Книга „Програмиране и настройване на металорежещи машини с ЦПУ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анотация

Разгледани са основните понятия в програмирането- структура на управляващата програма и изречението, структура, предназначение и използване на командите, фиксираните цикли и подпрограмите, коригирането и компенсирането на размерите на инструмента. Показани са интерполации, използвани при обработване на различни по сложност повърхнини. Направен е преглед на различните методи за изготвяне на управляващи програми. Отразена е спецификата при програмирането на обработващите центри и струговите машини с ЦПУ.

Развити са общите въпроси на настройването, работата с пулта за управление, действията с управляващата програма, измерването върху машината. Конкретизирани са въпросите на настройването на обработващите центри и струговите машини с ЦПУ, настройването на основната машинна и работните координатни системи, измерването на инструментите, заготовките и детайлите.

Във второто издание е допълнен списъкът на методите за програмиране, разгледани са по-подробно и с по-богат илюстративен материал въпросите за обработване на контури и настройване на режещите инструменти.

Учебникът е предназначен за професионални бакалаври и бакалаври от машиностроителни и машиннотехнологични специалности. Може да бъде полезен на технолози-програмисти и оператори на металорежещи машини с ЦПУ.

Общият брой на илюстрациите е 133, от които 118 са авторски и 15- сканирани.

Съдържа 190 страници.

Учебникът е издаден със собствени средства на автора.

 

 

ПРЕДГОВОР

 

Учебникът дава основни сведения за програмирането и настройването на най-често използваните металорежещи машини с ЦПУ- обработващите центри и струговите машини.

За успешното усвояване на материала читателят трябва да има добри познания по технология на машиностроенето и метрология, да е запознат предварително с устройството, работата, техническите характеристики и технологичните възможности на металорежещите машини с ЦПУ и използваните режещи инструменти и приспособления. В отделните глави е дадена кратка насочваща информация по някои от тези въпроси.

Голямото компоновъчно и конструктивно многообразие на металорежещите машини с ЦПУ и широката гама от системи за ЦПУ, предлагани на световния пазар, не позволяват на учебник с ограничен обем да бъде пълно и универсално помагало. Например, тук струговите машини с ЦПУ са представени чрез хоризонталната едновретенна машина с една револверна глава. Извън обсега остават струговите центри, машините с противовретено, новото поколение вертикални стругови машини с права, обратна и хибридна компоновка и т.н. Затова ползващият тази книга следва да допълва знанията си от ръководствата за експлоатация и програмиране на интересуващата го машина.

Предлаганите теми са базирани върху технологията за рязане с конвенционални режими и с използване на мажещо-охлаждаща течност. За случаите на високоскоростна, суха, квазисуха и твърда обработка следва да се ползват допълнителни източници.

Основният акцент при програмирането е поставен върху генерирането на управляващи програми чрез използване на ISO-код. За по-задълбочено изучаване на останалите методи трябва да се работи със специализирана литература; някои от препоръчителните заглавия са посочени в библиографията на книгата.

Главен източник на информация по разглежданата проблематика са фирмените материали на световни производители като Fanuc (GEFanuc), Heidenhain, Sandvik Coromant. Това е направено и с оглед на ориентацията на учебника към българската аудитория, тъй като продукцията на тези фирми е широко използвана у нас.

Част І “Програмиране”. В гл.1 са разгледани основните понятия в програмирането- структура на управляващата програма и изречението, структура, предназначение и използване на командите, фиксираните цикли и подпрограмите, коригирането и компенсирането на размерите на инструмента. Направен е преглед на различните методи за изготвяне на управляващи програми. В гл. 2 и 3 е отразена спецификата на програмирането на обработващите центри и струговите машини с ЦПУ.

Част ІІ “Настройване”. В гл. 4 са развити общите въпроси на настройването, работата с пулта за управление, действията с управляващата програма, измерването върху машината. В гл.5 и гл.6 са конкретизирани въпросите на настройването на обработващите центри и струговите машини с ЦПУ, измерването на инструментите, заготовките и готовите детайли.

