ostatnia aktualizacja: poniedzia

łek, 6 listopada 2006

CNC Laboratorium

materia

ły pomocnicze

opracowa

ł: A. Gessner

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 2 –

1. Oznaczanie osi w obrabiarkach numerycznych

Po

łożenie zespołów roboczych obrabiarek numerycznych opisywane jest w

uk

ładzie kartezjańskim prawoskrętnym. Przesunięcia liniowe w 3 wzajemnie

prostopad

łych kierunkach w podstawowym układzie opisywane są za pomocą

indeksów X, Y, Z, natomiast przemieszczenia k

ątowe względem kierunków

podstawowych oznaczane s

ą odpowiednio A, B, C (rys. 1a). Kierunki i zwroty

osi X, Y, Z okre

ślić można na podstawie reguły prawej dłoni (rys. 1b), zwroty

dodatnie osi obrotowych okre

śla reguła śruby prawoskrętnej.

a)

Z

Y

X

A

B

C

b)

Rys. 1. Uk

ład kartezjański prawoskrętny a) oraz reguła prawej dłoni do wyznaczania

kierunków i zwrotów osi b)

To, czy w danej osi przesuw wykonywany jest przez narz

ędzie, czy też przez

przedmiot obrabiany, wynika z uk

ładu kinematycznego obrabiarki. Dla uprosz-

czenia i uogólnienia wprowadza si

ę zatem układ współrzędnych przedmiotu

obrabianego oraz uk

ład współrzędnych narzędzia, w których rozpatruje się od-

powiednio ruch narz

ędzia względem przedmiotu obrabianego oraz ruch przed-

miotu wzgl

ędem narzędzia. W obu układach współrzędnych kierunki poszcze-

gólnych osi pokrywaj

ą się, zwroty natomiast są przeciwne. Dla odróżnienia przy

oznaczaniu osi w uk

ładzie narzędzia dodany jest znak ‘. Podstawowym ukła-

dem jest uk

ład odniesiony do przedmiotu obrabianego, jest on również wygod-

niejszy i bardziej naturalny dla programisty.

Przy oznaczaniu osi sterowanych numerycznie za o

ś Z przyjmuje się oś

wrzeciona. Dodatni zwrot osi w uk

ładzie przedmiotu przebiega od materiału do

narz

ędzia. Jeśli obrabiarka numeryczna nie posiada wrzeciona, oś Z przyjmuje

si

ę jako prostopadłą do powierzchni mocowania przedmiotu (stołu roboczego).

Osie X oraz Y we frezarkach przebiegaj

ą przeważnie równolegle do płyty stołu

roboczego, przy czym za o

ś X przyjmuje się oś przebiegającą z lewej na prawą

stron

ę obserwatora stojącego przed maszyną, natomiast zwrot osi Y można

wyznaczy

ć stosując regułę prawej dłoni. W tokarkach numerycznych oś X prze-

biega prostopadle do osi Z, a jej zwrot zale

ży od tego, czy narzędzie pracuje

przed czy za osi

ą obrotu wrzeciona (rys. 2).

a)

Z

X

b)

Z

X

Rys. 2. Uk

ład współrzędnych w przedmiocie obrabianym na tokarce

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 3 –

Przyk

ładowe układy kinematyczne frezarki pionowej i poziomej wraz z ozna-

czeniami osi zespo

łów ruchomych przedstawiono na rys. 3. Oznaczenia litero-

we ze znakami ‘ odnosz

ą się do układu związanego z narzędziem, natomiast

bez ‘ do uk

ładu związanego z przedmiotem obrabianym.

a)

Z

C

Z

Y'

Y

X'

X

b)

C

Z

Z'

Y

Y

X

X'

c)

Y

C

Z

Z'

Y

X'

X

Rys. 3. Przyk

ładowy układ

kinematyczny i oznaczenia osi

sterowanych numerycznie dla

frezarki pionowej a, b) i poziomej c)

2. Okre

ślanie układu współrzędnych przedmiotu obrabianego

Przy okre

ślaniu układu współrzędnych przedmiotu obrabianego na frezarce

obowi

ązuje zasada, że górna powierzchnia przedmiotu pokrywa się z płaszczy-

zn

ą X-Y. Środek układu przyjmuje się z reguły w jednym z narożników tak, aby

u

łatwić obliczanie współrzędnych poszczególnych punktów zarysu przedmiotu.

