Załącznik nr 1. Instrukcja obsługi. Stanowisko CNC. Instrukcja obsługi Stanowisko CNC
SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie...3 2. Uruchomienie stanowiska...4 2.1. Panel przedni sterownika...4 2.2. Panel tylny sterownika...4 2.3. Wymagania sprzętowe...5 2.4. Instalacja oprogramowania...5 2.5. Pierwsze uruchomienie programu cncgraf...6 3. Obsługa programu cncgraf...7 3.1 Pasek MENU GŁÓWNE...8 3.2 Pasek statusu...8 3.3 Układ współrzędnych...9 4. Programowanie pracy urządzenia... 10 4.1 Funkcje bezparametryczne... 11 4.2 Funkcje parametryczne... 12 4.2.1 Posuw szybki (Interpolacja punktowa) G00... 12 4.2.2 Posuw roboczy (Interpolacja liniowaj) G01... 13 4.2.3 Interpolacja kołowa G02/G03... 15 4.2.4 Przerwa G04... 17 5. Wycinanie foli przy użyciu modułu laserowego... 18 Literatura... 18 2
1. Wprowadzanie Oprogramowanie cncgraf 1 przeznaczone jest do sterowania trójosiowymi obrabiarkami CNC, pod kontrolą systemu operacyjnego Microsoft Windows. Program pozwala w czasie rzeczywistym sterować obrabiarką CNC, dzięki zastosowaniu specjalnego kontrolera SMC4D, który wchodzi w skład stanowiska. CncGraF pozwala sterować obrabiarką w sposób automatyczny i ręczny. Program cncgraf dysponuje nowoczesnym, graficznym interfejsem użytkownika, jest przejrzysty i prosty w obsłudze. Wszystkie najważniejsze funkcje posiadają swoje ikony oraz klawisze skrótów. Oprogramowania pozwala tworzyć własne programy sterujące w standardzie DIN 66025, potocznie zwany G-Code. W skład stanowiska CNC wchodzą: komputer PC wraz z oprogramowaniem, sterownik, stolik z ruchomym ramieniem pozwolajacym zainstalować dowolne narzędzia takie jak: o moduł laserowy o głowica frezarska o wytaczadło o rozwiertak. 1 cncgraf oprogramowanie firmy BOENIGK electronics http://www.boenigk-electronics.com 3
2. Uruchomienie stanowiska 2.1 Panel przedni sterownika Rysunek 1. Panel przedni sterownika 1 bezpieczniki (8A, 3A) 2 wyłącznik bezpieczeństwa 3 diody kontrolne informujące o pracy urządzenia 4 główny włącznik sterownika 5 włącznik narzędzia 2.2 Panel tylny sterownika Rysunek 2. Panel tylny sterownika 4
1 zasilanie narzędzia obróbczego 230V AC (np. frezarki) 2 zasilanie DC z zewnętrznego zasilacza (zasilanie modułu laserowego) 3 zasilanie sterownika 230V AC 4 gniazdo USB do komputera PC 5 gniazdo modułu laserowego 6 gniazdo czujnika wysokości narzędzia (stosowany przy narzędziach frezarskich) 7 gniazdo narzędzia obróbczego (np. frezarki) 2.3 Wymagania sprzętowe Do poprawnej pracy oprogramowania, oprócz obrabiarki CNC wraz z kontrolerem SMC4D wymagane są: System operacyjny: Microsoft Windows 98/2000/XP/Vista/7(32-bit) (Windows Vista wywołuje poważne problemy z instalacją sterowników do kontrolera SMC4D, jest to nie zalecana wersja systemu operacyjnego) Microsoft.NET Framework V2.0 (lub wyższa) Microsoft Managed DirectX 9 (lub wyższa) do sterowania Joystickiem Sterowniki do kontrolera SMC4D Procesor: Intel Pentium / AMD Athlon 1GHz (lub szybszy) Karta graficzna z obsługą OpenGL Pamięć RAM: 256MB (lub więcej) HDD: 40MB wolnego miejsca Port USB Niezbędne oprogramowanie znajduje się na płycie DVD dołączonej do niniejsze pracy. 2.4 Instalacja oprogramowania Wszystkie niezbędne programy i sterowniki znajdują się na płycie DVD dołączonej do niniejszej pracy. Aby poprawnie przeprowadzić proces instalacji oprogramowania należy postępować zgodnie z poniższymi krokami: 1) Zainstalować Microsoft.NET Framework V2.0. Dwukrotne kliknięcie pliku FrameworkV2 następnie postępować zgodnie z zaleceniami programu instalacyjnego. 5