За по-лесното и трайно възприемане на материала са използвани множество илюстрации и практически примери.

Изложението е обогатено с ценните професионални препоръки в рецензията на доц. д-р инж. Гено Хаджикосев, на когото изказвам своята благодарност.

           

София, юли 2008 г.                                                             Авторът

 

 

 

СЪДЪРЖАНИЕ

 

Предговор..............................................................................................3

Използвани съкращения...................................................................... 8

 

ЧАСТ ПЪРВА. ПРОГРАМИРАНЕ.

 

Глава 1: ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ ПРИ ПРОГРАМИРАНЕТО.................... 11

            1.1.Управляваща програма, програмиране и език на програмиране..............................................................................................

            1.2. Структура на управляващата програма и изречението......

                1.2.1. Структура на управляващата програма..............................

                1.2.2. Структура на изречението.....................................................

            1.3. Команди........................................................................................

                1.3.1. Структура на командата........................................................

                1.3.2. Резидентни и модални команди...........................................

                1.3.3. Спомагателни команди (М-команди)....................................

                1.3.4. Подготвителни команди (G-команди)....................................

                1.3.5. Команда за честотата на въртене на вретеното

     (S-команда)............................................................................

                1.3.6. Команда за скоростта на подавателното движение

                        (F-команда).

                1.3.7. Параметри.

1.4. Програмиране на подавателни движения и установъчни

       движения...................................................................................

    1.4.1. Общи положения при програмирането на подавателни

              и установъчни движения.......................................................

                        1.4.1.1. Координатни системи....................................................

                        1.4.1.2. принцип на програмиране на движението....................

                        1.4.1.3. Линейна интерполация..................................................

                        1.4.1.4. Кръгова интерполация..................................................

                        1.4.1.5. Хеликоидална интерполация........................................

                        1.4.1.6. Установъчно движение...................................................

                        1.4.1.7. Програмиране на движения с размер, зададен

                                с допуск.........................................................................

                        1.4.1.8. Апроксимиране на сложни траектории........................

                        1.4.1.9. Сплайнова интерполация..........................................

                        1.4.1.10. NURBS-интерполация................................................

                        1.4.1.11. Наноинтерполация...................................................

                        1.4.1.12. Трохоидална интерполация.......................................

                1.4.2. Изпращане в опорна точка...................................................

                1.4.3. Командна структура за повторение (“зацикляне”)

                        на управляващата програма.............................................

            1.5. Подпрограми............................................................................

            1.6. Фиксирани цикли.......................................................................

            1.7. Макропрограми (макроси).........................................................

            1.8. Принцип на независимост на управляващата програма от

                размерите на инструмента.........................................................

            1.9. Методи за програмиране..............................................................

                1.9.1. Ръчно програмиране..............................................................

                        1.9.1.1. Същност на ръчното програмиране. ...........................

                        1.9.1.2. Рационални области на приложение на ръчното

                                програмиране................................................................

                1.9.2. Програмиране в цеха...........................................................

                        1.9.2.1. Същност на програмирането в цеха.............................

                        1.9.2.2. Етапи на програмирането.............................................

                        1.9.2.3. Програмиране върху системата за ЦПУ с използване

                                на фиксирани цикли....................................................

                        1.9.2.4. Графично програмиране върху системата за ЦПУ...

                        1.9.2.5. Параметрично програмиране върху системата за

                                ЦПУ................................................................................

                        1.9.2.6. Смесено програмиране върху системата за ЦПУ.....

                        1.9.2.7. Рационални области на приложение на

                                програмирането в цеха.................................................

             1.9.3. Програмиране в CAM-системи и CAD/CAM-системи........

                        1.9.3.1. Същност на програмирането в САМ-системи..........

                        1.9.3.2. Постпроцесори.............................................................

                        1.9.3.3. Графично програмиране върху персонален

    компютър........................................................................