Z

Y

X

Rys. 4. Uk

ład współrzędnych w

przedmiocie obrabianym

Uk

ład współrzędnych przedmiotu na tokarce przyjmuje się zgodnie z rys. 2.

3. Ustalanie punktu zerowego przedmiotu obrabianego

W zale

żności od dostępnego oprzyrządowania, punkt zerowy przedmiotu

ustawia

ć można wykorzystując narzędzie lub sondę pomiarową.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 4 –

Przy ustalaniu punktu z wykorzystaniem narz

ędzia procedura postępowania

jest nast

ępująca:

−

o

ś Z – należy ustawić narzędzie nad przedmiotem obrabianym, a na-

st

ępnie zjechać w osi Z przy włączonych obrotach wrzeciona do styku

narz

ędzia z górną płaszczyzną przedmiotu (

rys. 5

a). Posuw narz

ędzia w

ko

ńcowej fazie powinien być na tyle mały, aby możliwe było precyzyjne

zatrzymanie ruchu przy stwierdzeniu styku narz

ędzia z przedmiotem. W

uk

ładzie sterowania zmienia się bieżącą wartość współrzędnej osi Z na Z

= 0.

−

o

ś X – należy ustawić narzędzie poza przedmiotem obrabianym, z lewej

strony przedmiotu, a nast

ępnie zjechać w osi Z poniżej górnej płaszczy-

zny. Analogicznie jak przy ustawianiu wspó

łrzędnej Z należy przy włą-

czonych obrotach wrzeciona dojecha

ć narzędziem do styku ze ścianką

przedmiotu (

rys. 5

b). Poniewa

ż środek narzędzia jest odsunięty od po-

wierzchni przedmiotu o warto

ść promienia, należy w układzie sterowania

zmieni

ć bieżącą wartość współrzędnej osi X na X = -R.

−

o

ś Y – postępowanie jest analogiczne jak w przypadku osi X (

rys. 5

c).

a)

przedmiot
obrabiany

stó

ł obrabiarki

v

f

z

x

Z = 0

b)

-R

v

f

Y

X

X = -R

c)

-R

v

f

Y

X

Y = -R

Rys. 5. Ustalanie punktu zerowe-
go metod

ą „na wiór” w osi a) Z b)

X c) Y

W metodzie tej dok

ładność w dużej mierze zależy od umiejętności operatora.

Mo

żna ją poprawić poprzez dodanie naddatków na wybranych ściankach

przedmiotu, np. przy ustalaniu zera w osi Z mo

żna dodać naddatek na górnej

powierzchni przedmiotu (

rys. 6

a). W takim przypadku naddatek ten jest zbierany

w pierwszej fazie obróbki (

rys. 6

b).

a)

b

przedmiot
obrabiany

naddatek na górnej

powierzchni

v

f

stó

ł obrabiarki

Z

X

Z = b

b)

b

przedmiot
obrabiany

v

f

stó

ł obrabiarki

Z

X

Rys. 6. Naddatek na górnej powierzchni przedmiotu

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 5 –

W przypadku, gdy niedopuszczalne jest uszkodzenie powierzchni przedmio-

tu, punkt zerowy ustawia si

ę z wykorzystaniem płytki wzorcowej (

rys. 7

).

a)

b

przedmiot
obrabiany

p

łytka

wzorcowa

v

f

stó

ł obrabiarki

Z

X

Z = b

b)

-R-b

v

f

Y

X

X = -R-b

c)

-R-b

v

f

Y

X

Y = -R-b

Rys. 7. Ustawianie punktu zerowego przy pomocy p

łytki wzorcowej w osi a) Z b) X c) Y

Punkt zerowy przedmiotu mo

żna również ustawiać przy pomocy sondy po-

miarowej, mocowanej we wrzecionie obrabiarki (

rys. 8

).

a)

przedmiot
obrabiany

v

f

stó

ł obrabiarki

Z

X

b)

przedmiot
obrabiany

v

f

stó

ł obrabiarki

Z

Y

c)

przedmiot
obrabiany

stó

ł obrabiarki

v

f

Z

X

Rys. 8. Ustawianie punktu zero-

wego przy pomocy sondy pomia-

rowej

Nale

ży starać się w taki sposób wybierać punkt zerowy na przedmiocie oraz

strategi

ę obróbki, aby minimalizować błędy obróbki poszczególnych wymiarów.

