Moduł 8 Zasady programowania maszyn sterowanych numerycznie

Moduł 8 Zasady programowania maszyn sterowanych numerycznie 1. Osie sterowania i układy współrzędnych stosowane na OSN 2. Punkty charakterystyczne 3. Interpolacja 4. Wymiana narzędzi 5. Korekcja narzędzi 6. Struktura programu sterowania 7. Przykład programu obróbki 8. Bibliografia

1. Osie sterowania i układy współrzędnych stosowane na OSN W celu wykonania obróbki materiału za pomocą obrabiarki konieczne jest wykonanie wielu ruchów narzędzia i materiału względem siebie. Ruchy te nie tylko związane są z wykonywaniem obróbki, ale również z czynnościami pomocniczymi niezbędnymi do wykonania obróbki (np. załączenie i wyłączenie chłodzenia, odsunięcie narzędzia o materiału obrabianego itp.). W przypadku sterowania numerycznego wszystkie ruchy i polecenia, które są niezbędne do wykonania obróbki zapisane są w postaci programu obróbki, który steruje poszczególnymi osiami obrabiarki realizującymi określone ruchy. Program sterujący obrabiarki zapisywany jest w postaci tekstowej. Składa się on z ciągu poleceń zawierających parametry kolejnych ruchów oraz instrukcji pomocniczych. Ponieważ obróbka wiąże się z przemieszczaniem narzędzia względem przedmiotu obrabianego, dlatego wzajemne relacje narzędzie przedmiot obrabiany winny być zapisane w odpowiednim układzie odniesienia. W obrabiarka sterowanych numerycznie najczęściej stosowany jest kartezjański układ prawoskrętny XYZ wraz z obrotami wokół osi, oznaczając ABC (rys. 8.1). Rys. 8.1. Osie sterowania obrabiarek Pod określeniem oś należy rozumieć kierunek, w którym zespół maszyny może wykonywać ruch liniowy lub obrotowy. Jeżeli dla określonej osi wzajemne położenie narzędzia i przedmiotu oraz wpływ narzędzia na kształt obrabianej powierzchni można zapisać w postaci zależności matematycznej, to taka oś nazywana jest osią sterowaną. Osie obrabiarek sterowanych numerycznie definiowane są następująco (rys. 8.2): I. Jako pierwszy definiowany jest kierunek osi Z, który powinien być zgodny lub pokrywać się z osią wrzeciona głównego (przedmiotowego lub narzędziowego). II. Następnie określany jest kierunek osi X. Jest on prostopadły do kierunku osi Z i na ogół leży w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny mocowania przedmiotu lub prowadnic obrabiarki związanych ze stołem przedmiotowym. III. W trzeciej kolejności wyznacza się kierunek osi Y, korzystając z właściwości prostopadłości osi układu współrzędnych. IV. Zwroty osi za zwrot dodatni osi uważa się taki, z którym związany jest ruch od strony przedmiotu obrabianego (ruch do materiału wg ujemnego zwrotu osi). Zwroty osi należy tak ustalić, aby spełnić warunek prawoskrętności. 2