                        1.9.3.4. Геометрично програмиране върху програматор.......

                        1.9.3.5. Програмиране в CAD/CAM-системи...........................

                        1.9.3.6. Рационални области на приложение на програмира-

                                нето в CAM-системи и CAD/CAM-системи.............

                1.9.4. Програмиране по изработване на първи детайл..........

                1.9.5. Програмиране чрез сканиране на детайла....................

           

Глава 2: ПРОГРАМИРАНЕ НА ОБРАБОТВАЩИ ЦЕНТРИ.

            2.1. Основни сведения за обработващите центри..................

                2.1.1. Вертикални обработващи центри.....................................

                2.1.2. Хоризонтални обработващи центри................................

            2.2. Работни координатни системи...............................................

            2.3. Програмиране на работни подавателни и установъчни

                 движения....................................................................................

            2.4. Програмиране на автоматична смяна на инструментите...

                2.4.1. Програмиране при системи без автооператор.....................

                2.4.2. Програмиране при  системи с автооператор......................

            2.5. Въвеждане на размерите на инструмента............................

                2.5.1. Корекция на дължината на инструмента............................

                2.5.2. Компенсиране на радиуса на инструмента.......................

            2.6. Обработване на отвори............................................................

    2.6.1. Схеми на обработването на отвори....................................

                        2.6.1.1. Обобщена схема на фиксиран цикъл за обработване

                                на отвор.......................................................................

                        2.6.1.2. Задаващо изречение на фиксиран цикъл по

                                обобщената схема........................................................

    2.6.2. Пробивни цикли...................................................................

                        2.6.2.1. Цикъл за обикновено пробиване (G81)........................

                        2.6.2.2. Цикъл за пробиване с пауза преди извеждането на

                                интрумента (G82).............................................................

                        2.6.2.3. Цикъл за дълбоко пробиване с пълно извеждане на

                                инструмента след всеки работен ход (G83)...................

2.6.2.4. Цикъл за дълбоко пробиване с отдръпване на

              инструмента след всеки работен ход (G73)..................

    2.6.3. Нарязване на резба.................................................................

                        2.6.3.1. Нарязване на резба с метчик (G84, G74)......................

                        2.6.3.2. Нарязване на резба резбонарезна фреза......................

                2.6.4. Цикли за разстъргване...........................................................

                        2.6.4.1. Цикъл за обикновено разстъргване (G85)....................

                        2.6.4.2. Цикъл за разстъргване с ориентирано спиране на

                                въртенето на инструмента в

    дъното на отвора (G86)..................................................

                        2.6.4.3. Цикъл за фино разстъргване с ориентирано спиране и

                                отместване на инструмента в дъното на

    отвора (G76)...................................................................

                        2.6.4.4. Цикъл за разстъргване с пауза в дъното на отвора

                                (G89)...............................................................................

    2.6.5. Многоинструментно обработване на група отвори............

            2.7. Обработване на контури............................................................

    2.7.1. Фрезоване на открити равнини..............................................

    2.7.2. Фрезоване на джобове..........................................................

    2.7.3. Фрезоване на канали...............................................................

    2.7.4. Фрезоване на отвори...............................................................

    2.7.5. Фрезоване на външни контури................................................

            2.8. Комплексна многоинструментна обработка...........................

 

Глава 3: ПРОГРАМИРАНЕ НА СТРУГОВИ МАШИНИ С ЦПУ.

            3.1. Основни сведения за струговите машини с ЦПУ................

            3.2. Основна машинна координатна система, инструментален

                 репер..............................................................................................

    3.2.1. Основна машинна координатна система..............................

    3.2.2. Инструментален репер..........................................................

            3.3. Въвеждане на размерите на инструмента..............................

    3.3.1. Програмиране на номера на корекционния регистър.......

    3.3.2. Корекция на размерите на инструмента............................

    3.3.3. Компенсиране на радиуса на закръгление при върха на

              инструмента......................................................................

