Учебнометодическое пособие по учебной дисциплине " программирование обработки для автоматизированного оборудования" для специальности 236 01 01
 Скачать 2.04 Mb.
|
|
Тема «Основные понятия и определения» Содержание темы: 1) Понятие «Управляющая программа» (УП) и еѐ состав 2) Виды программоносителей Согласно ГОСТ 20523-80 управляющая программа (УП) – совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки. Любая управляющая программ обработки состоит из некоторого количества строк, которые называются кадрами УП. Кадр управляющей программы – составная часть УП, вводимая и отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды. Система ЧПУ считывает и выполняет программу кадр за кадром. Очень часто программист назначает каждому кадру свой номер, который расположен в начале кадра и обозначен буквой N. Большинство станков с ЧПУ позволяют спокойно работать без номеров кадров, которые используются исключительно для удобства зрительного восприятия программы и поиска в ней требуемой информации. В свою очередь, каждый кадр УП состоит из слов данных. А слово данных строится из адреса (буквы) и относящегося к нему числа. Номер кадра УП – слово вначале кадра, определяющее последовательность кадров в УП. Слово УП – составная часть кадра УП, содержащая данные о параметре процесса обработки заготовки и (или) другие данные по выполнению управления. Адрес в ЧПУ – часть слова УП, определяющая назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове. Например, адрес Y относится к оси Y, а следующее за адресом число обозначает координаты вдоль этой оси. G01 X3 Y3 – кадр УП G – адрес 01 – число G01 – слово данных (G-код) X – адрес 3 – число X3 – слово данных Y – адрес 3 – число Y3 – слово данных Не обязательно, чтобы число, относящееся к G- или М-коду, имело ведущие нули (нули перед числом), например G01, G02, G03 и т. д. Можно писать просто G1, G2, G3. Тем не менее многие программисты в силу привычки 43 предпочитают вариант с ведущими нулями. Учтите, что система ЧПУ работает далеко не со всеми адресами. Одна и та же управляющая программа может выглядеть по-разному. Для понимания записи УП система ЧПУ станка имеет формат записи кадров. Формат кадра – структурная запись кадра с максимально возможным объемом информации, определяющая набор применяемых слов, порядок их расположения и объем информации каждого слова. 2) Виды программоносителей Информация в кодированном виде записывается для станков с ЧПУ на перфоленту, изготовленную из бумаги толщиной 0,1 мм и шириной 25,4 мм. На ленте размещены восемь кодовых дорожек и одна транспортная. Строкой называют ряд кодовых отверстий, расположенных перпендикулярно направлению транспортирования. Шаг перфорации (2,54 мм) или шаг строки есть расстояние между осями рядом расположенных строк. Лента поставляется в бобинах диаметром около 200мм. Лента должна выдерживать не менее чем 50-кратное прохождение через типовые считывающие устройства. В декодированном виде (если запись программы осуществляется в единичном коде) программы, как правило, записывались на магнитную ленту. В современных станках с ЧПУ возможна запись информации в память СЧПУ от внешнего устройства (ЭВМ высшего ранга) через специальный порт (например, RS-232) без использования перфоленты, либо ее непосредственный набор на рабочем месте у станка, либо через флэш-память. 44 Тема Этапы разработки УП Для разработки техпроцессов обработки деталей на станках с ПУ используют следующие стадии: 1 – разработка маршрута детали; 2 – разработка пооперационной технологии обработки; 3 – разработка управляющей программы. 1 стадия «Маршрут обработки детали». Этапы: А) Выбор номенклатуры деталей, подлежащих обработке на станках с ПУ. Оценивается целесообразность использования станков с ПУ, рассчитывается снижение себестоимости изготовления деталей и экономический эффект от внедрения. Б) Знакомство с типовыми техпроцессами изготовления аналогичной детали. Изучается последовательность обработки, выбор оборудования, оснастка и др. В) Определение маршрута обработки Выделяют поверхности, подлежащие обработке, последовательность переустановки деталей по видам оборудования, последовательность операций с оформлением сводной карты маршрута обработки. Г) Заказ (выбор) приспособления. Производят определение типа приспособления, схему базирования заготовки и ее закрепления на станке. Д) Заказ (выбор) инструмента. Определяют тип инструмента, его технологические и геометрические параметры 2 стадия «Операционная технология» А) Составление плана операции Разделяют операцию на установы и позиции, уточняют метод закрепления заготовки, оформляют операционную карты с операционным эскизом Б) Разработка пооперационной технологии Уточнение параметров инструмента, определение траекторий, подвода, отвода инструмента и контрольных точек для замера параметров, расчет режимов резания, оформление карты наладки. 