Лекция 4. Системы автоматизации программирования

Система автоматизации программирования (САП) представ­ляет собой совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматизации одного из наиболее важных этапов разработки - этапа программирования, т.е. перевода исходных алгоритмов автоматизирован­ного управления на ма­шинный язык, используемый в конкретной ЭВМ. Она существен­но сокращает время изготовления программы.

В общем случае эта система состоит из одного или нескольких входных языков, систем трансляции программ с этих языков и компоновки программ, баз данных проектирования и системы выпуска технической документации на программные средства.

Система автоматизации программирования выполняет сле­дующие функции:

- синтаксический и семантический контроль правильности записи прог­рамм на входных языках и выдачу информации о наличии, месте и харак­те­ре ошибок;

- формирование структуры общего распределения памяти ЭВМ и описание глобальных переменных;

- трансляцию отдельных модулей комплекса программ, записанных на одном из входных языков, в объектные коды команд машины;

- компоновку оттранслированных программ по передаче управления, по глобальным переменным, а также по исполь­зованию общих зон памяти ЭВМ в единую исполняемую прог­рамму;

- накопление в базе данных проектирования результатов трансляции модулей для их последующей комплексной отладки и загрузки в память управляющей ЭВМ;

- автоматизированный выпуск технической документации на програм­мные средства и ее корректировку.

Требования к САП зависят от объема и сложности разраба­тываемого программного обеспечения, имеющихся ресурсов для его создания, и ряда других конструктивных и организационных факторов.

Требования к САП состоят в следующем:

- снижение общей трудоемкости и длительности создания программ;

- повышение производительности труда программистов;

- обеспечение высокого качества и надежности функционирования создаваемых программ;

- обеспечение унифицированной технологии разработки программ для реализующих их ЭВМ широкого класса;

- использование новых технологий программирования;

- обеспечение эффективного использования ресурсов памяти и производительности реализующих ЭВМ.

Программирование работы оборудования с ЧПУ может выполняться как в ручном режиме, так и с применением средств автоматизации.

“Ручное” программирование состоит в том, что технолог по заданному операционному технологическому процессу рассчитывает траекторию перемещения инструмента, назначает необходимые технологические команды (подачу, охлаждение, смену инструмента и т.д.). При этом требуется детальная проработка технологического процесса, когда определяются не только отдельные рабочие ходы, но и производится расчленение каждого из них на шаги, представляющие собой перемещения инструмента вдоль определенного геометрического элемента поверхности детали (цилиндр, конус, дуга и др.). Шагами могут быть и отдельные участки поверхности, обрабатываемые с разными режимами резания.

Результатом программирования является управляющая программа (УП), которая представляет собой совокупность команд на языке программирования и определяет алгоритм функционирования станка по обработке конкретной заготовки.

При автоматизированном программировании в идеальном случае все задачи ручного программирования должны решаться на ЭВМ.

Оператор, управляющий станком с ЧПУ, обычно не принимает непосредственного участия в формировании детали, точность получаемых размеров и качество обработки обеспечивается УП и точностью станка.

“Автоматизированное” программированиезаключается в том, чторяд задач выполняется с помощью системы автоматизации программирования. САП – это комплекс технических, программных, языковых и информационных средств, осуществляющих преобразование данных чертежа и технологии в коды устройства для управления оборудованием с ЧПУ. Они обычно организованы по структуре: входной язык, процессор, промежуточный язык, постпроцессор.

Структуру САП можно представить себе, как показано на рис. 4.1.

Рисунок 4.1 - Структурная схема САП

Входной язык САП- это проблемно ориентированный язык, для описания исходных данных о детали и технологическом процессе ее обработки на оборудовании с ЧПУ, служит для ввода исходной информации в процессор.

Процессор САП - программное изделие для решения геометрических и технологических задач, и для управления процессом обработки данных на ЭВМ.

Промежуточный язык - внутренний программно-ориентированный язык, служащий для представления данных, передаваемых от процессора к постпроцессору.