Rys. 8. 2. Położenie układów współrzędnych dla różnych typów obrabiarek Podstawową osią układu współrzędnych jest oś Z. Oś ta związana jest z kierunkiem ruchu głównego obrabiarki. Ruch ten może być prostoliniowy (np. na strugarkach) lub obrotowym (np. na tokarkach oraz na frezarkach). Przy ruchu głównym obrotowym oś Z pokrywa się z osią obrotu zespołu wykonującego ten ruch. Na tokarkach będzie to więc oś obrotu wrzeciona przedmiotowego, a na frezarkach oś obrotu wrzeciona narzędziowego. Dodatni zwrot osi Z odpowiada oddalaniu się narzędzia skrawającego od powierzchni ustalającej przedmiot obrabiany, czyli od powierzchni oporowej szczęk uchwytu tokarskiego lub od powierzchni stołu frezarki. Osie X, Y leżą w płaszczyźnie ustalania przedmiotu. Oś X druga co do ważności pokrywa się na frezarkach z kierunkiem wyznaczonym przez długość stołu. Na tokarkach oś X zajmuje położenie prostopadłe do osi wrzeciona i jest równoległa do prowadnic suportu poprzecznego. W celu jednoznacznego określenia parametrów geometrycznych ruchu narzędzia względem przedmiotu obrabianego wyodrębnia się układy współrzędnych: maszynowy układ współrzędnych; bazowy (podstawowy) układ współrzędnych; układ współrzędnych przedmiotu. Maszynowy układ współrzędnych (MKS, niem. Maschinen Koordinaten Systeme) układ współrzędnych, który tworzą osie sterowane urządzeń sterowanych numerycznie (rys. 8.3). Układ ten związany jest z prowadnicami, łożyskowaniem i innymi elementami konstrukcji posiadającymi niezależne napędy i układy pomiarowe. Układ maszynowy jest obarczony pewnego rodzaju błędami wykonawczymi nieprostoliniowości osi, nieprostopadłości osi, błędy podziałki itp. Wykonywanie obróbki w oparciu o ten układ uniemożliwia uzyskanie wysokiej dokładności obróbki. Do pewnego stopnia można skompensować wpływ tych błędów na dokładność obróbki poprzez stosowanie kompensacji w programie obróbki. 3

Rys. 8. 3. Maszynowy układ współrzędnych Bazowy (podstawowy) układ współrzędnych (BKS, niem. Basis Koordinaten Systeme) prostokątny, prawoskrętny układ współrzędnych, stanowiący podstawę do programowania. Jest odniesiony do przedmiotu zamocowanego na obrabiarce, traktowanego jako nieruchomy, przy poruszającym się narzędziu (zakłada się względny ruch narzędzia względem przedmiotu obrabianego). Układ współrzędnych przedmiotu (WKS, niem. Werkstück Koordinaten Systeme) prostokątny, prawoskrętny układ współrzędnych, związany z przedmiotem obrabianym, służący do programowania obróbki, zapisanej w postaci programu sterującego. Rys. 8. 4. Zależności pomiędzy układami współrzędnych 1. Maszynowy układ współrzędnych oraz bazowy układ współrzędnych pokrywają się (transformacja kinematyczna jest nieaktywna). 2. Dzięki przesunięciu bazowemu uzyskuje się układ bazowego przesunięcia punktu zerowego (BNS) punktem zerowym palety. 3. Przez ustawiane przesuniecie punktu zerowego jest ustalany układ ustawianego przesunięcia punktu zerowego (ENS) dla obrabianego przedmiotu 1 lub przedmiotu 2. 4. Przez programowana transformacje współrzędnych uzyskuje się układ współrzędnych obrabianego przedmiotu (WKS). 4

2. Punkty charakterystyczne Każda obrabiarka sterowana numerycznie posiada własny układ współrzędnych, do którego należą punkty charakterystyczne: zerowe; odniesienia. Rys. 8. 5. Oznaczenie symboliczne i literowe oraz określenie punktów zerowych Rys. 8. 6. Oznaczenie symboliczne i literowe oraz określenie punktów odniesienia. 5

Rys. 8.7. Obszar roboczy tokarki punkty charakterystyczne [Źródło: http://www.cim.pw.edu.pl/lzp/stenu.pdf] Rys. 8.8. Przestrzeń robocza frezarki punkty charakterystyczne [Źródło: http://www.cim.pw.edu.pl/lzp/stenu.pdf] 6

