Mgr inŝ. Janusz Szuba Materiały stanowiące załączniki do programu nauczania zgodnych z obowiązującymi przepisami w Centrum Kształcenia Praktycznego nr 1 w Gdańsku w ramach realizacji zadań Statutowych placówki: 1. przygotowanie uczniów do egzaminów kwalifikacyjnych, 2. realizacja kursów w ramach dokształcania i doskonalenia zawodowego dorosłych.
Wprowadzenie do programowania NC Nazwa programu budowa bloku NC KaŜdy program na obrabiarkę sterowaną numerycznie musi być prawidłowo nazwany. Składnia nazwy programu uzaleŝniona jest od rodzaju sterowania obrabiarki. I tak np. dla sterownika Sinumerik nazwa programu składa się z symbolu % i cyfry, dla Fanuca z litery O i cyfry. W programie MTS program moŝna zapisać pod dowolną nazwą, ale przesył programu na obrabiarkę realizowany jest pod nazwą odpowiadającą sterowaniu obrabiarki. Obróbka półwyrobu na obrabiarkach posiadających sterowanie NC odbywa się w cyklu automatycznym. Warunkiem prawidłowej pracy obrabiarki jest prawidłowo napisany program NC, w języku zrozumiałym przez sterowanie i opisującym poszczególne fazy obróbki. KaŜdy program NC składa się z wielu bloków, w których znajdują się funkcje wykonawcze. Bloki numerowane są na bieŝąco w sposób rosnący. Numer bloku umieszczony jest na jego początku oraz składa się z adresu N i liczby. KaŜdy blok programu zawiera wiele słów. Słowo składa się z adresu (litera) i wartości albo kodu (liczba) Przykład N0005 G01 X60 M04 Numer bloku słowo słowo słowo Liczba występująca w słowie moŝe mieć znaczenie kodu, lub znaczenie wartości. Na przykład w słowie G01, 01 jest kodem przy adresie G, natomiast w słowie X60, 60 jest konkretną wartością liczbową. Wszystkie funkcje stosowane w programie NC podzielone zostały na: funkcje przygotowawcze G funkcje technologiczne S, F funkcje maszynowe (pomocnicze) M funkcje narzędziowe T, D
Numer bloku N Adres N (ang. block Number) jest jedynym słowem, który ma stałe miejsce w bloku zawsze musi być pierwszym adresem w bloku. Numer bloku nie wywołuje Ŝadnej czynności obrabiarki, jest tylko pewną etykietą (opisem) bloku, w którym się znajduje, dlatego we większości układów sterowania nie jest obowiązkowy. Mimo to jest zalecane stosowanie numerowania bloków. Jest to podyktowane kilkoma okolicznościami: 1. Podczas edycji obszernych programów numer bloku informuje operatora/programistę czy jest na początku, końcu czy w środku programu. 2. Numer bloku pozwala szybko wyszukać ten blok w edytorze programów. 3. Przy wystąpieniu błędu na ogół układ sterowania podaje równieŝ numer bloku, w którym ten błąd wystąpił szybsza diagnostyka błędów. 4. Istnieje funkcja rozpoczynania programu nie od początku, ale od wyszukanego w programie elementu, najczęściej jest nim właśnie numer bloku. 