            3.4. Радиално и диаметрално програмиране, работни

              координатни системи, изходна точка..................................

                3.4.1. Радиално и диаметрално програмиране........................

                3.4.2. Избор на работна координатна система........................

                3.4.3. Изходна точка...................................................................

                3.4.4. Задаване на работна координатна система...................

            3.5. Програмиране на автоматична смяна

       на инструментите..................................................................

                3.5.1. Програмиране със задаване на една команда G50 за група

                       инструменти.......................................................................

                3.5.2. Програмиране със задаване на команда G50 за всеки

                        инструмент........................................................................

                3.5.3. Програмни ситуации при отработване на корекции......

            3.6. Програмиране на подавателно движение..........................

                3.6.1. Линейна интерполация......................................................

                3.6.2. Кръгова интерполация......................................................

            3.7. Програмиране на пауза...........................................................

            3.8. Обработване на несложни контури с

       фиксиран цикъл G90................................................................

            3.9. Нарязване на резба..................................................................

                3.9.1. Схеми на последователното снемане на прибавката.......

                3.9.2. Нарязване на резба с единичен резбонарезен

     проход G32...........................................................................

                3.9.3. Нарязване на резба с фиксиран цикъл G92......................

                3.9.4. Нарязване на резба с многопроходен цикъл G76..............

            3.10. Програмиране на обработката на вал от прокат с кръгло

                  напречно сечение чрез многопроходен цикъл G71 за

                  грубо снемане на прибавката чрез надлъжно струговане,

                  съчетан с цикъл за чиста обработка G70..............................

                3.10.1. Многопроходен цикъл G71..................................................

                3.10.2. Цикъл G70 за чиста обработка............................................

            3.11. Програмиране на обработката на диск от прокат с кръгло

                  напречно сечение чрез многопроходен цикъл G72 за

                   грубо снемане на прибавката чрез напречно струговане,

                   съчетан с цикъл за чиста обработка G70.............................

            3.12. Програмиране на обработката на вал от изковка чрез

                   многопроходен цикъл G73 за грубо снемане на

                   прибавката чрез еквидистантно струговане, съчетан с

                   цикъл за чиста обработка G70................................................

3.13. Пробиване на съосен отвор с чупене на стружката чрез

         многопроходен цикъл G74......................................................

3.14. Комплексна многоинструментна обработка........................

 

ЧАСТ ВТОРА. НАСТРОЙВАНЕ.

 

Глава 4. ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ.

            4.1. Понятие за настройване...........................................................

            4.2. Действия с пулта за управление............................................

                4.2.1. Пулт на системата.................................................................

             4.2.2. Преносим ръчен пулт за управление.....................................

             4.2.3. Пулт на машината...................................................................

            4.3. Действия с управляващата програма......................................

                4.3.1. Въвеждане.............................................................................

                        4.3.1.1. Чрез перфолента...........................................................

                        4.3.1.2. Чрез пулта за управление.............................................

                        4.3.1.3. Чрез електронни носители............................................

                        4.3.1.4. Чрез информационни мрежи........................................

                4.3.2. Тестване на управляващата програма..................................

                        4.3.2.1. Тестване чрез обработване на пробни детайли...........

                        4.3.2.2. Тестване чрез графично симулиране на процеса на обработване....................................................................................................

                4.3.3. Редактиране.............................................................................

                4.3.4. Архивиране...............................................................................

4.4. Базово настройване......................................................................

                4.4.1. Настройване на параметрите..................................................

                4.4.2. Компенсиране на хлабините в подавателните преводи.....

                4.4.3. Настройване на основната машинна

     координатна система.............................................................

            4.5. Измерване на инструментите, детайлите и заготовките.....

                4.5.1. Ръчно измерване с конвенционални измервателни

                       средства.................................................................................

                4.5.2. Автоматично измерване върху машината с датчик за

                        докосване, формиращ “Skip-сигнал”...................................

            4.6. Въвеждане на корекциите, контрол и мониторинг на

                 инструментите...........................................................................