Powierzchnie boczne przedmiotu powinny by

ć ustawione możliwie jak

najdok

ładniej względem kierunków osi obrabiarki. Przy obróbce kilku takich

samych elementów dobrze jest sposób mocowania pó

łfabrykatu oraz punkt

zerowy zaplanowa

ć w taki sposób, by uzyskać powtarzalność układu

wspó

łrzędnych przy kolejnych mocowaniach (

rys. 9

).

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 6 –

Z

Y

X

zderzak

szcz

ęka ruchoma

szcz

ęka stała

Rys. 9. Mocowanie przedmiotu obrabianego

4. Mocowanie przedmiotu do obróbki

Do mocowania przedmiotu podczas obróbki wykorzystuje si

ę głównie moco-

wanie szcz

ękowe w imadłach oraz mocowanie modułowe. W niewielkim, ogra-

niczonym zakresie jest wykorzystywane równie

ż mocowanie na płycie magne-

tycznej.

Podstaw

ą każdego mocowania przedmiotu jest stół frezarki zaopatrzony w

rowki teowe. Mocowanie w szcz

ękach pozwala z reguły na swobodną obróbkę

górnej powierzchni przedmiotu obrabianego, ogranicza natomiast obróbk

ę wy-

branych powierzchni bocznych. Wykorzystanie imad

ła ze zderzakiem pozwala

na powtarzalne mocowanie kolejnych takich samych przedmiotów obrabianych.
Przyk

łady imadeł przedstawiono na rys. 10.

Imad

ło maszynowe

Imad

ło o 2 osiach skrętnych

Imad

ło o 3 powierzchniach bazowych

Imad

ło ze zderzakiem

Imad

ło dwuelementowe

Przyk

ład mocowania za pomocą 2 imadeł

Rys. 10. Przyk

łady imadeł maszynowych

Przedmioty obrabiane mocuje si

ę również przy pomocy elementów moduło-

wych. Przyk

łady takich mocowań przedstawiono na kolejnych szkicach na rys.

11.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 7 –

Rys. 11. Przyk

łady mocowania modułowego

Sposób mocowania w du

żym stopniu zależy od kształtu części i planowane-

go procesu technologicznego. W ka

żdym przypadku należy zadbać, aby po-

wierzchnie boczne zamocowanego przedmiotu by

ły równoległe do osi obrabiar-

ki, niedok

ładności zamocowania przedmiotu wpłyną bowiem na dokładność wy-

konanej cz

ęści.

Pó

łfabrykat i układ współrzędnych w programie Predator CNC Editor

Okre

ślenie półfabrykatu i układu współrzędnych w programie Predator CNC

Editor polega na okre

śleniu kształtu półfabrykatu, jego położenia względem

uk

ładu współrzędnych oraz gabarytów. Informacje te umieszcza się na począt-

ku programu w obszarze nag

łówka

*

. Pó

łfabrykat o kształcie kostki sześciennej

definiuje si

ę korzystając z instrukcji SBOX. W instrukcji tej najpierw podaje się

wspó

łrzędne lewego dolnego narożnika kostki w układzie współrzędnych

przedmiotu obrabianego, a nast

ępnie jej wymiary (L – długość, W – szerokość,

H – wysoko

ść).

Format instrukcji zgodnie ze szkicem na rys. 12a:

SBOX Xx1 Yy1 Zz1 La Wb Hc

Przyk

ład definicji półfabrykatu z rys. 12b:

SBOX X0 Y0 Z-20 L60 W50 H20

a)

x

x1

a

b

c

z1

y1

y

z

b)

x

60

50

20

y

z

*

Nag

łówek – instrukcje pomocnicze dla symulatora Predator CNC Editor, ograniczone wier-

szami (BEGIN PREDATOR NC HEADER) i (END PREDATOR NC HEADER)

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 8 –

Rys. 12. Przyk

ład definiowania półfabrykatu

Format instrukcji zgodnie ze szkicem na rys. 13a:

SCYL S(orientacja osi) Xx1 Yy1 Zz1 Db Lh

Orientacj

ę osi określa się podając indeks: 1 – oś walca równoległa do osi X,

2 – do osi Y, 3 – do osi Z. Pozycj

ę X, Y, Z układu współrzędnych określa się

wzgl

ędem środka dolnej powierzchni walca.