5. MoŜliwe jest wpływanie na wykonanie bloku przez uczynienie go blokiem warunkowym, tzn. poprzez poprzedzenie adresu N znakiem /. Blok warunkowy jest wykonywany, jeŝeli z poziomu pulpitu układu sterowania jest nieaktywna funkcja SKIP BLOCK. JeŜeli funkcja ta jest aktywna blok warunkowy nie jest wykonywany. Daje to prostą metodę na realizację programu wielowariantowego. Numerowanie bloków moŝe odbywać się na dowolnych, określonych przez programistę zasadach. Jednak najczęściej numeruje się bloki rosnąco, co określoną wartość, np. co 5 czy 10. Zawsze istnieje moŝliwość przenumerowania bloków programu, o ile dodano lub usunięto z programu jakieś bloki, co zakłóciło istniejącą numerację. Przykład programu z numerami bloków: N05 G54 G71 /N10 T1 D1 blok warunkowy N15 X90 Y20
Funkcje przygotowawcze G Adres G (ang. Preparatory function) to jeden z najwaŝniejszych adresów. ChociaŜ funkcje przygotowawcze nie wywołują Ŝadnych czynności obrabiarki to ich zadaniem jest interpretowanie znaczenia innych adresów. Np. sam zapis X10, odnoszący się do współrzędnej w osi X nie jest jednoznaczny, nie wiadomo dokładnie co powinien spowodować. Wynika to dopiero z uŝytych funkcji przygotowawczych. Wśród funkcji przygotowawczych są równieŝ takie, które mają inny adres niŝ G. Funkcje przygotowawcze mają specyficzne działanie i dlatego teŝ specyficzna jest ich organizacja. Ogólnie adresy uŝywane w układzie sterowania (w tym funkcje przygotowawcze) dzielą się na dwie grupy: 1. Adresy modalne (globalne), obowiązujące w programie aŝ do ich odwołania są aktywne w bloku nawet jeŝeli w tym bloku nie są wywoływane. 2. Adresy niemodalne (lokalne), obowiązujące tylko dla bloku w którym zostały wywołane, lub adresu z którym występują nie ma konieczności ich odwoływania. Funkcje przygotowawcze (zarówno modalne jak i niemodalne) zostały podzielone na grupy funkcji o zbliŝonym działaniu, przy czym dla funkcji modalnych obowiązują następujące zasady: 1. Tylko jedna funkcja z grupy moŝe być aktywna. 2. Wywołanie jednej funkcji z grupy automatycznie odwołuje działanie dotychczas aktywnej funkcji. 3. W jednym bloku moŝliwe jest wywołanie tylko jednej funkcji danej grupy w jednym bloku moŝna co najwyŝej uŝyć tylu funkcji G, ile jest grup funkcji przygotowawczych. 4. Zawsze jest aktywna jakaś funkcja danej grupy w układzie sterowania producent obrabiarki wstępnie aktywuje domyślne funkcje z kaŝdej grupy funkcji modalnych. Nie jest zatem konieczne przywoływanie w programie domyślnej funkcji danej grupy jest ona juŝ aktywna w momencie rozpoczęcia działania programu. Omawiane w dalszych rozdziałach funkcje przygotowawcze będą zawsze w jednej grupie, przy czym zostanie wskazana funkcja domyślna (za pomocą *). Nie jest to zawsze spełnione, naleŝy zawsze na układzie sterowania sprawdzić listę aktywnych funkcji przygotowawczych.
5.3.1. Wykaz funkcji przygotowawczych G Toczenie i frezowanie G00 Sterowanie punktowe ruchem szybkim G01 Interpolacja prostoliniowa z posuwem roboczym G02 Interpolacja kołowa zgodna z ruchem wskazówek zegara G03 Interpolacja kołowa przeciwna do ruchu wskazówek zegara G04 Czasowy postój (zwłoka czasowa) G09 Zwolnienie G22 Wywołanie podprogramu G23 Powtórzenie części programu G24 Bezwarunkowa funkcja skoku G25 Odjazd do punktu wyjściowego obrabiarki (punkt referencyjny) G26 Odjazd do punktu wymiany narzędzia