2) Zainstalować Microsoft Managed DirectX9. Dwukrotne kliknięcie pliku manageddx9 następnie postępować zgodnie z zaleceniami programu instalacyjnego. 3) Zainstalować oprogramowanie cncgraf 4.8 Dwukrotne kliknięcie pliku cncgraf następnie wybrać wersję językową i postępować zgodnie z zaleceniami programu instalacyjnego. 4) Podłączyć urządzenie sterując do komputera PC za pomocą kabla USB. 5) Podłączyć kabel zasilający i uruchomić sterownik przełącznikiem. 6) Windows powinien wykryć nowe urządzenie i poinformować o brakującym pliku. Wskazać plik smc4d na płycie DVD w katalogu Sterowniki 2.5 Pierwsze uruchomienie programu cncgraf Uruchomić program cncgraf, ikona na pulpicie lub wybrać z MENU START Wszystkie Programy następnie Boenigk > cncgraf4 > cncgraf4. Podczas pierwszego uruchomieniu programu pojawi się okno Hardware Config (Rys.2) Z dostępnych opcji wybrać: SMC4D USB U2, następnie zatwierdzić wybór klawiszem Apply i uruchomić program klawiszem Start cncgraf Rysunek.3. Okno Hardware Config programu cncgraf Przy pierwszym uruchomieniu, program cncgraf posiada konfigurację podstawową, aby rozpocząć pracę należy ustawić parametry maszyny. Zakładka USTAWIENIA następnie wybrać Parametry maszyny > Dopasuj... Plik zawierający ustawienia stanowiska znajduję się na dołączonej płycie DVD. Aby zaimportować plik należy z paska MENU GŁÓWNE w głównym oknie programu wybrać zakładkę Ustawienia a następnie Ustawienia > Otwórz i wskazać plik ustawienia.xml Po 6
zaimportowaniu ustawień program się wyłączy, należy go ponownie uruchomić i wykonać jazdę referencyjną zgodnie z zaleceniami programu. 3. Obsługa programu cncgraf Program cncgraf posiada nowoczesny interfejs graficzny (Rys.5), analogiczny do interfejsu znanego z oprogramowania firmy Microsoft. Takie środowisko pracy pozwala na łatwą i intuicyjną obsługę oprogramowania. Aby ułatwić prace z oprogramowaniem cncgraf, wszystkie ważniejsze funkcje programu mają swój skrót klawiszowy, a także własną ikonę na pionowym lub poziomym pasku narzędzi. Aby dopasować interfejs programu do potrzeb użytkownika, należy wybrać z paska MENU GŁÓWNE zakładkę Ustawienia, a następnie Opcje -> Widok. Wygląd okna głównego można uruchomić w module WinXP lub standardowym znanym z Windowsa 2000. Rysunek 4. Główne okno programu cncgraf 3.1 Pasek MENU GŁÓWNE W pasku MENU GŁÓWNE znajdują się następujące funkcje: 7
Rysunek 5. Menu główne programu cncgraf 1. Zakładka Plik zawiera funkcje związane z obróbką plików. 2. Zakładka Obrabiać zawiera funkcje związane z obróbka wczytanych danych. 3. Zakładka Widok zawiera funkcje zmieniające wielkość załadowanego rysunku. 4. Zakładka Jechać zawiera funkcje sterujące ruchami stanowiska CNC. 5. Zakładka Ustawienia zawiera funkcje związane z ustawieniami programu cncgraf i stanowiska CNC. 6. Zakładka Pomoc zawiera podręcznik użytkownika oraz informacje na temat oprogramowania. 3.2 Pasek statusu Program cncgraf posiada trzy paski statusu, które przekazują użytkownikowi następujące informacje: Obydwa górne paski statusu pokazują aktualna pozycje stanowiska CNC. Pozycja ramienia stanowiska jest podawana w koordynatach absolutnych i relatywnych. Koordynaty relatywne można wyzerować przez naciśniecie klawisza danej koordynaty relatywnej. Rysunek 6. Górne paski statusu programu cncgraf Dolny pasek statusu pokazuje aktualną pozycję myszki, jednostkę w jakiej pracuje stanowisko oraz informacje związane z pracą stanowiska CNC 8
Rysunek 7. Dolny pasek statusu programu cncgraf 3.3 Układ współrzędnych Rysunek 8. Układ współrzędnych obowiązujący w cncgraf Układ współrzędnych stanowiska CNC odpowiada klasycznemu modelowi kartezjańskiemu. Punkt wyjścia dla osi X, Y, Z znajduje się w lewym dolnym rogu. Po wykonaniu tzw. Jazdy referencyjnej, liczniki współrzędnych absolutnych przyjmują wartość 0 (zero). Wartość licznika osi Z zmniejsza się podczas ruchu w dół. 9