3 стадия «Разработка УП» А) Расчет траектории инструмента. Уточняют систему координат станка Уточняют наладочные размеры детали, рассчитывают координаты точек траектории движения каждого инструмента и сводят их в таблицу. Оформляют расчетно-технологическую карту. Б) Кодирование и запись УП. 45 Пересчитывают величины перемещений по траектории в количество импульсов, выбирают необходимые технологические команды согласно инструкции по программированию на конкретную модель УЧПУ. Кодируют УП и записывают ее на программоноситель с распечаткой текста. В) Отладка УП Прочерчивание траектории движения инструмента на экране дисплея или плоттере для контроля и выявления видимых ошибок. При необходимости контроль траектории выполняют на оборудовании Редактируют текст УП. Изготавливают пробную деталь. При необходимости вносят исправления в ТП обработки. Корректировать повторно УП до получения годной пробной детали. Оформляется акт внедрения УП в производство. 46 Тема «Документация для разработки УП» 1) Справочная документация 2) Сопроводительная документация 1) К справочной информации относят: каталоги деталей, станков, инструмента, оснастки и т.д., нормативы режимов резания, таблицы допуска и посадок, типовые техпроцессы, инструкция по программированию для станка с ЧПУ. 2) Сопроводительная документация обеспечивает процесс изготовления конкретных деталей или сборочной единицы. Маршрутная карта, карты техпроцессов, операционная карта, операционные эскизы, расчетно- технологическая карта, карта наладки, УП на программоносителе и т.д. 47 Тема «Система координат станка, детали и инструмента» Для того чтобы исполнять управляющую программу без всяких изменений по отношению к чертежу необходимо определять несколько координатных систем. В программировании станков с ЧПУ принята стандартная (правая) декартова система координат, при которой оси X, Y, Z задают линейные перемещения инструментов относительно подвижных частей станка. Обозначения координатных осей и соответствующих им перемещений для станков с ЧПУ: Х, Y, Z – первый рабочий орган; U, V, W –второй рабочий орган (вторичные оси); P, Q, R –третий рабочий орган (третичные оси). Круговые перемещения обозначаются буквами А (вокруг оси Х), В (вокруг оси Y), С (вокруг оси Z). X – абсцисса Y – ордината Z – аппликата При обработки деталей УЧПУ ведет отсчет перемещений в системе координат станка. За ось Z принимается ось вращения заготовки или ось вращения инструмента или заготовки, в зависимости от конструктивных особенностей станка. Система координат станка – это координатная система, в которой определяются начальные, текущие и предельные положения рабочих органов станка. Система координат станка является главной расчетной системой, относительно которой задается положение всех других систем координат (детали, программы, инструмента). В большинстве случаев оси координат станка направлены вдоль направляющих, что позволяет при программировании обработки задавать направление и величину перемещения рабочих органов. Система координат инструмента 48 Система координат инструмента предназначена для определения положения режущей части инструмента относительно точки закрепления инструмента в державке, шпинделе и т.д. Оси системы координат инструмента должны быть параллельны осям системы координат станка и направлены в туже сторону. Таким образом ноль системы координат инструмента располагается в точке его закрепления. Относительно этой точки замеряется следующие параметры: вылет от вершины до нуля и диаметр (радиус) которые заносятся в область памяти (блок коррекции). Система координат детали Служит для задания координат опорных точек траектории движения инструмента в процессе обработки (исходная точка, точка начала резания, точки смены направления перемещения при обработке и т.д.). Точку на детали относительно которой заданны еѐ размеры выбирают за ноль детали. Оси системы координат детали целесообразно направлять в туже сторону что и оси системы координат станка. В системе координат детали рассчитываются: точка начала обработки, исходная точка ноль или ноль программы. В эту точку перед началом работы выводиться вершина инструмента еѐ выбирает технолог программист на безопасном расстоянии от заготовки с учѐтом максимального вылета используемых инструмента, удобство отсчѐта размеров в зависимости от вида заготовки. 