                4.6.1. Въвеждане на размерите на инструментите в

                        корекционните регистри.......................................................

                4.6.2. Контрол на целостта и измерване на износването на

                        инструмента...........................................................................

                4.6.3. Мониторинг на трайността на инструмента..........................

 

Глава 5.НАСТРОЙВАНЕ НА ОБРАБОТВАЩИ ЦЕНТРИ.

            5.1. Настройване на приспособленията и заготовките..................

            5.2. Настройване на работните координатни системи.................

                5.2.1. Ръчно настройване.................................................................

                5.2.2. Автоматично настройване.....................................................

                5.2.3. Настройване с използване на конструкторските размери..

            5.3. Настройване на размерите на инструмента.........................

                5.3.1. Установяване на режещите инструменти върху

                        инструментодържача......................................................

                5.3.2. Настройване на режещите пластини..............................

                5.3.3. Измерване на инструментите върху машината............

                5.3.4. Измерване на инструментите извън машината.............

                5.3.5. Измерване на инструментите върху машината

     с датчик за докосване.........................................................

                        5.3.5.1. Измерване на невъртящи се инструменти................

                        5.3.5.2. Измерване на въртящи се инструменти...................

                        5.3.5.3. Измерване с безконтактен датчик (с лазерен лъч)...

            5.4. Измерване на детайлите и заготовките...............................

                        5.4.1. Измерване на детайлите върху координатни

                             измервателни машини..................................................

                        5.4.2. Измерване на детайлите върху машината.................

                        5.4.3. Измерване на заготовката върху машината..............

                            5.4.3.1. Измерване на действителното положение на

                                    заготовката спрямо избраната РКС...................

                            5.4.3.2. Входящ контрол на заготовката..........................

 

Глава 6. НАСТРОЙВАНЕ НА СТРУГОВИ МАШИНИ С ЦПУ.

            6.1.Настройване на приспособленията и инструментите......

                6.1.1. Установяване на приспособленията за заготовките......

                6.1.2. Установяване на инструментите.....................................

            6.2. Настройване на размерите на интрументите..................

                6.2.1. Определяне на абсолютните размери............................

                     6.2.1.1. Чрез измерване върху машината с помощта на

                                измервателна глава..................................................

                        6.2.1.2. Определяне на корекциите с уред за извънмашинно

                                настройване..............................................................

                6.2.2. Определяне на относителните разлики...........................

                        6.2.2.1. С докосване до обработените повърхнини..............

                        6.2.2.2. С пробно рязане на всеки инструмент.....................

                6.2.3. Определяне на износването и типа на инструмента.

                        6.2.3.1. Определяне на износването.......................................

                        6.2.3.2. Определяне на типа на инструмента........................

                        6.2.3.3. Съдържание на корекционния регистър...................

            6.3.Настройване на работните координатни системи...............

                6.3.1. Настройване с използване на абсолютните размери на

                        инструментите....................................................................

                6.3.2. Настройване с използване на относителните разлики в

                        размерите на инструментите.............................................

            6.4. Измерване на детайлите..........................................................

           

         Литература...........................................................................................

 

 

 

Примерни извадки от книгата

 

1.2. Структура на управляващата програма и изречението.

         1.2.1. Структура на управляващата програма.

УП условно може да бъде разделена на няколко характерни части (фиг.1.3).

Заглавна част

 
 

 


        :2806;                                                                         Номер на УП.

Пояснителен

текст

(коментар)
 
    (OBRABOTVANE NA);

    ( TOCHEN OTVOR);

    (SKOROSTNA KUTIA RV 501.16);

    (PROGRAMIST IVANOV);

    (04.09.2004);

Глава
 
 

 


N1 G28 X0. Y0. Z0.;     

N2 G55 G40 G80 G90;

N3 G00 X50. Y60. Z70.;

Същинска част
 

Пасаж на инструмент 01
 
 

 


  N4      T01 M06;                 

  (BORSTANGA D=84.7);

(H01=260);                   

N3_________________;

N4 ________________;

N5 ________________;

 

Пасаж на инструмент 02
 
N6     T02 M06;                                              

(FREZA DISKOVA D=63x3);

(H02=190  D42=32.5);               

N7 _______________;

N8 _______________;

N9 _______________;

Край
 
 

 


N10     T00 M06;

Фиг.1.3. Структура на управляващата програма.
 
