującego się w linii tekstu, maszyna nie reaguje na takie informacje Literatura źródłowa 1. Wolski P. Podstawy obróbki CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, Wolski P. Programowanie obrabiarek CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999

7 Ćwiczenie oprogramowanie użyte w ćwiczeniu dokumentacja oprogramowania 3. STANOWISKO LABORATORYJNE Stanowisko laboratoryjne składa się z frezarki oraz komputera PC. Rys. 2. Frezarka CNC wykorzystana w ćwiczeniu. Dostępne na ćwiczeniu urządzenie posiada trzy osie sterowane niezależnie X, Y i Z, operator ustala również prędkość obrotową wrzeciona. Ruch w płaszczyźnie XY zapewnia stół frezarki, natomiast ruch w osi Z wykonuje wrzeciono. Na rysunku 2 pokazano podstawowe elementy funkcjonalne frezarki: 1 stolik krzyżowy wykonujący ruch w płaszczyźnie XY 2 oś Z na której zamocowany jest silnik z uchwytem narzędziowym 3 wymienny uchwyt narzędziowy 4 wyłącznik bezpieczeństwa STOP

8 8 Ćwiczenie 3 Rys. 3. Widok ekranu programu sterującego. Na rysunku 3 przedstawiono widok ekranu programu sterującego. Okno programu można podzielić na kilka grup: 1 program kodu maszynowego napisany w G kodzie 2 obraz gotowego wyrobu 3 pozycje narzędzia 4 funkcje programu. Kod programu pisany jest w dowolnym edytorze tekstu. Plik odczytywany ma mieć rozszerzenie txt. 4. REALIZACJA EKSPERYMENTÓW TECHNOLOGICZNYCH 4.1. Uwagi bhp

9 Ćwiczenie 3 9 Podczas wykonywania w tym ćwiczeniu prac laboratoryjnych istnieje zagrożenie prądowe obrabiarki i przyrządy pomiarowe są zasilane prądem przemiennym o napięciu 230 V. Ponadto wirujące narzędzia powodują rozrzucanie mikroskopijnych wiórów siłą odśrodkową. Z tego względu obserwacje procesu obróbki należy prowadzić z użyciem mikroskopów lub okularów ochronnych. Ponieważ frezy posiadają ostre krawędzie to wszelkie czynności pomocnicze, takie jak mocowanie lub wyjmowanie narzędzi oraz elementów próbnych, należy wykonywać przy wyłączonych ruchach. Sposób przeprowadzania prób technologicznych demonstruje prowadzący ćwiczenie Program ćwiczenia Program ćwiczenia składa się z następujących zadań szczegółowych: 1. Praktyczne poznanie budowy frezarki numerycznej. 2. Opracowanie procesu technologicznego zadanej części. 3. Opracowanie programu. 4. Wprowadzenie programu do programu sterującego frezarki. 5. Sprawdzenie programu na ekranie programu sterującego. 6. Dokonanie ustawienia narzędzia. 7. Wykonanie obróbki. 8. Dokonanie pomiaru wykonanej części. 9. Opracowanie sprawozdania Wykonanie zadań Manualna obsługa frezarki numerycznej. Proste programy wykonujące poszczególne etapy programowania frezarki CNC: obróbka powierzchni czołowej, nacięcie rowka, wymiana narzędzi. Przykładowy program do obróbki powierzchni. Tekst zaznaczony na niebiesko jest komentarzem i nie jest odczytywany przez program. ;planowanie 100 mm długości dwukierunkowe w osi x ;98mm szerokości + szerokość freza (nie 100 by nie wyjść poza zakres) ;użyj frezu walcowego min 25mm szerokości

10 10 Ćwiczenie 3 ;zacznij od lewego dolnego rogu, obok (po osi x) materiału na docelowej wysokosci, ustaw tam zero ; tu zaczyna się właściwy program G90 ; szybki posuw G21 ; Definicja górnej wartości granicznej zabronionej strefy F50 ; prędkość posuwu 50% wartości maksymalnej ustawionej w programie G00 X0. Y0. Z0. ; szybki posuw do punktu x = 0, y = 0, z = 0 M03 ; włączenie prawych obrotów wrzeciona ; ruch jałowy, ze względu na czas potrzebny do ustalenia prędkości obrotowej G01 Z1 ; Interpolacja liniowa ruch w osi z 1mm do góry G01 Z0 ; Interpolacja liniowa ruch do materiału o 1 mm chodzi o czas na rozpędzenie wrzeciona ; początek ruchu roboczego X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x Y20 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny Y40 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x Y60 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny Y80 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x Y98 ; ruch stołu o 18 mm w osi y X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny ;koniec ruchu roboczego M05 ; wyłączenie wrzeciona M30 ; koniec programu ; koniec programu 5. SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA

11 Ćwiczenie 3 11 Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: uwagi bhp, program ćwiczenia, czyli treść zadań, opracowanie zadań w postaci szkiców, podanie zastosowanych wartości parametrów i warunków technologicznych eksperymentów, wyniki eksperymentów, ilustracje wyników wykresami, oszacowania błędów pomiarów oraz wnioski dotyczące przeprowadzonych doświadczeń. 6. LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 1. Wolski P. Podstawy obróbki CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, Wolski P. Programowanie obrabiarek CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, oprogramowanie użyte w ćwiczeniu dokumentacja oprogramowania