Przyk

ład definicji półfabrykatu z rys. 13b:

SCYL S3 X0 Y0 Z-55 D60 L55

a)

h

X

Y

Øb

Z

x1

z1

y1

b)

55

X

Y

Ø60

Z

Rys. 13. Definiowanie pó

łfabrykatu o kształcie walca

Nag

łówek ze zdefiniowanym półfabrykatem zgodnie z rys. 12b podano poni-

żej.

(BEGIN PREDATOR NC HEADER)
(MCH_FILE=3AXVMMMILL.MCH)
(SBOX X0 Y0 Z-20 L60 W50 H20)
(END PREDATOR NC HEADER)
W drugim wierszu nag

łówka należy określić obrabiarkę (w tym przypadku fre-

zarka 3-osiowa), dla której b

ędzie pisany program.

5. Podstawy programowania

Program steruj

ący obrabiarką numeryczną składa się z bloków. Bloki wczy-

tywane s

ą jako całość i jako całość wykonywane przez układ sterowania. Kolej-

no

ść wykonywania bloków wynika z kolejności umieszczenia ich w programie.

Zmiana kolejno

ści wykonywania bloków możliwa jest z wykorzystywaniem pętli

lub skoków. Bloki sk

ładają się ze słów, które wywołują elementarne funkcje

uk

ładu sterowania. Do wywoływania funkcji wykorzystuje się adresy. Podsta-

wowe, najcz

ęściej wykorzystywane adresy, to:

A, B, C – warto

ści współrzędnych w osiach obrotowych A, B i C,

D – numer rejestru narz

ędziowego,

F – programowanie posuwu,
G – funkcje przygotowawcze,
H – funkcje dodatkowe,
I, J, K – parametry interpolacji w osiach odpowiednio X, Y i Z,
M – funkcje pomocnicze (maszynowe),
N – numer bloku,
P – krotno

ść wywołania podprogramu,

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 9 –

R – programowanie z wykorzystaniem R-parametrów,
S – programowanie obrotów wrzeciona/pr

ędkości skrawania,

T – ustawienie narz

ędzia w magazynie narzędziowym,

X, Y, Z – warto

ści współrzędnych w osiach odpowiednio X, Y, Z.

Jeden adres mo

że w danym bloku wystąpić tylko raz (nie dotyczy adresów G

oraz M). Przyk

ładowy blok może mieć postać:

N50 G01 X25 Y30 F250 S1500

gdzie kolejne s

łowa oznaczają:

N50 – numer bloku; numerowanie kolejnych bloków nie jest obowi

ązkowe

we wszystkich uk

ładach sterowania, jednak ułatwia orientację w

d

łuższych programach i przyspiesza wyszukiwanie błędów,

G01 – instrukcja ruchu w interpolacji liniowej (przemieszczenie narz

ędzia

po linii prostej),

X25 Y35 – wspó

łrzędne punktu docelowego,

F250 – warto

ść prędkości posuwowej,

S1500 – warto

ść prędkości obrotowej wrzeciona.

Programowanie obrabiarek sterowanych numerycznie sprowadza si

ę do wo-

dzenia wierzcho

łkiem narzędzia (rys. 14) w przestrzeni roboczej obrabiarki, w

okre

ślonym układzie współrzędnych. W instrukcji ruchu podaje się współrzędne

docelowe (punkt, do którego narz

ędzie ma dotrzeć) narzędzia. Punkt końcowy

jednego odcinka toru jest jednocze

śnie punktem początkowym odcinka kolejne-

go.

Rys. 14. Punkt programowany narz

ędzia dla wiertła i freza

Z racji ró

żnych struktur kinematycznych obrabiarek zmiana położenia narzę-

dzia wzgl

ędem przedmiotu obrabianego może być wykonana jako faktyczne

przemieszczenie narz

ędzia lub też przemieszczenie przedmiotu obrabianego –

ruch w uk

ładzie przedmiotu lub narzędzia. Dla uproszczenia względny ruch na-

rz

ędzia w stosunku do przedmiotu obrabianego nazywany będzie po prostu ru-

chem narz

ędzia.