В литературе промежуточный язык называют CL DATA (Cutter Location Data-данные о перемещении инструмента).

Постпроцессор САП - программное изделие, для адаптации УП к конкретному оборудованию с ЧПУ.

САП классифицируется по нескольким критериям (рис. 4.2):

Рисунок 4.2 - Классификация САП

а) по числу управляющих координат;

б) по уровню принимаемых решений;

в) по уровню специализации;

г) по форме представления исходных данных;

д) по режиму работы.

а). Двух-координатные САП готовят УП для токарных, электроэрозионных, газо-резательных и др. станков. Движение инструмента происходит в одной из координатных плоскостей.

2.5-координатные САП готовят УП для токарных, фрезерных, сверлильных и др. станков, при этом одновременное перемещение только по двум координатам.

Трех-координатные САП готовят УП для обработки произвольной поверхности второго порядка. Многокоординатные САП могут также обеспечивать угловые перемещения вокруг одной из координатных осей.

Примеры САП: 2,5коорд.: ЕСПС-ТАУ, САП-СМ, ТЕХТРАН, АДАРТ (США), NELAPT(Англ.), AutoText(ФРГ), IFAPT(Франц), Гарт (Яп).

3- коорд.: MODAPT (Итал), PROMO (Франц).

Многокоорд.: АРТ (США-Automatically Programmed Tools).

б).К технологическим задачам, решаемым автоматизировано или нет, относятся такие, как типовые технологические циклы точения, сверления, нарезания резьбы, фрезерования кругового и прямоугольного, фрезерования пазов и карманов, разбиения припусков на проходы, расчет режимов резания и др.

в). Универсальные САП – это системы широкого назначения. Например: АРТ-позволяет программировать обработку конусов, цилиндров, эллипсоидов, сфер, и др.

Специализированные САП - для подготовки УП по видам обработки (токарной, фрезерной, сверлильно-расточной, и др.).

Последние годы развития САП идет по пути создания специализированных систем с высоким уровнем автоматизации решения технологических задач.

Пример. EXAPT (ФРГ), состоит из трех подсистем:

EXAPT-MO1 - ядро системы;

EXAPT-MO2 - для токарных станков;

EXAPT-MO3 –сверл., фрез., ОЦ.

Подсистема EXAPT-MO2 включает следующие этапы:

-описание геометрии детали;

-описание технологических переходов;

-описание процесса обработки;

При этом автоматизировано решение задач:

-разбиение на проходы;

-расчет режимов резания;

-построение траектории движения инструмента при черновой. и чистой обработке;

- контроль на наличие столкновений.

В настоящее время выпускаются системами ЧПУ типа CNC со встроенными САП программаторами. Они позволяют оперативно подготавливать УП (разрабатывать, отлаживать и редактировать) во время обработки другой установки. Это сокращает простой оборудования.

г). Большинство САП имеют свободную форму представления исходных данных на входном языке, в том числе – геометрическую модель.

При табличной форме технолог заполняет специальные бланки в виде таблиц.

Представление в форме «меню» - это свойство интерактивных САП, когда с экрана дисплея запрашивается требуемая информация и по выбору пользователя она вводится в систему.

д). Первые САП работали в пакетном режиме, когда данные, подготовленные технологом, вводились в ЭВМ и преобразовывались в УП для станка. В случае ошибок - процедура повторялась.

При интерактивном решении программирование происходит в режиме диалога и возможно повторение УП с любой точки. Но диалог ограничивает разработчика в выборе средств для решения задачи. Поэтому такие САП эффективны в производствах с невысокой сложностью и высоким уровнем унификации изготовляемых деталей или их элементов.

Сегодня происходит серьезное переосмысление подходов к организации отечественного промышленного производства. Требования заказчиков постоянно повышаются, их квалификация и осведомленность о тех или иных товарах на рынке также значительно возросли, и поэтому практически во всех отраслях приходится искать методы заинтересованности заказчиков новейшими разработками. Главным фактором успеха сегодня становится повышение качества и скорости проектирования с максимально быстрым доведением продукта до рынка.

