L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Strona

5 - 1

5

Symulacja komputero-
wa i obróbka części
na frezarce sterowanej
numerycznie

Przemysław Siemiński,

Cel ćwiczenia:

o

zapoznanie z budową i działaniem frezarek CNC,

o

przegląd frezów trzpieniowych (palcowe, zaokrąglo-
ne, kuliste) stosowanych tych maszynach,

o

umieszczenie punktów charakterystycznych na fre-
zarkach CNC,

o

programowaniem obrabiarek CNC (edycja progra-
mów oraz prowadzeniem symulacji obróbki na ste-
rowaniu obrabiarki CNC),

o

uruchamianie programów obróbkowych na frezarce
CNC.

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

5

Strona

5 - 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 pionowej frezarki CNC (3 osiowej):

Y

X

Z

Układ osi frezarki
CNC jest układem
prawoskrętnym

Układ osi frezarki
opisujący

przed-

miot obrabiany,

S

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

5 - 3

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

5

Strona

5 - 4

Punkty charakterystyczne pionowej frezarki CNC (3 osiowej):

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

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

PUNKT WYMIANY NARZĘDZIA – punkt zmiany na-
rzędzia (jeżeli obrabiarka posiada magazyn narzędzi).

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

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

S

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

5 - 5

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.

Dodatkowe funkcje:

T – kompensacja wymiarów narzędzia (wybór narzędzia,

symbol T oraz numer narzędzia, np. T24),

D – rejestr narzędzowy zawierający opis geometryczny

narzędzia (długość, średnica),

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

5

Strona

5 - 6

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).

Przykładowy program obróbczy:

Na początku widnieje nazwa programu oraz blok komentarza
(rozpoczynający się od ‘;’. W bloku N5 przywołano najważniej-
sze funkcje przygotowawcze, inicjując tym samym sposób in-
terpretacji kolejnych bloków Blok N10 to przywołanie narzę-
dzia (T1) w magazynie, wstawienie do wrzeciona (M6) i usta-
wienie jego rejestru narzędziowego (D1). W bloku tym dokona-
no ustawienia prędkości obrotowej wrzeciona na 800 obr/min
(S800) i włączenie obrotów prawych (M3) oraz ustawienia
prędkości posuwu na 100 mm/min (F100). Następne bloki pro-
gramują już ruch narzędzia.

S

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

5 - 7

%MPF500
;11-08-2003
N5 G54 G90
N10 S800 F100 T1 D1 M3 M6
N15 G0 X0 Y0
N20 Z3
N25 G1 Z-5
N30 X125
N35 Y50
N40 X60
N45 Y80
N50 X100
N55 Y105.4
N60 X85.4 Y120
N65 X25
N70 Y84
N75 X0
N80 Y0
N85 G0 Z50
N90 M5
N95 M30

W N15 następuje pozycjonowanie w płaszczyźnie XY nad punk-
tem początkowym konturu (ruchem szybkim G0), a w N20 w
osi Z 3 mm przed powierzchnią materiału. Blok N25 to usta-
wianie się w osi Z ruchem roboczym (G1) z uwagi na rozpoczę-
cie kontaktu narzędzia z materiałem obrabianym. Bloki N30 –
N80 programują ruch narzędzia w płaszczyźnie XY, kolejno
przez wszystkie elementy konturu. Blok N85 to wycofanie na-
rzędzia w osi Z ruchem szybkim (G0). W przedostatnim bloku
(N90) wyłączamy obroty wrzeciona (M5). Ostatni blok (N95) to
słowo końca programu i przewinięcia do początku (M30).

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

5

Strona

5 - 8

Definicje parametrów skrawania:

Podstawowe zależności dotyczące skrawania:

D

v

n

c

c

⋅

⋅

=

π

1000

f

z

n

v

z

n

f

⋅

⋅

=

Oznaczenia:

n – prędkość obrotowa [obr/min],
v

c

– prędkość skrawania [m/min],

f

z

– posuw na ząb [mm/ostrze],

z

n

– liczba zębów (ostrzy),

v

f

– prędkość posuwowa [mm/min],

a

e

– szerokość powierzchni frezowanej [mm],

a

p

– głębokość skrawania [mm],

D

c

– średnica skrawania (narzędzia) [mm].

S

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

5 - 9

Rodzaje operacji frezowania stosowane na pionowych frezar-

kach CNC:

Wygląd frezarki Avia FNF 40NA:

dodatkowy awaryjny

wył

ą

cznik STOP

awaryjny wył

ą

cznik STOP

na pulpicie sterownika

silnik

wrzeciona

L

ABORATORIUM

T

ECHNOLOGII

Ć

WICZENIE

5

Strona

5 - 10

Opis pulpitu sterowniczego Pronum 640FC frezarki Avia FNF

40NA:

awaryjny

wył

ą

cznik ST OP

ekran komputerowy

k lawiatura

przyciski wyboru osi

port RS232

przyciski wyboru

menu ekranowego

przyciski zm iany posuwu
i obrotów wrzeciona

diody informacyjne

przyciski

programowalne

wł

ą

cznik chłodziwa

blokada

edycji (kluczyk)

Opis ekranu głównego sterownika Pronum 640FC:

Literatura:

1.

Praca zbiorowa pod red. Sobolewskiego J.:

Projektowanie techno-

logii maszyn

Oficyna Wydawnicza PW, 2007, Warszawa.

2.

Stach B.:

Podstawy programowania obrabiarek sterowanych nu-

merycznie.

Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1999.

3.

Brejnak A.:

Programowanie obrabiarek CNC. Frezowanie. - kon-

sultacja merytoryczna.

Wyd. REA. Warszawa, 2002.