Programowanie instrukcji ruchu narz

ędzia

Ruch mo

że być wykonany z określonym posuwem (określoną prędkością

przemieszczania narz

ędzia względem przedmiotu) lub też z prędkością mak-

symaln

ą, o wartości ustawionej w układzie sterowania maszyny. Możliwy do

zaprogramowania tor ruchu (kszta

łt krzywej, po jakiej przesuwane jest narzę-

dzie) narz

ędzia jest ograniczony zastosowanym w układzie sterowania interpo-

latorem. Najcz

ęściej stosowany interpolator liniowo-kołowy umożliwia progra-

mowanie ruchów po linii prostej oraz

łuku kołowym. Ruch po krzywych dających

si

ę opisać równaniem matematycznym programuje się obliczając w pętli

zamkni

ętej kolejne przyrosty w poszczególnych osiach.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 10 –

Y

y1

X

x1

0

G00

G01

G02

G03

Rys. 15. Zestawienie mo

żliwych ruchów na płaszczyźnie

Na rys. 15 zestawiono podstawowe tory ruchu programowane bezpo

średnio

kodami steruj

ącymi. Przyjmując, że narzędzie znajduje się w punkcie 0, jego

ruch na p

łaszczyźnie XY do punktu (x1, y1) można zaprogramować instrukcja-

mi: G00, G01, G02 lub G03.

Instrukcja G00 programuje ruch z pr

ędkością maksymalną, który wykorzystu-

je si

ę tylko do ruchów przestawczych narzędzia poza przedmiotem obrabianym.

Nie ma mo

żliwości kontrolowania ani kształtu drogi, ani też prędkości prze-

mieszczania narz

ędzia. W zależności od układu sterowania może on być wyko-

nywany po linii prostej lub prostej

łamanej.

Programuje si

ę go instrukcją:

G00 X liczba Y liczba Z liczba

gdzie indeksy X, Y, Z oznaczaj

ą współrzędne punktu docelowego narzędzia na

odpowiednich osiach.
Przyk

ład:

G00 X100 Y120

powoduje przemieszczenie narz

ędzia ruchem

szybkim do punktu o wspó

łrzędnych X100 Y120.

Rys. 16. Przyk

ład wykorzystania ruchu przestawczego z posuwem maksymalnym

Ruch w interpolacji liniowej (ruch roboczy) odbywa si

ę po linii prostej z

okre

śloną wartością prędkości posuwowej. W zależności od rodzaju sterowania

narz

ędzie może być przemieszczane jednocześnie w jednej, dwóch lub więcej

osiach.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 11 –

Rys. 17. Przyk

ład ruchu posuwowego w interpolacji liniowej

Programuje si

ę go instrukcją:

G01 X liczba Y liczba Z liczba F liczba

gdzie indeksy X, Y, Z oznaczaj

ą współrzędne punktu docelowego narzędzia na

odpowiednich osiach, natomiast indeks F oznacza warto

ść prędkości posuwo-

wej narz

ędzia.

Przyk

ład:

G01 X50 Y80 F50 powoduje przemieszczenie narz

ędzia ruchem

roboczym z posuwem F=50mm/min do punktu o wspó

łrzędnych X50 Y80.

Zarówno wspó

łrzędne punktów (X, Y, Z) jak też wartość posuwu są warto-

ściami modalnymi, co znaczy, że są pamiętane przez układ sterowania, zatem
je

śli ich wartość nie ma się zmieniać to nie ma potrzeby ich przepisywania w

kolejnych wierszach.

Ruch w interpolacji ko

łowej odbywa się po łuku kołowym zgodnie, lub

przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

G02

G03

Rys. 18. Ruch w interpolacji ko

łowej

Format instrukcji:

G02/G03 X liczba Y liczba Z liczba I liczba J liczba K liczba F liczba

albo

G02/G03 X liczba Y liczba Z liczba R liczba F liczba

Instrukcj

ę można wykorzystywać podając indeksy I, J, K oznaczające współ-

rz

ędne środka łuku kołowego (odpowiednio na osiach X, Y, Z) względem punk-

tu pocz

ątkowego łuku, lub też R, oznaczający promień łuku. W niektórych ste-

rowaniach (np. Heidenhain) indeksy I, J oraz K oznaczaj

ą środek łuku kołowego

wzgl

ędem początku układu współrzędnych.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 12 –

X

Y

15

-5

50

20

Punkt

końcowy

Punkt początkowy

łuku

X

Y

50

R15

30

Punkt końcowy

Punkt początkowy

łuku

G02 X50 Y20 I15 J-5 F120

G02 X50 Y30 R15 F120

Rys. 19. Przyk

ład wykorzystania interpolacji kołowej

Poniewa

ż przy programowaniu ruchu po torze kołowym zapis z wykorzysta-

niem promienia R jest nie

ścisły, dlatego w przypadku, gdy kąt rozwarcia łuku

jest wi

ększy niż 180°, należy promień łuku R podawać jako wartość ujemną.