Punkt zerowy obrabiarki jest określony przez producenta i nie podlega zmianom. Znajduje się on poza obszarem obróbki. Punkt startowy programu obróbki jest to punkt stały i niezmienny znajduje się w obszarze roboczym i punkt zerowy narzędzia znajduje się w nim w momencie przygotowania obrabiarki (punkt wyjściowy obrabiarki). Punkt zerowy odniesienia narzędzia jest to punkt na głowicy narzędziowej, względem którego są obliczane wartości narzędzia. Każde zamontowane w głowicy narzędzie ma swoje wymiary. Przy obróbce programujemy ruchy wybranego punktu narzędzia (w przypadku wiertła i noża tokarskiego są to wierzchołki). Podczas uzbrajania obrabiarki dokładnie mierzy się odległości wierzchołków narzędzi od punktu odniesienia narzędzia (w obydwu osiach) i podaje w programie obróbki jako korektory narzędzia. Podanie korektorów powoduje, że programując ruchy narzędzia obrabiarka będzie te komendy odnosiła w stosunku do jego wierzchołka. Parametry geometryczne przedmiotu obrabianego mogą być opisane poprzez zastosowanie wymiarowania: przyrostowego (we współrzędnych przyrostowych), gdzie odległości lub kąty mierzone są od ostatniego poprzedzającego punktu w kolejnych pomiarach; absolutnego (we współrzędnych absolutnych), tzn., że odległości lub kąty mierzone są od początku układu współrzędnych. 3. Interpolacja Rys. 8.9. Zasada wymiarowania: a) przyrostowego, b) absolutnego [Źródło: http://www.cim.pw.edu.pl/lzp/stenu.pdf] Obróbka przedmiotów na obrabiarce sterowanej numerycznie wymaga przemieszczania narzędzia tzw. torze narzędzia, który można określić jako krzywą, po której przemieszcza się charakterystyczny punkt narzędzia skrawającego, np. wierzchołek noża tokarskiego. Tor narzędzi na maszynach sterowanych numerycznie może być realizowany przez interpolację, tj. określenie punktów pośrednich między danymi punktami na wyznaczonym torze lub zarysie według odpowiedniej linii. Najczęściej stosowana jest interpolacja: punktowa; liniowa; kołowa; funkcją wyższego rzędu. 7

Interpolacja punktowa (zwana też ruchem szybkim rys. 8.10) polega na przemieszczeniu się narzędzia do zaprogramowanego punktu z dużymi prędkościami. Ruch ten może być zrealizowany z brakiem powiązania ruchu w osiach, czyli przy braku interpolacji, czego efektem jest nieprzewidywalny tor ruchu narzędzia. Rys. 8.10. Zasada interpolacji punktowej [Źródło: http://www.zip.pb.edu.pl/public/osn_3eti.pdf] Interpolację punktową można stosować tylko do wykonywania ruchów ustawczych narzędzia. Ponieważ przy stosowaniu interpolacji punktowej ruch narzędzia może odbywać się po nieokreślonym torze, dlatego istnieje ryzyko kolizji przemieszczanego narzędzia z przedmiotem obrabianym lub innym elementem konstrukcyjnym obrabiarki. Dlatego programowanie ruchów narzędzia z interpolacją punktową należy wykonywać bardzo starannie po przeanalizowaniu możliwości wystąpienia kolizji. Interpolacja liniowa jest najprostszym i najczęściej wykorzystywanym ruchem roboczym. Tor ruchu narzędzia przebiega po linii prostej pomiędzy punktem początkowym i końcowym. Interpolacja liniowa stosowana jest do toczenia powierzchni czołowej, walcowej, stożkowej na tokarce oraz wiercenia, rozwiercania frezowania powierzchni czołowych na frezarce. Rys. 8.11. Zasada interpolacji liniowej: a) w jednej osi, b) na płaszczyźnie, c) w przestrzeni [Źródło: http://www.zip.pb.edu.pl/public/osn_3eti.pdf] Interpolacja kołowa jest to wytyczenie trajektorii ruchu narzędzia w kształcie łuku. Podczas programowania interpolacji kołowej ważne jest określenie środka okręgu oraz promienia łuku. 8

