L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Strona

4 - 1

4

Symulacja komputero-
wa i obróbka części
na tokarce sterowanej
numerycznie

Przemysław Siemiński,

Cel ćwiczenia:

o

zapoznanie z budową i działaniem tokarek CNC (2-
osiowych i 3-osiowych z narzędziami napędzanymi),

o

przegląd noży tokarskich stosowanych na tych ma-
szynach,

o

umieszczenie punktów charakterystycznych na fre-
zarkach CNC,

o

programowanie obróbki części typu wał maszynowy
lub tarcza pod obróbkę na 2-osiowej tokarce CNC w
systemach CAM,

o

edycja programów oraz prowadzenie symulacji ob-
róbki na sterowaniu obrabiarki CNC,

o

uruchamianie prostej obróbki tokarskiej na maszynie
TPS200 firmy CBKO ze sterowaniem Mitsubishi Mel-
das 500.

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

4

Strona

4 - 2

Wykaz oznaczeń:

2D

–

ang. Two Dimensional – dwuwymiarowy (płaski)

3D

–

ang. Three Dimensional – trójwymiarowy (prze-
strzenny),

CAD –

ang. Computer Aided Design – komputerowe
wspomaganie projektowania

CAM –

ang. Computer Aided Manufacturing – komputero-
we wspomaganie wytwarzania

NC

–

ang. Numerical Control – sterowanie numeryczne
maszyn i urządzeń

CNC –

ang. Computer Numerical Control – komputerowe
sterowanie numeryczne maszyn i urządzeń

OSN –

Obrabiarki Sterowane Numerycznie

Układ osi sterowanych tokarki CNC (2-osiowej):

W przemyśle maszynowym wśród tokarek CNC najczęściej sto-
sowane są maszyny sterowane w dwóch osiach (Z i X). Stoso-
wane są dwa rozwiązania konstrukcyjne takich tokarek.
Pierwsze wzorowane na maszynach sterowanych ręcznie (to-
karkach konwencjonalnych), mają narzędzie zamocowane w
imaku znajduje się przed osią wrzeciona (rysunek 4.1).

Rysunek 4.1 Tokarka CNC „TMK50” firmy WAFO ze sterowaniem FA-

NUC 0i-mate z osi

ą

S

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

4 - 3

Taki układ osi jest wygodny dla tokarzy doszkalających się na
maszyny sterowane numerycznie. W drugim rozwiązaniu kon-
strukcji tokarek CNC narzędzie znajduje się za osią wrzeciona
przedmiotowego (tzw. za osią toczenia). Takie maszyny ze
względów sztywności i ergonomii obsługi mają łoże pod okre-
ślonym skosem. Przykład takiej tokarki z suportem za osią to-
czenia pokazano na rysunek 4.2.

Rysunek 4.2 Układ osi sterowanych 2-osiowej tokarki CNC: „TPS 200”

firmy CBKO ze sterowaniem Mitsubishi Meldas 500

W tokarkach CNC przyjęto, że oś wrzeciona przedmio-

towego obrabiarki wyznacza oś Z, przy czym zwrot dodatni tej
osi jest w kierunku od wrzeciona do konika. Drugą osią stero-
waną jest oś X opisująca kierunek prostopadły dojazdu narzę-
dzi do obrabianego przedmiotu. Na typowych 2-osiowych to-
karkach CNC nie ma możliwości sterowania narzędziami w osi
Y (unoszenia ich ponad lub pod oś wrzeciona), wobec czego w
opisie ruchu narzędzi jest ona pomijana.

Wobec powyższego układ osi sterowanych tokarki CNC nazwa-
no układem ZX. W tych osiach jest sterowany ruch suportu z
zamontowanymi narzędziami (nożami tokarskimi, wiertłami,
itp.), które stosowane są do obróbki przedmiotu obrabianego.
Domyślne początek układu osi jest na końcu wrzeciona, więc
pokazywany jest ona tak jak na rysunek 4.1b.

o

ś

X

o

ś

Z

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

4

Strona

4 - 4

Punkty charakterystyczne pionowej frezarki CNC (3 osiowej):

PUNKT ZEROWY OBRABIARKI –początek układu
współrzędnych obrabiarki (ustalony przez producenta,

PUNKT WYJŚCIOWY OBRABIARKI (REFEREN-
CYJNY, BAZA) – służy do kalibracji położenia układu
pomiarowego,