Без компьютерной автоматизации уже невозможно производить современную сложную технику. Во всем мире происходит резкий рост компьютеризации на производстве и в быту. Внедрение компьютерных и телекоммуникационных технологий повышает эффективность и производительность труда. В условиях рыночной экономики и активной конкуренции особую остроту для машиностроительных заводов приобретает проблема регулярного обновления продукции, выпуска новых модификаций уже разработанных изделий. Прежде чем выпустить новую конкурентоспособную продукцию, необходимо провести большую работу по сбору, накоплению и оперативной обработке информации. Переработка больших объемов информации в настоящее время невозможна без использования ЭВМ.

На крупных предприятиях на передний план выходят вопросы организации взаимодействия проектировщиков и обеспечения интегрированного процесса, охватывающего все стадии - конструирование изделия, анализ, технологическое проектирование, получение программы для станка с ЧПУ. Важным элементом новых подходов к решению технологических задач являются инструменты проектирования - конструкторские и технологические САПР, программы анализа и системы подготовки производства.

Можно отметить следующие САП, разработанные в свое время в операционной системе MS DOS:

САП-2; СППС; СПС-ТАУ;

САП «ТЕХТРАН»; САПФИР4 и др.

В последние 5-10 лет наиболее известны фирмы и их программные продукты.

Российские фирмы:АО "Комплексные системы" (г. Москва, г. Ижевск), АО «Топ Системы» (г. Москва), компания «Аскон» (г. Москва, г. Санкт-Петербург), АО «АвтоМеханика» (г. Москва), НТЦ «Вектор» (г. Москва), НТЦ «Конструктор» (г. Москва), НТЦ «ГЕММА» (г. Москва), компания «ТЕСИС» (г. Москва).

Зарубежные фирмы: компания «Autodesk» (г. Москва), компания «Delcam» (г. Москва), фирма «Sprut Technology» (г. Москва) корпорация «SolidWorks» (г. Москва).

Эти фирмы предлагают полный набор программных средств, обеспечивающих высокие темпы, качество проектных решений, как для предприятий, так и отдельных пользователей. Эти пакеты прикладных программ используют новейшие идеи в области САПР и обеспечивают комплексную автоматизацию на использовании CAD/CAM/CAE - систем в проектировании технологических процессов; составлении технологической документации, отвечающей всем требованиям ЕСКД; в анализе и изготовлении изделий в машиностроении.

Занятие 2 (часть 1) Основные управляющие коды

Большую часть управляющей программы составляют перемещения рабочих органов станка либо на рабочей подаче (во время обработки), либо на подаче холостого хода.

В связи со сказанным важно представлять системы координат, применяемые при разработке управляющих программ и знать коды программирования движения.

Системы координат

Напомним (см. материалы курса лекций), что принято оперировать тремя системами координат: система координат станка, система координат инструмента, система координат детали. Базовой является система координат станка. Программа разрабатывается в системе координат детали. Таким образом, чтобы она выполнялась корректно, управляющую программу надо «привязать» к системе координат станка путем установки нуля детали и расположения осей координат детали.

Согласование систем координат осуществляется при наладке станка и в общем случае включает в себя:

1. выход рабочих органов станка в фиксированное положение(однозначно определенное относительно нуля станка)

2. согласование систем координат детали и инструмента относительно системы координат станка.

Аналогичным образом, система координат инструмента настраивается с помощью корректоров на размер инструмента первично и поднастраивается на точный размер по результатам обработки пробной детали (для концевой фрезы, например, задаются корректоры на длину и диаметр инструмента). После этого считается, что обработка производится нулевой точкой идеального инструмента, а расчет реальной траектории его движения возлагается на систему ЧПУ.

Заметим, что в ответственных или сложных случаях рассчитываются реальные координаты движения инструмента (например, при фрезеровании формообразующих поверхностей пресс-форм пластмассового литья), что требует знания точных размеров инструмента еще на этапе разработки управляющей программы.