Rys. 8.12. Zasada interpolacji kołowej [Źródło: http://www.zip.pb.edu.pl/public/osn_3eti.pdf] Interpolacja funkcją wyższego rzędu, to zastąpienie funkcją wyższego rzędu (łukami wielomianowymi stopnia n) obrabianego konturu. Interpolacja ta stosowana jest w obrabiarkach wieloosiowych o bardzo rozbudowanym systemie sterowania nie będzie rozwijana w treści modułu. 4. Wymiana narzędzi Realizacja procesu obróbki za pomocą obrabiarki sterowanej numerycznie wiąże się z potrzebą zmiany stosowanych narzędzi obróbczych. Narzędzia, które przewidziane są do wykorzystania w procesie obróbki zamocowane są w magazynach narzędzi. W przypadku tokarki magazyn narzędziowy (np. w postaci obrotowej tarczy narzędziowej) jednocześnie pełni rolę imaka narzędziowego dla narzędzia w trakcie obróbki, co oznacza, że po wygenerowaniu przez program sterujący polecenia zmiany narzędzia tarcza narzędziowa (głowica rewolwerowa) zostanie ustawiona w położeniu takim, że odpowiednie narzędzie jest gotowe do wykonywania obróbki. Rys. 8.13. Widok głowicy rewolwerowej [Źródło: System ZERO-OSN] 9

Frezarki sterowane numerycznie wyposażone są w magazyny narzędzi typu łańcuchowego, tarczowego i do wrzeciona narzędziowego przenoszone są za pomocą dodatkowego urządzenia zwanego zmieniaczem. Rys. 8.14. Widok magazynów narzędzi frezarki sterowanej numerycznie: a) łańcuchowy [Źródło: http://www.feeler-cnc.pl/subpages/series.php?lang=pl&series=seria_sdm- G/GA&activeSubpage=5], b) tarczowy [Źródło: http://www.feeler-cnc.pl/subpages/series.php?lang=pl&activesubpage=1&series=seria_nbp] 5. Korekcja narzędzi Proces obróbki przedmiotu na obrabiarce sterowanej numerycznie może być wykonywany różnymi narzędziami różniącymi się, np. średnicą, długością, stopniem zużycia. Wymiary obrabianego przedmiotu są programowane zgodnie z wartościami zamieszczonymi na rysunku. Dlatego tor narzędzia wykonującego obróbkę powinien uwzględniać różnice wartości parametrów wykorzystywanych narzędzi. Aby program sterowniczy obrabiarki mógł uwzględnić te różnice konieczne jest stosowanie korekcji narzędzia numer narzędzia oraz dane korekcyjne właściwe dla stosowanego narzędzia. Rys. 8. 15. Zasada korekcji narzędzi 10

Rys. 8. 16. Zasada korekcji: a) długości narzędzi, b) promienia Przy pomocy korekcji długości narzędzia wyrównywane są różnice długości pomiędzy zastosowanymi narzędziami. Długością narzędzia jest odległość pomiędzy punktem odniesienia nośnika narzędzia, a wierzchołkiem narzędzia. Długość narzędzia jest mierzona i wraz z wartościami zużycia wprowadzana korekcji narzędzia w programie sterowania. Zarys przedmiotu oraz tor przemieszczania się narzędzia są liniami równoległymi do siebie. Aby zachować tę równoległość do programu sterowania muszą być wprowadzone wartości korekcji promienia narzędzia. Rys. 8. 17. Zasada korekcji promienia ostrza narzędzia Położenie ostrza opisywane jest poprzez położenie wierzchołka narzędzia P w stosunku do punktu środkowego ostrza S. Położenie ostrza oraz promień ostrza są wartościami potrzebnymi do wyznaczenia korekcji noży tokarskich. 11