49 Тема «Элементы траектории инструмента» При программировании обработки детали инструмент и заготовка рассматривается в соответствии с определѐнной траекторией движения. При этом все расчѐты этой траектории ведутся для определѐнной точки инструмента, его центра – для концевой фрезы это центр основания, для сверла его вершина, для резца это центр дуги при вершине резца. Вид и характер траектории зависит от: 1) конфигурации детали; 2) параметров используемого инструмента; 3) возможностей оборудования (2-х координатное согласованное движение, 3-х согласованное координатное движения и т.д.). Траектория движения характеризуется технологическими и геометрическими элементами. С технологической точки зрения траекторию движения инструмента подразделяют на участки: 1) ускоренного хода (отвод – подвод инструмента); 2) рабочего хода (резание); 3) пауза в процессе обработки. На чертежах ускоренный ход отмечают пунктирной линией ( _ _ _ _ ). Рабочий ход – сплошная основная линия ( ______ ). Пауза – перекрещѐнный прямоугольник по диагоналям ( ). С геометрической точки зрения траектория движения делиться на участки прямых и дуг окружности, а так же точки их пересечения или касания. Траектория движения центра инструмента в плоскости обработки представляет собой линию, эквидистантную контуру. Эквидистанта – это геометрическое место точек равноудаленное от контура детали на расстояние равное радиусу инструмента. Эквидистанта отрезка есть отрезок параллельный данному отрезку, а эквидистанта дуги окружности - это окружность с тем же центральным углом только с разным радиусом. Эквидистанта может лежать слева или справа от контура при обработке наружного или внутреннего контура. Таким образом, эквидистанта – это линия, которую описывает центр инструмента в процессе непосредственной обработки детали, т.е. эквидистанта относиться только к рабочему ходу траектории. Эквидистанта характеризуется геометрическими элементами: прямая, окружность и опорная точка между ними (касания или пересечения). Расчѐт движения по эквидистанте выполнят специальный блок УЧПУ называемый интерполятором. Траекторию движения по прямой линии рассчитывает линейный интерполятор. Если траектория представляет собой линию, состоящую из отрезков прямых и дуг окружности, то необходим линейно-круговой интерполятор. Расчѐт производиться с помощью аппроксимации этой сложной кривой участками прямой линии с учѐтом дискретности станка. Например, аппроксимация дуги окружности представляет собой замену дуги ломаной линией. Длина отрезков зависит от возможностей оборудования. При расчѐте траектории движения центра инструмента решается определѐнные математические задачи: система уравнений «прямая-прямая», «прямая-дуга 50 окружности», «дуга-дуга», соотношения в треугольниках, тригонометрические выражения и т.д. Раздел 3 Кодирование и запись УП Тема «Структура УП и еѐ формат» Программирование обработки на современных станках с ЧПУ осуществляется на языке, который обычно называют языком ИСО (ISO) 7 бит, или языком G- и М-кодов. Коды с адресом G, называемые подготовительными, определяют настройку СЧПУ на определенный вид работы. Коды с адресом М называются вспомогательными и предназначены для управления режимами работы станка. Управляющая программа (УП) записывается на программоноситель в виде последовательности кадров, представляющих собой законченные по смыслу фразы на языке кодирования технологической, геометрической и вспомогательной информации. Структура УП: кадр, слово, символ, адрес Кадры состоят из слов расположенных в определѐнном порядке, а слова из символов. Первым символом слова обозначается адрес. В качестве адресов используют следующие символы: Символ Значение X, Y, Z Первичное перемещение по осям A, B, C Угол поворота вокруг осей х, у, z U, V, W Вторичное перемещение, параллельное осям х, у, z P, Q Третичное перемещение, параллельное осям x, y R Перемещение на ускоренном ходу по оси Z или третичное перемещение по оси Z G Подготовительная функция М Вспомогательная функция F, E Первая и вторая функции подачи S Скорость главного движения N Номер кадра (начало кадра) T, D Первая и вторая функция инструмента I, j, K Парстаметры интерполяции или шаг, паралельный осям х, у, z соответвенно H, L, O Для разных УЧПУ могут иметь