G40 Odwołanie kompensacji narzędzia G41 Kompensacja promienia narzędzia na lewo od konturu G42 Kompensacja promienia narzędzia na prawo od konturu G53 Anulowanie przyrostowego przesunięcia punktu zerowego G54, G55, G56,G57 Ustalenie punktu zerowego przedmiotu obrabianego w układzie absolutnym G59 Przyrostowe programowe przesunięcie punktu zerowego przedmiotu obrabianego G90 Wymiarowanie absolutne G91 Wymiarowanie przyrostowe Toczenie G31 Cykl gwintowania G33 Nacinanie gwintu (Gwint specjalny) G36 Ograniczenie drogi jałowej przesuwu dla G83 G57 Naddatek na obróbkę wykańczającą dla cykli: G81 - G83 G75 Cykl toczenia wzdłuŝnego zgrubnego G76 Cykl toczenia poprzecznego G78 Cykl podcięcia wg. DIN 76 G79 Cykl podtaczania (toczenie rowka) G80 Wywołanie cyklu G81 Cykl toczenia wzdłuŝnego zgrubnego dowolnego konturu G82 Cykl toczenia poprzecznego zgrubnego dowolnego konturu G83 Cykl wielokrotny G84 Cykl głębokiego wiercenia G85 Cykl podcięcia wg. DIN 509 G86 Cykl toczenia rowka G87 Cykl obróbki matryc G88 Cykl promienia, fazy
G89 G92 G94/G95 G95 G96 G97 Toczenie Cykl toczenia zgrubnego konturu stoŝkowego Ograniczenie prędkości obrotowej mm Ustawienie jednostki posuwu, min mm Ustawienie jednostki posuwu obr m Stała prędkość skrawania min obr Stała prędkość obrotowa min Funkcje technologiczne S, F Podstawowe znaczenie adresu S (ang. Speed) odnosi się do programowania prędkości głównego ruchu skrawania, którego zadaniem jest umoŝliwienie skrawania. Nie ma on natomiast Ŝadnego wpływu na tor ruchu narzędzia i nie jest wymagany przy jego programowaniu. Domyślny sposób określania prędkości odbywa się przez zadanie liczby obrotów wrzeciona głównego (narzędziowego lub przedmiotowego) w jednostce czasu [obr/min]. Inne sposoby programowania tej prędkości wymagają stosowania funkcji przygotowawczych, co omówiono w następnych rozdziałach. Dotyczy to równieŝ drugiego znaczenia adresu S programowanie postoju czasowego. Drugi z adresów technologicznych F (ang. Feed) w swoim podstawowym znaczeniu odnosi się do programowania prędkości posuwu. Posuw w znaczący sposób związany jest z kształtowaniem przedmiotu obrabianego i jest w związku z tym wymagany przy programowaniu toru narzędzia. W zaleŝności od rodzaju obrabiarki posuw jest programowany w [mm/obr] tokarka lub [mm/min] frezarka. Inne sposoby wyraŝania posuwu (oraz programowanie postoju czasowego), podobnie jak prędkość skrawania wymagają stosowania odpowiednich funkcji przygotowawczych.. Funkcje pomocnicze (maszynowe) M Funkcje pomocnicze M (ang. Miscellaneous function) czasami nazywane funkcjami maszynowymi, w starszych układach sterowania były przeznaczone do bezpośredniej obsługi urządzeń obrabiarki najczęściej do sterowania osi dyskretnych. Część z tych funkcji jest standardowa, większość jednak (w połączeniu takŝe z adresem H) słuŝy do obsługi specyficznych dla danej obrabiarki urządzeń. Stąd dokładnego ich opisu naleŝy poszukiwać w dokumentacji techniczno-ruchowej danej obrabiarki. Istnieje ograniczenie liczby funkcji pomocniczych w jednym bloku.