Obrabiarki sterowane numerycznie mogą być wyposażone w automatyczne urządzenia do pomiaru długości narzędzi. 6. Struktura programu sterowania Program sterowania obrabiarki sterowanej numerycznie nosi oficjalną nazwę: źródłowy program operacji technologicznej. Jest to uporządkowany zbiór instrukcji programowych (zapisanych w wymaganym formacie języka) do wywołania działań, które będą wykonywane w sposób automatyczny. Program ten może być przygotowany w formie programu operacji technologicznej (POT), albo w formie danych wejściowych, jako zakodowanych informacji wprowadzanych do układu sterowania za pomocą nośników informacji (np. dyskietka, przenośna pamięć itd.). Podczas wykonywania operacji obróbki narzędzie wykonuje ruchy względem przedmiotu obrabianego oraz ruchy dotyczące czynności pomocniczych. Program sterujący jest ciągiem instrukcji wykonywania tych ruchów. Program składa się z bloków zawierających informacje do wykonania jednej czynności. Informacje te określają współrzędne narzędzia oraz dane dodatkowe (np. wymiana narzędzia, parametry obróbki. Rys. 8.18. Struktura bloku adresowego [Źródło: opracowanie własne] W skład bloków adresowych wchodzą słowa składające się z adresu i wartości lub kodu. Bloki adresowe mogą mieć różną długość. Oznacza to, że w każdym bloku można pisać inną liczbę słów, a kolejne słowa mogą zawierać różną liczbę znaków. Niektóre słowa w bloku ze względu na ich znaczenie i funkcjonowanie w programie sterującym nazywane są funkcjami. Wśród funkcji nazywanych funkcjami maszynowymi wyróżnia się: funkcje przygotowawcze G, jako polecenia, które ustalają sposób pracy maszyny, jak np.: wymiarowanie przyrostowe, interpolacja kołowa, wykonywanie gwintu, cykl stały itd., funkcje pomocnicze M, które sterują funkcjami dwustanowymi maszyny, np.: włącz obroty wrzeciona w prawo, włącz chłodziwo, wyłącz obroty wrzeciona, wyłącz chłodziwo itd., funkcje narzędzia T, które wywołują narzędzie, czyli ustawiają narzędzie w pozycji pracy, funkcje posuwu F, określające wartość posuwu roboczego, funkcje prędkości wrzeciona S, określające prędkość ruchu obrotowego wrzeciona. 12

Funkcje wywołujące narzędzie T związane są zawsze z korekcją narzędzia. Do programowania przemieszczeń narzędzia po liniach prostych oraz łukach i okręgach stosowane są słowa o adresach X, Y, Z oraz I, J, K nazywane słowami wymiarowymi. Liczby stojące po tych adresach oznaczają współrzędne określonych punktów, czyli odległości od punktu odniesienia mierzone wzdłuż odpowiednich osi. Liczby w słowach wymiarowych zapisywane są z dokładnością 0.001 mm. Jeżeli w zapisie liczby występuje kropka dziesiętna liczba jest odczytywana w jednostkach [mm], jeżeli kropki dziesiętnej nie ma liczba jest odczytywana w mikrometrach [ m]. W słowach X25.0 i X25 zapisane są więc różne współrzędne, w pierwszym przypadku współrzędna wynosi 25 mm, w drugim 25 m. Aby budowa bloku była przejrzysta, słowa w bloku powinny być umieszczone w następującej kolejności: N G X Y Z F S... T... D M 0H N G X Y Z I J K F S T D M H adres numeru bloku funkcja przygotowawcza wartość przemieszczenia narzędzia posuw prędkość skrawania narzędzie numer korekcji narzędzia funkcja dodatkowa funkcja pomocnicza Adres N (numer bloku) jest pierwszym adresem w bloku. Numer bloku nie wywołuje żadnej czynności obrabiarki, jest tylko etykietą (opisem) bloku, w którym się znajduje. Numerowanie bloków może odbywać się na dowolnych, określonych przez programistę zasadach. Jednak najczęściej numeruje się bloki rosnąco, co określoną wartość, np. co 5 czy 10. Istnieje możliwość przenumerowania bloków programu dodania lub usunięcia bloku. Adres G (funkcja przygotowawcza) to jeden z najważniejszych adresów. Funkcje przygotowawcze nie wywołują żadnych czynności obrabiarki, ich zadaniem jest interpretowanie znaczenia innych adresów. Ogólnie adresy używane w układzie sterowania (w tym funkcje przygotowawcze) dzielą się na dwie grupy: 1. modalne (globalne), obowiązujące w programie aż do ich odwołania są aktywne w bloku, nawet jeżeli w tym bloku nie są wywoływane (ale były wywołane wcześniej). 2. niemodalne (lokalne), obowiązujące tylko w bloku, w którym zostały wywołane nie ma konieczności ich odwoływania po zakończeniu działania bloku. 13