Системы координат при токарной и фрезерной обработке, принятые в CAMсистемах

Кинематика и конструктивное исполнение станков с ЧПУ весьма разнообразны, поэтому при программировании условно считается, что деталь неподвижна, а все движения сообщаются инструменту.

При точении считается, что ось вращения шпинделя совпадает с осью Zправой прямоугольной системы координат. Ось X направлена перпендикулярно оси Z-по направлению поперечных салазок суппорта (таким образом, движения по оси Zдают осевые перемещения, а по оси X- радиальные/диаметральные). На экране монитора ось Zнаправлена вправо, а ось X - вверх.

Направление оси Yопределяется известным правилом: при взгляде с оси Yповорот от оси Zк Xдолжен происходить против часовой стрелки, поэтому ось Yусловно развернута к зрителю (см. рисунок ниже).

В современных токарных станках, в частности, допускается управление углом поворота шпинделя. Угловые координаты (повороты вокруг осей X,Y,Z) обозначаются как A,B,Cсоответственно, поэтому поворот шпинделя задается координатой C(поворот против часовой стрелки - положительный).

Для ряда токарных обрабатывающих центров используются и другие системы координат. Так, например, при наличии контрсуппорта его координаты обозначаются как Z1,X1.

Рисунок 2 Система координат при токарной обработке

При фрезерной обработке считается, что деталь установлена неподвижно в плоскости XY, а фреза изначально установлена вертикально по оси Zи перемещается относительно заготовки. При пятикоординатной обработке считается, что ось фрезы наклоняется вокруг осей X и Y(что задется угловыми координатами Aи B). Заметим, что конструктивно станок может наклонять не фрезу, а деталь, или и фрезу и деталь.

Независимо от вида обработки координаты могут быть заданы либо в метрической системе (в мм), либо в британской (в дюймах). Переключаются системы измерения кодами G20 и G21.

Перемещения могут быть заданы: в абсолютной системе координат, относительно ее нуля. Заметим, что можно создать несколько систем координат (сдвинутых, развернутых, отраженных по отношению друг к другу) и перемещения задаются относительно активной в данный момент системы.

Часто бывает удобно задавать не координаты точек, а приращения - расстояния от текущей точки до конечной. При этом текущая точка считается временным нулем координат. Таким образом удобно задавать дуги окружностей, прямоугольники и т.п.

Работа в абсолютных координатах и приращениях переключается кодами G90 и G91. Так же как и коды G20/G21 они являются взаимоисключающими и не могут использоваться в одном кадре программы.

Следует учитывать, что слова I,J,K⁵ обозначают приращения соответственно, причем независимо от установок G90/G91.

по осям X,Y,Z

Команды движения по прямой - линейная интерполяция

Движение по каждой координате обычно осуществляет отдельный привод. Как правило, движение рабочих органов станка отслеживается датчиками положения различных конструкций, а само перемещение не может быть меньше разрешающей способности датчика - дискреты.

Для движения по произвольной прямой линии, вообще говоря, нужна согласованная работа нескольких приводов, которые перемещают рабочий орган станка около теоретической прямой. Таким образом, реальное движение - это лишь приближение, иначе говоря - интерполяция, поэтому команды движения по прямой называются командами линейной интерполяции. Стандарт ограничивает погрешность интерполяции величиной +/- 0,707 или корень из 3/2 от дискретности

Считается, что инструмент перемещается из своего текущего положения в положение, заданное координатами в кадре, либо в абсолютном выражении, либо в приращениях.

Линейная интерполяция может происходить на максимально возможной подаче (обычно это подача на скорости холостого хода). Такие перемещения программируются кодом G00. Так как незначащие нули допускается не печатать, то в текстах программ можно встретить и обозначение G0 и обозначение G.