PUNKT ODNIESIENIA NARZĘDZIA – do tego punk-
tu sterowanie odnosi wszystkie ruchy narzędzia,

PUNKT ZEROWY PRZEDMIOTU OBRABIANEGO –
definiuje położenie przedmiotu obrabianego w prze-
strzeni obrabiarki,

Umiejscowieniem punktów charakterystycznych w przestrzeni
tokarki CNC:

oprawka narz

ę

dziowa

narz

ę

dzie (nó

ż

tokarski)

przedmiot obrabiany
uchwyt tokarski
głowica narz

ę

dziowa

S

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

4 - 5

Wymiarowanie w programowaniu tokarek CNC

a)

wymiarowanie absolutne

wymiarowanie absolutne

wymiarowanie absolutne

wymiarowanie absolutne - polega na przyjęciu bazy od któ-
rej określamy wszystkie wymiary.

b)

Wymiarowanie inkrementalne (przyrostowe)

Wymiarowanie inkrementalne (przyrostowe)

Wymiarowanie inkrementalne (przyrostowe)

Wymiarowanie inkrementalne (przyrostowe) –

–

–

– polega na

tym iż koniec wymiaru poprzedniego jest początkiem na-
stępnego.

Obydwie metody są dobre, jednak wymiarowanie absolutne po-
siada więcej zalet do których można zaliczyć:

−

tolerancje wymiarów nie sumują się,

−

zmiany wymiarów nie mają wpływu na następne wymiary,

−

błędy jednych wymiarów nie prowadzą do błędów kolejnych
wymiarów.

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

4

Strona

4 - 6

Podstawowe (najważniejsze) funkcje programowania brabiarek
CNC:

G code

G code

G code

G code - (kod ISO) to język zapisu poleceń dla urządzeń CNC.

Definiuje operacje, które należy wykonać, aby obrobić detal na
obrabiarce CNC.

Taki kod można edytować samodzielnie lub otrzymać w wyniku
przetworzenia przez postprocesor, na podstawie ścieżek ruchu
narzędzia wygenerowanych w programie CAM.

Przykładowe funkcje przygotowawcze:

G00 - ruch szybki narzędzia bez obróbki (szybki dojazd),

G01 - ruch narzędzia wg interpolacji liniowej,

G02 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej zgodnie z ruchami

wskazówek zegara,

G03 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej przeciwnie do

ruchu wskazówek zegara,

G54 - G59 - przesunięcie układu współrzędnych (punktu

zerowego) przedmiotu obrabianego,

G90 - pozycjonowanie absolutne,

G91 - pozycjonowanie przyrostowe (inkrementalne).

Przykładowe funkcje pomocnicze:

M00 - stop programu bezwarunkowy (zawsze),

M01 - stop programu warunkowy (zależy od wybrabego trybu

pracy),

M03 - włączenie prawych obrotów wrzeciona,

M04 - włączenie lewych obrotów wrzeciona,

M05 - wyłączenie obrotów wrzeciona,

M06 - zmiana narzędzia (polecenie "zmień"),

M30 - koniec programu i przewinięcie do początku.

S

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

4 - 7

Dodatkowe funkcje:

T – kompensacja wymiarów narzędzia (wybór narzędzia,

symbol T oraz numer narzędzia, np. T24),

D – rejestr narzędzowy zawierający opis geometryczny

narzędzia (długość, średnica),

S – wybór prędkości obrotowej wrzeciona (symbol "S" oraz

podana wartość, np. S1500),

F – wybór posuwu (symbol "F" oraz podana wartość, np. F800),

X – położenie w osi "X" (po adresie występuje wartość

bezwzględna lub względna, np. X200),

N – numer danego boku programu. (np. N35).

Przykład programu w wymiarowaniu absolutnym:

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

4

Strona

4 - 8

Przykład programu w wymiarowaniu przyrostowym:

Literatura:

1.

Praca zbiorowa pod red. Sobolewskiego J.:

Projektowanie

technologii maszyn

Oficyna Wydawnicza PW, 2007, War-

szawa.

2.

Stach B.:

Podstawy programowania obrabiarek sterowa-

nych numerycznie.

Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa

1999.

3.

Brejnak A.:

Programowanie obrabiarek CNC. Frezowanie. -

konsultacja merytoryczna.

Wyd. REA. Warszawa, 2002.