Tabela 8.1. Przykłady funkcji przygotowawczych G [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc] Funkcje G Znaczenie funkcji G00 Ruch szybki (pozycjonowanie) G01 Ruch roboczy po linii prostej (z interpolacją liniową) G02 Ruch roboczy po łuku w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (interpolacja kołowa) G03 Ruch roboczy po łuku w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (interpolacja kołowa) G17 Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej XY G18 Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej XZ G19 Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej YZ G40 Odwołanie korekcji promienia narzędzia G41 Korekcja promienia narzędzia w lewo od zaprogramowanego zarysu przedmiotu G42 Korekcja promienia narzędzia w prawo od zaprogramowanego zarysu przedmiotu G53 Deklaracja układu współrzędnych obrabiarki G54 Deklaracja układu współrzędnych przedmiotu G90 Programowanie w układzie bezwzględnym *) G91 Programowanie w układzie przyrostowym *) G94 Deklaracja jednostek prędkości posuwu [mm/min] G95 Deklaracja jednostek prędkości posuwu [mm/obr] Adres F (posuw) odnosi się do programowania prędkości posuwu. Posuw związany jest z kształtowaniem przedmiotu obrabianego i jest wymagany przy programowaniu toru narzędzia. Adres S (prędkość skrawania) odnosi się do programowania prędkości głównego ruchu skrawania, którego zadaniem jest umożliwienie skrawania. Nie ma on natomiast żadnego wpływu na tor ruchu narzędzia. Adres T (narzędzie) wywołuje zmianę położenia magazynu narzędziowego. Zadanie konkretnej wartości powoduje ustawienie się magazynu narzędziowego w ten sposób, że na jego aktywnej pozycji znajdzie się narzędzie, które ma być wykorzystane w procesie obróbki określonej w bloku. Adres D (numer korekcji narzędzia) określa wartości parametrów używanego narzędzia (długości, średnicy, promienia). Przywołanie tego adresu jest warunkiem koniecznym poprawnego kształtowania powierzchni przedmiotu obrabianego. Adres M (funkcje pomocnicze) czasami nazywane funkcjami maszynowymi, przeznaczone do bezpośredniej obsługi urządzeń właściwych dla obrabiarki. Dokładny opis tych funkcji znajduje się w dokumentacji techniczno-ruchowej danej obrabiarki. 14

Tabela 8.2. Przykłady funkcji pomocniczych M [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc] Funkcje M M00 M01 M02 M03 M04 M05 M08 M09 M30 Znaczenie funkcji Stop bezwarunkowy Stop warunkowy Koniec programu (bez przewinięcia taśmy) Deklaracja prawych obrotów wrzeciona narzędziowego Deklaracja lewych obrotów wrzeciona narzędziowego Zatrzymanie obrotów wrzeciona narzędziowego Włączenie chłodziwa Wyłączenie chłodziwa Koniec programu (z przewinięciem taśmy do początku) Sposób odczytywania informacji zapisanych w bloku: N080 G01 X25 F01 S1000 T0808 M04 Blok o numerze 080 (N80). Zadana interpolacja liniowa (G01). Zadane przesunięcie noża o 25 mm lub do punktu o współrzędnych X25. Zadane obroty wrzeciona 1000 obr/min (S1000). Zadane narzędzie 08 (pozycja 8 w głowicy rewolwerowej) z wielkościami korekcyjnymi 08 (T0808). Zadanie włączenia wrzeciona o obrotach w lewo (M04). Program CNC dla obróbki posiada określoną strukturę. Na początku nadaje się mu odpowiedni numer ze znakiem % (np. %10). Następnie podaje się szereg bloków specyficznych dla obrabiarki. Będzie to np. włączenie sterowania, przypisanie narzędzi i ich wielkości korekcyjnych do odpowiednich gniazd głowicy rewolwerowej, ustalony punkt wymiany narzędzia, czyli skonfigurowanie obrabiarki. Bardzo często tą część programu kopiuje się z programów poprzednich. Jest to bardzo ważne, gdyż wcześniej została uzbrojona obrabiarka, pomierzone wielkości korekcyjne narzędzi, zamocowane uchwyty itp. Rys. 8.19. Przykład zapisu programu sterującego [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc] 15