Do najczęściej stosowanych standardowych funkcji maszynowych naleŝą: M0 bezwarunkowe zatrzymanie wykonania programu; M1 warunkowe zatrzymanie wykonania programu. Zatrzymanie wykonania programu oznacza, Ŝe następuje wyłączenie posuwu i obrotów wrzeciona, po czym moŝliwa jest ingerencja operatora w przestrzeń roboczą obrabiarki (np. w celu wykonania pomiarów). Ponowne uruchomienie programu powoduje wykonywanie bloków po bloku z funkcją zatrzymania. RóŜnica pomiędzy zatrzymaniem warunkowym a bezwarunkowym polega na tym, iŝ dla bezwarunkowego zatrzymanie wykonania programu jest respektowane zawsze, natomiast dla warunkowego jest zaleŝne od dodatkowej funkcji sterującej (OptM1), ustawianej z pulpitu operatorskiego. M2 zakończenie wykonywania programu głównego; M17 zakończenie wykonywania podprogramu; M30 zakończenie wykonywania programu głównego. Funkcje M2 lub M30 (o identycznym działaniu) powodują, Ŝe zostaje zakończona analiza i wykonywanie bloków programu głównego, nawet jeŝeli po bloku z tymi funkcjami są jeszcze jakieś bloki w programie sterującym. Na ogół jednak funkcje te znajdują się w ostatnim bloku programu. Podobne działanie ma funkcja M17. M3 włączenie prawych obrotów wrzeciona; M4 włączenie lewych obrotów wrzeciona; M5 wyłączenie obrotów wrzeciona. Przed zaprogramowaniem włączenia obrotów naleŝy zadać wartość prędkości obrotowej (patrz adres S). Prawe obroty wrzeciona oznaczają, iŝ patrząc w kierunku dodatnim osi Z (od tyłu wrzeciennika) wrzeciono obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara (stąd często na pulpicie operatorskim ten kierunek obrotów jest oznaczony jako CW, (ang. ClockWise). Dla obrotów lewych jest odwrotny kierunek (oznaczenie na pulpicie CCW, (ang. CounterClockWise). Konieczność włączenia lewych bądź prawych obrotów wynika z usytuowania narzędzia względem przedmiotu obrabianego i rodzaju tego narzędzia. M6 wymiana narzędzia. Efektem działania tej funkcji jest pobranie narzędzia z magazynu narzędziowego i zamocowanie go w gnieździe narzędziowym, w którym znajduje się podczas obróbki tym narzędziem (patrz opis funkcji T). Jednocześnie narzędzie dotychczas tam się znajdujące zostaje przeniesione do magazynu narzędziowego (sterowanie zmieniaczem narzędzi). Czasami procedura wymiany narzędzi jest zapisana w postaci podprogramu (opis w dokumentacji techniczno-ruchowej). M8 włączenie pompki chłodziwa; M9 wyłączenie pompki chłodziwa.
Funkcje narzędziowe T, D Adres T (ang. Tool) wywołuje zmianę połoŝenia magazynu narzędziowego. Zadanie konkretnej wartości (która musi być typu naturalnego) powoduje ustawienie się magazynu narzędziowego w ten sposób, Ŝe na jego aktywnej pozycji znajdzie się narzędzie kodowane poprzez zadany numer. Rozumienie aktywnej pozycji zaleŝy od sposobu realizacji przechowywania narzędzi i ich uczestnictwa w obróbce. W obrabiarkach typu tokarka magazyn narzędziowy (np. w postaci obrotowej tarczy narzędziowej) jednocześnie pełni rolę imaka narzędziowego dla narzędzia w trakcie obróbki, co oznacza, Ŝe po przywołaniu adresu T narzędzie o podanym numerze jest gotowe do obróbki. We frezarkach narzędzia na ogół są przechowywane w magazynie typu łańcuchowego, tarczowego itp. a przed obróbką za pomocą dodatkowego urządzenia (nazywanego zmieniaczem) przenoszone do wrzeciona narzędziowego. Dla ułatwienia rozróŝniania narzędzi przez układ sterowania często wyposaŝa się je w specjalne wkładki identyfikacyjne (Rys. 2.6.1), w których przechowywane są informacje o numerze narzędzia, jego parametrach, czasie pracy itp. Po przywołaniu adresu T narzędzie o podanym numerze jest gotowe do wymiany (jednak nadal znajduje się w magazynie). Do wywołania zmiany narzędzia słuŝą inne funkcje, moŝe to być naleŝące do grupy funkcji pomocniczych słowo M6. Wkładki identyfikacyjne dla narzędzi skrawających (f. Sandvik Coromant)
Spis literatury: 1. M. Bednarek: Obrabiarki sterowane numerycznie. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1985 2. M. Feld: Projektowanie i automatyzacja procesów technologicznych części maszyn. Wydawnictwo Naukowo Techniczne Warszawa 1994. 3. Z. Weiss, R. Konieczny, M. Rojek, D Stępniak: Projektowanie technologii maszyn w systemach CAD/CAM. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej Poznań 1996.