4. Programowanie pracy urządzenia Zasadniczą częścią programu sterującego są bloki programujące ruch narzędzia. Aby w pełni opisać ten ruch wymagane są następujące dane (Rys. 9): - Punkt początkowy ruchu (1), - Punkt kocowy ruchu (2), - Prędkość ruchu, - Tor ruchu. Rysunek 9. Programowanie ruch ramienia Idea sterowania numerycznego polega na programowaniu ruchu po torze ciągłym w taki sposób, że punkt końcowy pierwszego ruchu jest jednoczenie punktem początkowym kolejnego ruchu. Prędkość ruchu jest uzależniona od zastosowanej funkcji posuwu. Tor ruchu czyli interpolacja jest to linia po jakiej porusza się ramię stanowiska. Program sterujący jest to ciąg instrukcji kodujących ruchy narzędzia, zapisywany w dowolnym edytorze tekstu. Każdą instrukcje należy zapisywać w oddzielnej linii. Specjalną funkcje pełni pierwsza i ostatnia linia (blok) programu sterującego. Pierwsza linia zawiera nagłówek programu i jest zapisywana w następującej formie: %_NAZWA_PROGRAMU Ostatni blok zawiera znak końca programu: M30 Najkrótszy możliwy program sterujący ma następują formę: %_NAZWA_PROGRAMU M30 Funkcje parametryczne składają się z: nazwy_funkcji i parametru_funkcji. Funkcja bezparametrczna składa się tylko z nazwy_funkcji. 10
W programie sterującym można dodawać komentarze użytkownika. Komentarz musi być poprzedzony znakiem ; (średnik). W komentarzu mogą znajdować się dowolne znaki w tym polskie znaki diakrytyczne. Plik programu sterującego musi mieć rozszerzenie *.nc do napisania może posłużyć dowolny edytor tekstu. CncGraF posiada wbudowany edytor tekstu, uruchamiany z zakładki Widok > Edytor tekstu w MENU GŁÓWNYM lub za pomocą ikony w górnym pasku narzędziowym. Wbudowany edytor tekstu posiada funkcje podpowiedzi, wywoływaną przez użycie skrótu klawiszowego Ctrl+Spacja. CncGraF umożliwia podgląd pisanego programu sterującego. Aby uzyskać podgląd należy zapisać do pliku stworzony już program sterujący. Zakładka Plik > Zapisz jako w oknie wbudowanego edytora tekstu. 4.1 Funkcje bezparametryczne Funkcje bezparametryczne są to funkcje składające się tylko z nazyw_funkcji ich wywołanie powoduje np. uruchomienia narzędzia, zmianę układu współrzędnych itp. Działanie tych funkcji trawa do wyłączenia danej funkcji. Funkcje bezparametryczne: G70 włączenie wymiarowania w calach G71 włączenie wymiarowania w milimetrach G90 włącznie miary absolutnej; miara absolutna definiuje układ współrzędny względem początku układu współrzędnych urządzenia (lewy dolny róg), wszystkie parametry posuwu są definiowane względem punktu zerowego urządzenia. Jest to ustawienie domyślne. G91 włączenie miary relatywnej (przyrostowej), początkiem układu jest obecne położenie ramienia obrabiarki, zaprogramowanie posuwu ma w tym przypadku charakter wektorowy G92 definicja podprogramu M03 włączenie narzędzia M05 wyłączenie narzędzia M30 koniec programu 11
4.2 Funkcje parametryczne Funkcje parametryczne są to funkcje które do działania potrzebują podania parametru np. wektora o jaki ma przesunąć się ramię urządzenia. Funkcje parametryczne G00 - posuw szybki (Interpolacja punktowa) G01 - posuw roboczy (Interpolacja liniowa) G02/G03 - interpolacja kołowa G02/G03 G04 - przerwa Pozostałe funkcje standardu DIN 66025 są nieobsługiwane przez omawiane stanowisko CNC. 4.2.1 Posuw szybki (Interpolacja punktowa) G00 Posuw szybki, jest to funkcja służąca do przemieszczania ramienia do zaprogramowanego punktu końcowego z maksymalna prędkością w osiach X Y Z. Skutkiem ruchu szybkiego jest zwiększona tolerancja dokładności pozycjonowania w punkcie docelowym. Interpolacja