разное значение ПС (LF) Конец каждого кадра В УП информацию кодируют так же с помощью спецсимволов: « . » Десятичная точка в качестве разделителя целой и дробной части числа « * » Кадр, помеченный этим символом, отрабатывается совместно со следующим за ним кадром « % » Начало программы « +, - » Для указания положительного и отрицательного перемещения по координатным осям 51 « : » Главный кадр. Информация из этого кадра распространяется на всю программу. « / » Пропуск кадра. Кадр, помеченный данным символом, не отрабатывается, если на пульте управления нажата аналогичная клавиша. « (…) » Информация, помещѐнная в круглые скобки, на станке не отрабатывается, а служит комментариями, выводиться на экран дисплея. При разработке УП необходимо соблюдать следующие требования: 1) каждая УП должна начинаться символом «начало УП» и заканчиваться командой «конец программы»; 2) каждый кадр УП должен начинаться с номера кадра и заканчиваться символом «конец кадра»; 3) информацию в кадре после символа «начало кадра» рекомендуется записывать в следующей последовательности: G (подготовительная функция, если таких функций несколько в кадре, то желательно по возрастанию), размерные перемещения по координатным осям (сначала первичные X,Y,Z, после вторичные U,V,W, после третичные), параметры интерполяции (I, j, K), функция подачи (F, E), функция главного движения (S), функция инструмента (T, D), вспомогательная функция (М); 4) в пределах одного кадра не должны повторяться слова размерных перемещений по осям и параметров интерполяции. Формат УП Формат УП – это условная запись кадра с максимальным объѐмом информации, определяющая набор применяемых слов и символов, порядок их расположения в кадре и объем каждого слова. Таким образом, формат УП определяет структуру кадра для каждого конкретного станка с ЧПУ. Пример формата УП: %DSN3G02X+42Y+42Z+42I+42j+42B3F31S04T2M02ПС где: 1) Перед началом программы обязателен знак «%». 2) DS – говорит о том, что используется десятичная точка для разделения целой и дробной части числа. 3) N3 – в памяти для записи номера кадра отводиться 3 разряда. В УП незначащие нули при порядковом номере кадра опускать нельзя. 4) G02 – в памяти для записи подготовительной функции отводиться 2 разряда. Пустые разряды автоматически дополняются нулями. 5) X+42, Y+42, Z+42 – размерные перемещения по осям х, у, z должны быть записаны в памяти в 4 целых разряда и 2 разряда дробной части числа. Знак + можно не указывать при положительном перемещении инструмента. Незначащие нули опускать нельзя. 6) I+42j+42 – параметры интерполяции кодируются аналогично. Интерполяция по оси Z отсутствует. 7) B3 – угол поворота по оси «у». Возможен поворот на максимально возможное количество градусов (360˚). При возможности поворот по кругу. 52 Возможность перемещаться только в градусах. Указывается только целое число градусов. Незначащие нули при градусах опускать нельзя. 8) F31 – в памяти для записи подачи отводиться 3 разряда целой части числа и 1 разряд для дробной части числа. Незначащие нули опускать нельзя. 9) S04 – скорость главного движения записывается только целая часть. Незначащие нули можно не указывать. 10) T2 – в памяти для записи функции инструмента отводиться 2 разряда. Не значащие нули опускать нельзя. 11) M02 – в памяти для записи вспомогательной функции отводиться 2 разряда. Не значащие нули можно опускать. 12) ПС – этот символ обязателен в конце каждого кадра. Пример №2: Для формата %N4G2X033Y033Z033I033K033F21S042T2ПС Записать перемещение в одном кадре № 105 по координатным осям Х в отрицательном направлении на расстояние 127,1 мм, Z в положительном направлении на расстояние 94,7498 со скоростью подачи равной 28,7 мм/мин и скоростью главного движения 1080 мин -1 для инструмента из 8-й позиции магазина. %...ПС … N0105X-127100Z+94750F287S108000T08ПС Пример №3 Для формата %N4G2X033Y033Z033I033K033F21S042T2ПС Записать в кадре №200 перемещение по оси Z в отрицательном направлении на 0,98 мм, по оси Y в положительном направлении на 1908,2 мм для инструмента из позиции T=4 со скоростью главного движения 120,8 мин -1 и подачей 30,95 мм/мин. %...ПС … N0200Y+999999Z-980F309S12080Т04ПС Домашнее задание Для формата: % DS N2 G02 X+41 Y+41 I+41 j+41 F3 S5 T2 ПС записать перемещение в кадре №8 по осям Y в отрицательном направлении на 126,59мм и X в положительном на 28,15мм по прямой линии для инструмента из позиции Т=5, со скоростью подачи 200 мм/мин и скоростью главного движения 820,7мин -1 Ответ: %...ПС … |