Движения на подаче холостого хода потенциально опасны. Поэтому их, выполняют в области, где гарантированно отсутствует опасность столкновений. При фрезерной обработке можно указать максимальную высоту по координате Z- так называемую плоскость безопасности, которая заведомо выше самой высокой точки детали вместе с приспособлением. Таким образом, быстрые перемещения фрез, сверел и т.д. программируют в три этапа:

• Подъем по оси Zвертикально на плоскость безопасности

• Быстрые перемещения по осям X,Y

• Быстрое вертикальное перемещение вниз на обрабатываемую деталь с некоторым зазором.

Рисунок 4 Быстрый подвод и отвод фрезы: 1 - неправильно, 2 - правильно

При выполнении задания следует учесть: многие коды (и G00 в том числе) являются модальными. Это означает, что они включают (или выключают) определенный режим (модус) работы станка с ЧПУ. Таким образом, модальные коды, раз включенные, действуют до момента их переключения другим модальным кодом той же группы, и их не требуется печатать в каждом кадре программы.

Следует учесть также, что если в кадре не указано слово перемещения по какой-то из координатных осей, то эта координата в данном кадре не изменяется. Например, при движении резца параллельно оси вращения заготовки, не изменяется координата Zи ее можно не печатать в кадре.

Вопросы для самопроверки

Являются ли модальными коды G20/G21?

Являются ли модальными коды G90/G91?

Нарисуйте траекторию движения центра фрезы в плоскости XY, считая, что инструмент находится в точке с координатами 0,0,0.

Напишите код быстрого перемещения фрезы и нарисуйте ее траекторию, запишите координаты конечной точки:

• На 5 мм вверх по Zот текущего положения;

• На 120 мм в плюс по оси X от текущего положения фрезы;

• На -40 мм по X и 80 мм по Yот последнего положения фрезы.

При выполнении задания первым кадром задать метрическую систему мер и работу в приращениях.

Занятие 2 (часть 2) Основные управляющие коды

Задание рабочей подачи

При обработке детали инструмент перемещается на рабочей подаче. При фрезеровании стали 45, например, подача может составлять 200-500 мм/мин в, тогда как быстрые перемещения происходят на скорости 6000-10000 мм/мин, то есть на порядок быстрее.

Рабочая подача назначается по виду обработки (черновая, получистовая, окончательная) и для токарных станков задается по умолчанию в мм/об, а для фрезерных станков (как правило) в мм/мин. Подачи на оборот невелики (0,1-10 мм), и в разы отличаются от типичных значений минутной подачи на фрезеровании. Если требуется переключиться к другим единицам измерения подачи, то используют коды:

• G94 - мм/об;

• G95 - мм/мин;

Подача задается словом F(от английского Feedrate- величина подачи), например F200 -подача 200 мм/мин (судя по контексту это минутная подача), F0.12 - подача 0,12 мм/об.

Код F- модальный и установленное значение подачи не меняется, пока ее новое значение не будет задано явно.

Существует ряд «тонких мест» при задании рабочей подачи, которые могут быть важны для технолога. Например: как будет меняться рабочая подача на углах траектории? Как выполняется разгон или торможение инструмента до его выхода на рабочую подачу? Однозначного ответа на эти вопросы нет. Ряд систем ЧПУ позволяет управлять указанными «тонкими» параметрами, некоторые - нет. За более подробной информацией следует обращаться к руководству программиста конкретной системы ЧПУ.

Линейная интерполяция на рабочей подаче

Линейная интерполяция задается кодом G01 (допускается записывать его в виде G1). При этом инструмент из своего текущего положения перемещается в положение, указанное в кадре. Перемещения (см. выше) могут указываться как в приращениях, так и в абсолютных величинах.

Скорость перемещения определяется установленным в текущем кадре или заданном ранее значением подачи.

Например, код G01 X10 Y10 F100 означает:

• G01 - линейная интерполяция на скорости рабочей подачи;

• X10Y10- координаты, конечной точки перемещения (в приращениях или абсолютные);

• F100 - рабочая подача;

Если предыдущий код отработан, то следующий кадр: X50 Y100 (без указания подачи и кода G01) означает:

• Так как режим движения не задан, то работает режим, установленный в предыдущем кадре, то есть G01

• Так как не указана подача, используется подача, заданная ранее, то есть 100.