Utworzenie programu Tworzenie programu obróbki obrabiarki sterowanej numerycznie powinno być poprzedzone wykonaniem planu obróbki, analizą procesu technologicznego obróbki przedmiotu. Tok prac przygotowawczych powinien zawierać następujące elementy: 1. Analiza rysunku obrabianego przedmiotu; ustalenie punktu zerowego przedmiotu, ustalenie układu współrzędnych, obliczenie brakujących wartości współrzędnych. 2. Ustalenie przebiegu obróbki; jakie narzędzia i w jakiej kolejności będą używane do obróbki, kolejność wykonywania poszczególnych elementów obrabianego przedmiotu, które elementy powtarzają się i powinny być zapisane w podprogramie, 3. Zestawienie planu pracy; ustalenie procesów obróbkowych w maszynie: posuwy szybkie, wymiana narzędzia, ustalenie płaszczyzny obróbki, odsunięcie w celu wykonania pomiaru kontrolnego, załączenie/wyłączenie wrzeciona, chłodziwa. wywołanie narzędzia i korekcji narzędzia, 4. Zapisanie każdego kroku jako bloku; 5. Połączenie poszczególnych kroków w program. 7. Przykład programu obróbki [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc] Na rys. 8.20. przedstawiono szkic prostego przedmiotu o kształcie walca, na którego czole zaplanowano frezowanie trzech rowków ustawionych wzdłuż boków trójkąta równobocznego ABC. Materiałem obrabianym jest stop aluminium o symbolu AK9. Wykorzystany zostanie frez palcowy walcowo-czołowy ze stali szybkotnącej SW18 o średnicy równej szerokości rowka ( 4). Oprzyrządowanie przedmiotowe składać się będzie z uchwytu trójszczękowego zamocowanego bezpośrednio do stołu obrabiarki za pomocą śrub włożonych w rowki teowe. Centrowanie przedmiotu w szczękach oraz jego podparcie na czole jest wystarczająco dokładne i spełnia warunek powtarzalności położenia w układzie współrzędnych obrabiarki. Oprzyrządowanie zaznaczono na rysunku za pomocą znormalizowanych symboli graficznych stosowanych w dokumentacji technologicznej. Narysowane zostały również osie układu współrzędnych przedmiotu X, Y, Z w których zostanie zaprogramowany tor narzędzia. Oś Z w naturalny sposób pokryto z osią powierzchni walcowej, pozostałe osie umieszczono na płaszczyźnie leżącej 40 mm od elementu ustalającego przedmiot wzdłuż osi Z, czyli na płaszczyźnie odpowiadającej górnej powierzchni czołowej przedmiotu. 16

Rys. 8.20. Szkic do operacji frezowania rowków [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc] Przed przystąpieniem do opracowania programu sterującego wykonano obliczenia współrzędnych punktów charakterystycznych toru narzędzia, którymi w tym przypadku są wierzchołki trójkąta A, B, C (tab. 8.3). W punktach tych będzie następować zmiana kierunku ruchu freza. Obliczenia geometrii przedmiotu oraz toru narzędzia wykonać można posługując się metodami znanymi z geometrii analitycznej lub wykonując tzw. rysowanie precyzyjne w odpowiednim systemie CAD (np. AutoCAD). Tabela 8.3. Współrzędne charakterystycznych punktów toru narzędzia [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc] Punkt X Y A -15.588-9.000 B 15.588-9.000 C 0.000 18.000 Poniżej przedstawiono przykładowy program sterujący ze szczegółowym objaśnieniem każdego bloku. N0000 G54 (deklaracja układu współrzędnych przedmiotu) N0010 G94 G40 T0101 (jednostki posuwu [mm/min], korekcja promienia wyłączona, narzędzie nr 1, korektor nr 1) N0020 S3000 M03 (obroty wrzeciona: 3000 [obr/min], prawe) N0030 G00 X-15.588 Y-9.0 Z2.0 (najazd ruchem szybkim nad punkt A) N0040 G01 Z-1.0 F80 (zagłębienie narzędzia w materiał posuwem roboczym 80 mm/min) N0050 X15.588 F120 (frezowanie rowka AB z posuwem 120 mm/min) N0060 X0.0 Y18.0 (frezowanie rowka BC z posuwem jak wyżej) N0065 X-15.588 Y-9.0 (frezowanie rowka CA z posuwem jak wyżej) N0070 G00 Z20.0 (wycofanie narzędzia do góry ruchem szybkim) N0080 X-50.0 (wycofanie narzędzia poza przedmiot) N0090 G53 T0000 (powrót do układu współrzędnych obrabiarki, odwołanie korekcji narzędzia) N0100 M30 (koniec programu) 17