punktowa jest przeznaczona wyłącznie do ruchów ustawczych ramienia. Nie należy stosować tej funkcji do obróbki. G00 X# Y# Z# Np.: G00 X20 Y40 Z-77 Powyżej podany jest sposób użycia funkcji gdzie: G00 wywołanie funkcji posuw szybki X, Y, Z osie w których jest programowany ruch # wartość podana w postaci liczbowej określająca ruchu ramienia w danej osi W przypadku nie wykonywania ruch w określonej osi można pominąć daną oś. Nazwa osi oraz wartość posuwu zapisywana jest jednym ciągiem (bez spacji). Programowanie w mierze absolutnej (domyślnej; G90) powoduje przemieszczenie się do konkretnego punkt X, Y, Z względem punktu zerowego maszyny. Programowanie w mierze relatywnej (G91) powoduje przemieszczenie ramienia o zadany wektor X Y Z (punktem odniesienia jest aktualna pozycja narzędzia) 12
4.2.2 Posuw roboczy (Interpolacja liniowa) G01 Posuw roboczy należy do najprostszych, a zarazem najczęściej wykorzystywanych ruchów roboczych. Tor ruchu narzędzia przebiega po linii prostej pomiędzy punktem początkowym i kocowym. Wymaga zaprogramowania parametrów punktu końcowego analogicznie jak w posuwie szybkim oraz prędkości posuwu ramienia parametr S wyrażanych w mm/min, ruch roboczy związany jest również z większą dokładnością pozycjonowania w punkcie końcowym. G01 X# Y# Z# F# np.g01 X30 Y30 S60 gdzie: G01 wywołanie funkcji Posuw roboczy X, Y, Z osie w których jest programowany ruch F parametr definiujący szybkość posuwu ramienia w mm/min # wartość podana w postaci liczbowej Przykładowy program wykorzystujący interpolacje liniowe Napisać program sterujący który wytnie w foli, kształt przedstawiony na rys.8. Punkt W, jest punktem zerowym urządzenia (X=0; Y=0; Z=0) Ruch należy rozpocząć od punktu (0,0) w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. 13
Rysunek 10. Szkic przedmiotu do przykładu z interpolacją liniową Rozwiązanie: Symbole N# (np. N5, N10) na początku każdej linii oznaczają numer linii. Ich używanie nie jest konieczne, jednakże ułatwiają czytanie programu. %Pierwszy_program_Interpolacja ; nazwa programu N5 G71 G90 ; włączenie wymiarowania w mm, ; włączenie miary absolutnej N10 G00 X0 Y0 Z-77 ; opuszczenie ramienia Z-77 N15 M3 ; włączenie narzędzia N20 G1 X125 F60 ; wycięcie odcinka od A do B ; z prędkością 60mm/min 14
N25 G1 Y50 F60 N30 G1 X60 F60 N35 G1 Y80 F60 N40 G1 X100 F60 N45 G1 Y105 F60 N50 G1 X85 Y120 F60 N55 G1 X25 F60 N60 G1 Y84 F60 N65 G1 X0 F60 N70 G1 Y0 F60 N75 M5 N80 G00 Z0 N85 M30 ; wycięcie odcinka od B do C ; wycięcie odcinka od C do D ; wycięcie odcinka od D do E ; wycięcie odcinka od E do F ; wycięcie odcinka od F do G ; wycięcie odcinka od G do H ; wycięcie odcinka od H do I ; wycięcie odcinka od I do J ; wycięcie odcinka od J do K ; wycięcie odcinka od K do A ; wyłączenie narzędzia ; podniesienie ramienia ; znak końca programu 4.2.3 Interpolacja kołowa G02/G03 Ruch po łuku okręgu, jest bardziej złożony niż miało to miejsce w przypadku interpolacji liniowej. Wynika to z faktu, iż okrąg nie może być jednoznacznie zdefiniowany przez podanie dwóch punktów. W standardzie DIN 66025 istnieją dwie funkcje służące do wykonywania interpolacji kołowej: G02 interpolacja kołowa w kierunku zgodnym z obrotem wskazówek zegara, G03 interpolacja kołowa w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Składnia obu funkcji jest identyczna. G02 X# Y# Z# I# J# K# F# gdzie: X, Y, Z parametry końca łuku, w przypadku okręgu koniec łuku jest jego początkiem. Podczas wycinania okręgu, przy zastosowaniu miary relatywnej (przyrostowej, G91) parametry te przyjmują wartość zero, mona je pominąć. I, J, K parametry interpolacji kołowej, określające punkt w którym znajduje się środek wycinanego okręgu (łuku). Parametry te definiują odległości środka okręgu w 15