• Таким образом, в кадре задана линейная интерполяция на рабочей подаче 100 в точку 50,100.

Разберем, в качестве примера, следующую управляющую программу:

Вопросы для самопроверки

Центр фрезы находится в точке с координатами 0,0,0

Напишите:

Программу обхода прямоугольника с координатами левой нижней и правой верхней верщин: 0,0 и 200,100 на рабочей подаче 100 мм/мин.

Программу обхода вдвое меньшего прямоугольника с левой нижней вершиной в точке 100,50 от левой нижней вершины прямоугольника на рабочей подаче 50 мм/мин, переместите фрезу в начальную точку на быстрой подаче.

Задан эскиз вала, установленного на токарном станке:

Ноль системы координат задан на оси вращения детали, на ее левом торце. Резец необходимо провести по контуру вала из точки А в точку Б. При составлении программы необходимо задать размеры в миллиметрах (используя специальный код), а рабочую подачу установить равной 0,15 мм/об.

Напишите программу обхода контура равностороннего треугольника с нижней стороной, параллельной оси Х, радиусом вписанной окружности 15 и центром в начале координат центром фрезы. В начальный момент центр фрезы находится в начале координат, подача по горизонтальной стороне 25 мм/мин, последующих - 50 и 100 мм/мин.

Напишите, в условиях предыдущей задачи, программу обхода контура в виде правильной центральной пятиконечной звезды, одна из наружных вершин которой лежит на оси Y. Подачу принять 50 мм/мин, окружность радиусом 15 мм вписана во внутренний пятиугольник⁶.

При сверлении глубоких отверстий применяют следующий прием: сверлят сначала ^ЛА глубины отверстия, затем выводят сверло, далее сверлят % глубины отверстия и поднимают сверло, лишь на третий раз сверлят отверстие целиком. При подъеме сверла происходит удаление стружки и снижается риск поломки сверла. Существуют стандартные циклы глубокого сверления, однако в учебных целях требуется написать программу сверления отверстия в точке 0,0,0 на глубину в 100 мм по оси Zс периодическим выводом сверла. Рекомендуется также снизить осевую подачу с 0,15 мм/об до 0,12 и 0,1 мм/об на соответствующих этапах сверления.

Занятие 2 (часть 3) Основные управляющие коды

Круговая интерполяция

С помощью круговой интерполяции осуществляется движение инструмента по дуге окружности. Если круговая интерполяция (например, в плоскости XY) совмещена с линейным движением по третьей оси, то траектория движения является спиралью и интерполяцию можно назвать спиральной⁷ (геликоидальной - от анг. helix).

При круговой интерполяции помимо чисто вычислительных задач (подбор алгоритма качественного приближения ступенчатой траектории к окружности) существует и ряд проблем с заданием дуг окружностей. В общем случае дугой одного радиуса начальную (А) и конечную (B) точки траектории можно соединить 4-мя способами.

Для однозначного описания надо задать недостающие параметры: направление движения по дуге - по или против часовой стрелки⁸, положение центра или радиус дуги окружности.

Дуги 1,2 имеют направление по часовой стрелке, а дуги 3,4 - против. Вращение по часовой стрелке кодируется словом G02, а против - G03, таким образом, дуги 1 и 2 будут закодированы как G02..., а 3 или 4 - как G03.

После указания направления вращения остается всего 2 возможных варианта - короткая или длинная дуга (1 или 2, 3 или 4 соответственно). Простейшее решение - указать для определенности координаты центра дуги окружности. Указанные координаты задаются только в приращениях от координат начальной точки дуги словами I и J, где I -приращение по X, а J- приращение по Y.