Zapis z wykorzystaniem

środka łuku (I,J,K) pozostaje w takim przypadku bez

zmian.

X

Y

R15

37

7

Punkt końcowy

Punkt początkowy łuku

80

X

Y

R15

37

7

Punkt końcowy

Punkt początkowy łuku

280

G02 X37 Y7 R15 F120

G02 X37 Y7 R–15 F120

Rys. 20. Wykorzystanie interpolacji ko

łowej przy kącie łuku <180° i >180°

W przeciwie

ństwie do interpolacji liniowej, przy programowaniu interpolacji

ko

łowej należy pamiętać, że ma ona sens przy określeniu płaszczyzny, w której

ruch si

ę odbywa. Przyjęto, że taką płaszczyznę definiuje płaszczyzna aktualne-

go uk

ładu współrzędnych, przy czym wybór jednej z trzech możliwych odbywa

si

ę za pomocą funkcji przygotowawczych:

•

G17 – ustalenie p

łaszczyzny XY jako płaszczyzny interpolacji,

•

G18 – ustalenie p

łaszczyzny ZX jako płaszczyzny interpolacji,

•

G19 – ustalenie p

łaszczyzny YZ jako płaszczyzny interpolacji.

Poniewa

ż podczas obróbki prostych elementów z reguły wykorzystywana jest

tylko jedna p

łaszczyzna robocza, dobrze jest zdefiniować ją na początku pro-

gramu.

Uk

ład współrzędnych absolutnych i przyrostowych

Przy programowaniu w uk

ładzie współrzędnych absolutnych współrzędne

punktu docelowego ruchu narz

ędzia określane są względem początku układu

wspó

łrzędnych. W układzie przyrostowym punkt docelowy kolejnego ruchu

okre

ślany jest względem bieżącego położenia narzędzia.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 13 –

Uk

ład współrzędnych absolutnych włączany jest kodem G90, układ przyro-

stowy kodem G91. S

ą to funkcje modalne. Każdorazowe przełączenie układu

wspó

łrzędnych jest pamiętane do momentu kolejnej zmiany lub skasowania.

ruch w uk

ładzie absolutnym do

punktu N1, a pó

źniej N2:

G90 G01 X50 Y20
G01 X30 Y50

X

N1

N0

N2

Y

50

30

20

50

0

ruch w uk

ładzie absolutnym do

punktu N1, a pó

źniej w układzie

przyrostowym do N2:

G90 G01 X50 Y20
G91 G01 X-20 Y30

Rys. 21. Przyk

ład wykorzystania układu przyrostowego (N0 – punkt startowy

narz

ędzia)

Obrabiarka po w

łączeniu pracuje z reguły w układzie współrzędnych maszy-

nowych. Przed uruchomieniem programu obróbki danej cz

ęści, należy ustawić

punkt zerowy przedmiotu obrabianego i aktywowa

ć go w układzie sterowa-

nia. Wi

ększość układów sterowania ma możliwość ustawienia wielu punktów

zerowych przedmiotu obrabianego i prze

łączania się pomiędzy nimi w trakcie

pracy. Jest to wykorzystywane mi

ędzy innymi do obróbki jednego przedmiotu w

kilku zamocowaniach oraz przy obróbce kolejno kilku takich samych przedmio-
tów zamocowanych jednocze

śnie na stole obrabiarki. Do wywoływania punktów

zerowych przedmiotu s

łużą komendy G54, G55, G56, G57. Ich liczba może być

zmienna w zale

żności od układu sterowania obrabiarki.

Jednostki d

ługości G20 / G21

Wielko

ści kątowe w obrabiarkach numerycznych przyjęto podawać w stop-

niach. Je

śli chodzi o jednostki długości, to należy określić w programie, jakimi

jednostkami d

ługości programista będzie się posługiwał. Służą do tego funkcje

przygotowawcze:

•

G20 – jednostki d

ługości cale,

•

G21 – jednostki d

ługości milimetry.