poszczególnych osiach: I odpowiada osi X, J odpowiada osi Y, K odpowiada osi Z. W mierze absolutnej jest to odległość środka okręgu od początku układu współrzędnych. W mierze relatywnej odpowiada to wektorowi w jakimi znajduje się środek okręgu (łuku) od obecnego położenia narzędzia. Stosując te funkcje należy najpierw ustawić ramię urządzenia w punkcie początkowym wycinanego łuku, następnie należy określić kierunek interpolacji poprzez wybór funkcji G02 lub G03. Kolejnym krokiem jest ustalenie punktu końcowego wycinanego łuku (okręgu) i wyznaczenie punktu środka okręgu. Przykładowy program wykorzystujący interpolacje kołową Napisz program sterujący, który wytnie w foli kształt przedstawiony na rys.10 Punkt W będący środkiem okręgu znajduje się w punkcie X=40 Y=50 Rys.9. Szkic przedmiotu do przykładu z interpolacją kołową 16
Rozwiązanie: % Program_drugi_interpolacja_kolowa ;nazwa programu N5 G71 G90 ; włączenie wymiarowania w mm; ; włączenie miary absolutnej N10 G00 Z-77 ; opuszczenie ramienia Z-77 N15 G00 X220 Y70 ; szybkie przesunięcie ramienia do 1 N20 M3 ; włączenie narzędzia N25 G02 Y30 I220 J50 F60 ; wycięcie półokręgu w kierunku ruchu ; wskazówek zegara od 1 do 2 N30 G91 ; włączenie miary relatywnej (wektorowej) N35 G01 x-107.58 F60 ; wycięcie odcinka od 2 do 3 N40 G90 ; włączenie miary absolutnej N45 G02 Y70 I90 J50 F60 ; wycięcie łuku od 3 do 4 zgodnie z kierunkiem ; ruchu wskazówek N50 G01 X220 F60 ; wycięcie odcinka od 4 do 1 N55 M5 ; wyłączenie narzędzia N60 G00 X60 Y50 F60 ; szybkie przesunięcie ramienia do punktu 5 N65 M3 ; włączenie narzędzia N70 G03 I40 J50 F60 ; wycięcie okręgu o środku w punkcie x=40, y=50 ; w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek ; zegara N75 M5 ; wyłączenie narzędzia N80 G00 Z0 ; podniesienie ramienia do pozycji początkowej N85 G00 X0 Y0 ; przesunięcie ramienia do pozycji zerowej N90 M30 ; znak końca programu 4.2.4 Przerwa G04 Funkcja G04 powoduje zatrzymanie ramienia urządzenia przez określony czas. Funkcja ta nie powoduje wyłączenia lasera. Ma zastosowanie w celu dłuższego wypalania jednego punktu lub ogrzewania jakiegoś elementu przez określony czas. Funkcja przerwy posiada parametr H określający czas trwania przerwy w sekundach. Np. G04 H3 postój ramienia w punkcie przez 3 sekundy 17
5. Wycinanie foli przy użyciu modułu laserowego Aby poprawnie wyciąć folię przy użyciu modułu laserowego 25mW należy bardzo dokładnie przykleić folię do stolika wzdłuż całego obwodu folii Parametry wycinania folii: - napięcie zasilania lasera: 3,3V - wysokość lasera w osi Z nad folią: -77 ==> Z-77 - szybkość poruszania lasera (parametr F) podczas wycinania: 60mm/min > F60 Literatura [1] cncgraf V4.x für Windows Benutzerhandbuch plik pomocy do programu cncgrafv4.x (wersja niemiecka) http://www.boenigk-electronics.com [2] W. Grzesik, P. Niesłony, M. Bartoszuk, Programowanie obrabiarek NC/CNC, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne Warszawa 2006 [3] Grzegorz Nikiel Programowanie obrabiarek CNC na przykładzie układu sterowania Sinumerik 810D/840D; Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji, Bielsko-Biała 2004 [4] http://www.boenigk-electronics.com strona domowa producenta oprogramowania cncgraf [5] http://www.pyffel.com.pl/ strona domowa producenta urządzenia CNC [6] http://www.cnc.info.pl/ polskie forum internetowe poświęcone tematyce CNC 18
Załącznik nr 2. Rysunki wykonawcze elementów automatycznego stanowiska. Spis rysunków: Uchwyt do montażu optyki diody laserowej Dolna część stolika podciśnieniowego Górna część stolika podciśnieniowego