Рассмотрим пример круговой интерполяции для дуги, представленной на рисунке ниже:

Стартовая точка дуги имеет координаты (19,55;20,02). Движение происходит по часовой стрелке, поэтому используем код G02. Координаты центра: (46;10), таким образом, приращения по осям составят: I=46 -19.55 = 26.45; J=10 - 20.02 = -10.02⁹. Координаты конечной точки (66;30), следовательно:

G02 X66 Y30 I26.45 J-10.02

При расчете дуги система ЧПУ использует 6 переменных (координаты центра, начальной и конечной точки) для определения радиуса. Так как дуга задается уравнением второй степени, то получается переопределенная система уравнений и одна из переменных оказывается излишней. В зависимости от особенностей математического обеспечения системы ЧПУ по результатам расчетов конечная точка дуги может не попасть в заданную в кадре программы конечную точку. Если промах оказывается слишком большим (например, свыше 0,1 мм) корректная управляющая программа, при ее прогоне на стойке станка, может завершиться аварийно, с сообщением «профили неконгруэнтны». Чтобы избежать таких ошибок, желательно избегать дуг малой длины, дуг с малыми значениями приращений центра Iили J.

Большинство современных систем ЧПУ позволяет задавать дуги через радиус (стойка рассчитывает координаты центра). Направление дуги задается кодом G02/G03. Выбор короткой (дуги с центральным углом менее 180⁰) или длинной (с центральным углом более 180⁰) дуги определяется знаком радиуса. Плюс соответствует короткой дуге, а знак «-» - длинной.

В этом случае задача по указанным данным имеет единственное решение, поэтому рекомендуется задавать дуги, программируя именно их радиус, если система ЧПУ это позволяет.

В примере на рисунке - дуга короткая, знак радиуса положительный, радиус равен 28,28 мм:

G02 X66 Y30 R28.8

Некоторые частные случаи (везде предполагается, что начальная точка - 0,0 и интерполяция происходит в плоскости XY):

Вопросы для самопроверки

Запрограммируйте обработку следующих контуров, используя удобную для вас форму команды G02/G03.

Принять, что координата Zне изменяется, фреза находится в точке [0;64] - середина крайней правой стороны контура, коррекцию на диаметр инструмента не производить, обход контура - против часовой стрелки. Необходимые размеры и координаты точек контура приведены на рисунке¹⁰.

Рисунок 6

Запрограммировать обработку контура за один проход фрезы, не поднимая фрезу над траекторией и так, чтобы ни один участок контура не был обработан дважды ¹¹ . Начальную точку на контуре выбрать произвольно, с учетом предыдущего условия.

Занятие 2 (часть 4)

Технологические и вспомогательные коды, общая структура программы

Основные (G- general) управляющие команды, как следует из их названия программируют, в основном, перемещения рабочих органов станка с ЧПУ и определяют такие параметры перемещений, как система координат, плоскость перемещений и т.д. и т.п. Вместе с тем, управление станком требует осуществления множества дополнительных функций.

Так, например, до использования режущего инструмента его необходимо установить в шпиндель. Прежде чем совершать рабочую подачу, требуется включить вращение шпинделя и подачу СОЖ.

Подобные вспомогательные действия программируются словами M- miscellaneous(то есть вспомогательные) и T- Tool, то есть связанными с инструментом.

Следует заметить, что Mкоды менее стандартизированы, в сравнении с Gсловами и часто используются производителями для реализации управления специальными возможностями оборудования. В еще большей степени сказанное относится и к Tсловам.

Основные вспомогательные коды

Приведенный далее список является справочным, однако приведенные в нем коды являются достаточно общими и распространенными.

Основными Mкодами являются:

1) Коды останова программы

a. M00 - безусловный останов программы (с возможностью ее продолжения
от точки останова);

b. M01 - условный останов (программа может быть остановлена этим кодом,
если включена соответствующая опция на стойке ЧПУ - используется при
отладке программы);

c. M02 - конец программы;

d. M30 - останов программы и «перемотка» текущего кадра на первый кадр
(имитируется перемотка перфоленты с программой, работу программы
можно повторить в одно нажатие кнопки «Пуск»);

e. M47 - повторить программу с первого кадра.