Jednostki d

ługości definiuje się na początku programu i nie można ich w

trakcie programu zmienia

ć.

Parametry pracy narz

ędzi

Do parametrów technologicznych, zwi

ązanych z pracą narzędzi, należy

pr

ędkość posuwowa (adres F) i prędkość obrotowa (adres S).

Warto

ść prędkości posuwowej można podawać w jednostkach [mm/min] lub

[mm/obr]. Wybór jednostki dokonuje si

ę kodami:

•

G94 – posuw minutowy [mm/min]

•

G95 – posuw na obrót [mm/obr]

W praktyce posuw minutowy (G94) jest u

żywany na frezarkach bądź przy

frezowaniu na centrach tokarsko-frezarskich, posuw na obrót (G95) prawie wy-
łącznie przy toczeniu.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 14 –

Funkcje narz

ędziowe T, D

Adres T (ang. Tool) wywo

łuje zmianę położenia magazynu narzędziowego.

Zadanie konkretnej warto

ści (która musi być typu naturalnego) powoduje usta-

wienie si

ę magazynu narzędziowego w ten sposób, że na jego aktywnej pozycji

znajdzie si

ę narzędzie kodowane poprzez zadany numer. Rozumienie aktywnej

pozycji zale

ży od sposobu przechowywania narzędzi i ich uczestnictwa w ob-

róbce.

W obrabiarkach typu tokarka magazyn narz

ędziowy (np. w postaci obrotowej

tarczy narz

ędziowej) jednocześnie pełni rolę imaka narzędziowego dla narzę-

dzia w trakcie obróbki, co oznacza,

że po przywołaniu adresu T narzędzie o

podanym numerze jest gotowe do obróbki. We frezarkach narz

ędzia przecho-

wywane s

ą w magazynie typu tarczowego, łańcuchowego itp. a przed obróbką

s

ą przenoszone za pomocą dodatkowego urządzenia (nazywanego zmienia-

czem) do wrzeciona narz

ędziowego. Po przywołaniu adresu T narzędzie o

podanym numerze jest gotowe do wymiany (jednak nadal znajduje si

ę w maga-

zynie). Do wywo

łania zmiany narzędzia służy funkcja pomocnicza M6. Adres D

(ang. tool offset number), umieszczany cz

ęsto za funkcją T jest numerem tzw.

rejestru narz

ędziowego. Rejestr narzędziowy to zestaw parametrów opisują-

cych narz

ędzie. W zależności od sterowania wywołuje się go w tym samym blo-

ku co narz

ędzie lub w momencie, gdy informacje tam zawarte są potrzebne, np.

przy ruchu z kompensacj

ą. Dodatkowo przy wywoływaniu narzędzia należy

okre

ślić jego parametry technologiczne, czyli prędkość obrotową S oraz posuw

F.

Blok programu wywo

łujący narzędzie o numerze 1 i ustawiający prędkość

obrotow

ą 1500 obr/min i posuw 200 mm/min przedstawiono poniżej:

T1 D1 S1500

F200

M6

Definicja narz

ędzi w programie Predator CNC Editor

Wykorzystywane w programie narz

ędzia definiuje się w obszarze nagłówka

za pomoc

ą instrukcji MTOOL. Kolejne litery w instrukcji oznaczają: T – numer

narz

ędzia, S – typ narzędzia (1 – frez walcowo-czołowy, 4 – wiertło), D – śred-

nica narz

ędzia [mm], H – długość narzędzia [mm], A – dla wiertła kąt ostrza).

Przyk

ład zdefiniowania 2 narzędzi przedstawiono poniżej:

(MTOOL T01 S1 D2 H10)
(MTOOL T02 S4 D3 A118 H10)

Cykle wiertarskie

W celu uproszczenia programowania obrabiarek, wybrane operacje wykonu-

je si

ę korzystając z cykli obróbkowych. Cykle są krótkimi podprogramami zapi-

sanymi w pami

ęci obrabiarki, wywoływanymi kodami sterującymi.

G81 – cykl wiercenia otworów p

łytkich w jednym przejściu.