Narzędzie wykonuje w programie ruch szybki nad punkt A, następnie z małym posuwem (vf = 80 mm/min) zagłębia się w materiał na głębokość 1 mm. Kolejne ruchy robocze po trójkącie ABC wykonywane są z posuwem większym (vf = 120 mm/min). W końcowym etapie narzędzie jest wycofane 20 mm ponad przedmiot i odprowadzone w osi X poza przedmiot, na odległość umożliwiającą jego wymianę. W czasie operacji obroty wrzeciona (zaprogramowane w bloku N0020) pozostają stałe i wynoszą n=3000 obr/min. Współrzędne położenia początku układu współrzędnych przedmiotu należy zapisać na etapie wdrażania programu w rejestrach pamięci układu sterowania odpowiadających funkcji G54. Wysięg narzędzia, jego promień a także poprawki wymiarów przedmiotu związane z tym wysięgiem będą zapisywane w korektorze 1. Numer korektora narzędziowego odczytuje się na dwóch ostatnich pozycjach słowa T0101 w bloku N0010. Bibliografia: 1. Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H.,Zippel B.: Mechatronika. REA, Warszawa 2002 Netografia: 1. http://www.cim.pw.edu.pl/lzp/stenu.pdf - Dr inż. Adam Rogowski: Sterowanie numeryczne. 2. http://www.cnc.lubaczow.eu/wp-content/uploads/2009/01/geometrycznepodstawy-obrobki-cnc-uklady-wspolrzednych-punkty-zerowe-i-referencyjnekorekcja-narzedzi.pdf - Zespół Szkół w Lubaczowie: Geometryczne podstawy obróbki CNC. Układy współrzędnych, punkty zerowe i referencyjne. Korekcja narzędzi. 3. http://www.feelercnc.pl/subpages/series.php?lang=pl&activesubpage=1&series=seria_nbp - POL- TRA Sp. z o.o.: Centra frezarskie CNC. 4. http://www.feeler-cnc.pl/subpages/series.php?lang=pl&series=seria_sdm- G/GA&activeSubpage=5 - POLTRA Sp. z o.o.: Obrabiarki dwukolumnowe CNC. 5. www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc - Marek Zasada: WPROWADZENIE DO PROGRAMOWANIA OBRABIAREK STEROWANYCH NUMERYCZNIE. 6. http://zip.pb.edu.pl/instrukcje/obrabiarki%20sterowane%20numerycznie%20 -%20ETI%20sem.%20V/osn_3eti.pdf - mgr inż. Tomasz Nieścier: FUNKCJE IN- TERPOLACJI W PROGRAMOWANIU OBRABIAREK CNC. 7. http://www.zscku.konin.pl/przedmiotyzawodowe/files/projektowanie%20proc esow%20technologicznych.pdf - Andrzej Zych: Projektowanie procesów technologicznych 311[20].Z1.05. 8. https://support.automation.siemens.com/ww/llisapi.dll/csfetch/28705635/pg _0310_pl_pl-PL.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=46251498&forcedownload=true - SIEMENS: SINUMERIK 840D sl / 828D Podstawy - Podręcznik programowania. 18