2) Коды включения вращения шпинделя:

a. M03 - включить вращение шпинделя до скорости, заданной словом Sпо
часовой стрелке (CW);

b. M04 - то же, против часовой стрелки (CCW);

c. M05 - останов вращения шпинделя (программа продолжает исполняться
без перерыва);

3) Коды замены инструмента:

a. T№инструмента (например, T02) - выбор инструмента из
инструментального магазина или суппорта с указанным номером или в
указанной позиции в магазине;

b. M06 - замена инструмента на указанный словом T(обычно происходит
путем исполнения двух макрокоманд, записанных в системе УЧПУ: первая

переводит инструмент в точку его замены инструмент в его текущую позицию; с. Из пунктов а) и b) следует, что полная команда на замену инструмента имеет вид: T02 M06, причем (возможно) потребуются и другие действия (например, включение корректора на размер инструмента.

4) Коды подачи СОЖ:

a. M07 - включить подачу СОЖ в виде облака капель;

b. M08 - включить подачу СОЖ омыванием;

c. M09 - отключить подачу СОЖ (и омыванием и распылением).

5) Работа с подпрограммами (может значительно отличаться от описанных здесь
кодов)¹³:

a. M98 - вызвать подпрограмму (по ее номеру кадра, метке кадра или имени
подпрограммы ; возможен вызов подпрограммы локально - в той же
управляющей программе или глобально - в виде внешнего файла);

b. M99 - возврат из подпрограммы в точку вызова (в кадр, следующий за
инструкцией M98).

6) Коды стандартных циклов:

b.

с.

группы отверстий

Коды сверления стратегиями; Коды нарезания резьбы ; Коды черновой/чистовой координат.

Так как стандартные циклы отличаются как по номерам, так и по логике их реализации, то здесь они не приводятся, а читатель отсылается к руководству программиста на конкретную систему ЧПУ.

Структура управляющей программы

Приведенные выше основные управляющие конструкции отражают лишь основной набор NCкодов, которого, впрочем, достаточно для написания управляющих программ средней сложности.

Вместе с тем, управляющая программа создается в виде типовой последовательности инструкций, которую принято называть структурой программы . Структура УП может существенно отличаться как для различных систем УЧПУ, так и в зависимости от личных предпочтений программиста, тем не менее, в ней можно выделить некоторые типовые моменты, а именно: начало программы, завершение, ряд обработок-переходов, каждый из которых выполняется без замены инструмента.

Начало программы

Традиционно на перфоленте присутствовал специальный символ для начала считывания программы. В настоящее время в начале программы ставится символ «%». За символом начала программы может присутствовать идентификатор программы - ее название (или номер) на стойке УЧПУ, например O1002. Таким образом, первые две строки в программе

%

О1001

имеют вид:

Для начала работы требуется выполнить ряд подготовительных действий. Так как они являются типовыми, то, как правило, их добавляют в начало программы автоматически. Как минимум, необходимо обеспечить безопасное начало работы программы и гарантировать, что программа исполняется с определенными «стандартными» начальными установками. Это обеспечивается использованием «строки безопасности», например, следующего вида:

G00 G17 G21 G40 G49 G80 G90

Таблица 2 Разбор кодов строки безопасности

Часто в начале программы задают также локальный ноль системы координат. Команды типового начала обработки

При обработке (предполагается, что инструмент находится в безопасном положении) обычно требуется:

Необходимые коды рассматривались выше, поэтому приведем их с минимальными комментариями (в примере рассмотрено начало обработки фрезерованием):

По завершении обработки инструмент выводится в точку замены инструмента¹⁵, вращение шпинделя останавливается, отключается подача СОЖ.

Завершение программы

Программу могут завершать кадры, подобные следующим:

Имеет смысл также вернуть инструмент в положение, где он не помешает установу следующей заготовки.

Вопросы для самопроверки

Напишите программу фрезерования по контуру произвольного квадрата (окружности) с рекомендуемыми началом и завершением программы .