N11     M02;

 

_____________________________________________________

1.4.1.12. Трохоидална интерполация.

При фрезоването с челната част на опашкова фреза (Z-фрезоване) в условията на HSM, сухата, квазисухата и твърдата обработка едно от основните изисквания е избягването на рязката смяна на посоката на движение и работата с пълен диаметър на фрезата, а също така постигането на постоянство на натоварването й, благодарение на което трайността на инструмента се повишава. Това се реализира чрез трохоидална обработка [28,29,30,31], т.е. движение по линия, наречена трохоида. На фиг.1.11 е показана траекторията на инструмента при трохоидална обработка. Характерни за нея са плавните кръгови движения.

Програмирането на трохоидалната обработка се извършва автоматично в CAM-системи, а реализацията – в системи за ЦПУ, поддържащи трохоидална интерполация.

 

2.5.1.Корекция на дължината на инструмента.

         Влизането в режим на корекция на дължината на инструмента се задава с изречението

         N__    G00   G43 Н__ Z__;.

                    G01

Командите G43 и H__ са модални. След адреса H се дава номерът (№pq) на корекционния регистър, в който се записва измерената с необходимата точност дължина на инструмента Lинстр. (фиг.2.6). След адреса Z се задава позицията (т.М), в която следва да се премести действителният връх на инструмента. Чрез командата G43 стойността Lинстр се добавя към програмираната позиция zПРОГР  на т.М и стойността на действителното преместване е zДЕЙСТВ.

 

       За намаляване на риска от колизия със заготовката при неправилно въведена в корекционния регистър стойност на дължината на инструмента се препоръчва програмна конструкция с условно спиране преди въвеждане на инструмента в зоната на рязане. В зависимост от дължината на инструмента технологът-програмист може да избира различни разстояния по оста Z до най-близката повърхнина на заготовката. Програмната конструкция се записва след АСИ и има вида

         N__ G00 G43 Н__ Z__ ;.

       N__ M01;

       Командата М01 означава “Условен стоп”. Условието се изпълнява чрез натискане на бутона “Условен стоп” върху ПУ. Тогава командата М01 предизвиква преустановяване на всички движения за неопределено време. Тук операторът може да измери действителната стойност на размера, зададен чрез Z__, и да направи извод за правилността на въведената в корекционния регистър дължина на инструмента. Изпълнението на следващото изречение се извършва след натискане на бутон “Старт” от ПУ. След установяване на правилността на корекциите бутонът “Условен стоп” се изключва и изпълнението на УП продължава без паузи.

Командата G49 се използва за анулиране на режима на корекция на дължината на инструмента. Задаването й в УП може да бъде пропуснато, т.к. при програмиране на АСИ анулирането се извършва автоматично.

Пример 2.4. Да се напише УП за фрезоване на външен и вътрешен контур съгласно фиг.2.31. Заготовката е паралелепипед с размери (mm) 410х250х60, отворът е с диаметър ф65 mm. УП да включва фрезоване на външния контур с инструмент №01 и вътрешния контур с инструмент №02. 

Решение:

N1 G55 G40 G80 G90;

N2 T01 M06;                        АСИ на инструмент №01.

(FREZA 4ELNO-CILINDRI4NA Ф50);

N3 G00 X0. Y0.;                            Позициониране срещу т.О55.

N4 G43 H01 Z100.;

N5 M01;

N6 S___ M06;

N7 M08;

N8 G00 Y-30.;                       Позициониране на

инструмента извън

габаритите на заготовката.

N9