G98 G81 X20 Y25 Z-10 R4
X 30 Y25
X40 Y25
G80

X, Y – po

łożenie otworu

Z – g

łębokość otworu

R – po

łożenie płaszczyzny bezpiecznej w osi Z

G98 – wycofanie na p

łaszczyznę wywołania cyklu

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 15 –

G99 – wycofanie na p

łaszczyznę bezpieczną (definiowana parametrem R)

G82 – cykl wiercenia otworów p

łytkich w jednym przejściu z postojem na dnie.

G98 G82 X20 Y25 Z-10 R2 D1
G80

D – przerwa (liczba oznacza wielokrotno

ść 0,1 sekundy)

G83 – cykl wiercenia otworów g

łębokich w wielu przejściach z łamaniem i wy-

rzucaniem wióra.

G99 G83 X20 Y25 Z-20 R2 D1 P2
G80

– g

łębokość wiercenia w pierwszym kroku

– przerwa
– procentowa warto

ść zmniejszania

– minimalna g

łębokość wiercenia

Podprogramy

Podprogramy umo

żliwiają wyodrębnienie często wykorzystywanego frag-

mentu kodu i wywo

ływanie go pojedynczą instrukcją.

O,liczba ca

łkowita – początek podprogramu

M99 – koniec podprogramu
M98 – wywo

łanie podprogramu

M98 P2 L3

P, liczba ca

łkowita numer podprogramu

L, liczba ca

łkowita liczba powtórzeń podprogramu

Dobór narz

ędzi i określenie parametrów skrawania

Parametry technologiczne obróbki dobierane s

ą na podstawie obrabianego ma-

teria

łu i wykorzystywanych narzędzi. Zalecane zakresy prędkości skrawania

oraz posuwów podawane s

ą przez producentów narzędzi. Odpowiednie wzory

przeliczeniowe podano poni

żej.

Pr

ędkość skrawania:

•

1000

n

D

v

c

⋅

⋅

=

π

[m/min]

gdzie:

v

c

– pr

ędkość skrawania [m/min],

D – przy toczeniu toczona

średnica, przy frezowaniu średnica narzędzia [mm],

n – pr

ędkość obrotowa [obr/min].

Pr

ędkość posuwowa:

•

n

z

f

v

z

f

⋅

⋅

=

[mm/min]

•

n

f

v

n

f

⋅

=

[mm/min]

gdzie:

f

z

– posuw na ostrze [mm],

z – liczba ostrzy,
f

n

– posuw na obrót [mm].

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 16 –

Kompensacja promienia narz

ędzia

Kompensacja promienia narz

ędzia przez układ sterowania maszyny polega

na przesuni

ęciu środka narzędzia względem obrabianego zarysu o wartość

promienia narz

ędzia. Wykorzystując kompensację instrukcjami ruchu opisuje

si

ę zatem zarys, jaki narzędzie powinno obrobić. W znacznym stopniu uprasz-

cza to proces tworzenia programu, nie ma bowiem potrzeby przy podawaniu
wspó

łrzędnych uwzględniać promienia narzędzia. Kierunek odsunięcia narzę-

dzia od zarysu okre

śla się względem kierunku ruchu. Odsunięcie w prawo na-

zywa si

ę kompensacją prawą i oznacza kodem sterującym G42, odsunięcie w

lewo – lew

ą i kodem G41. Wyłączenie kompensacji następuje kodem G40.

Schemat ideowy kompensacji przedstawiono na rys. 1.

r

r

r

r

- programowane wspó

łrzędne

zarys obrabiany

z kompensacj

ą

praw

ą

G42

r

r

r

r

zarys obrabiany

z kompensacją

lewą

G41

- programowane wspó

łrzędne

Rys. 22. Schemat ideowy kompensacji

Przy wywo

ływaniu kompensacji należy w tym samym wierszu podać indeks

D rejestru z warto

ścią kompensacji, np. G01 G41 D1 X20 Y20.

Przy programowaniu obróbki konturu z wykorzystaniem kompensacji, kompen-
sacj

ę należy włączać (G41/G42) w ruchu dojeżdżania do konturu i wyłączać

(G40) przy odje

żdżaniu od niego.

Istotny jest sposób najazdu na pierwszy punkt konturu, poniewa

ż podczas

w

łączania kompensacji zmienia się sposób prowadzenia narzędzia. Według

wprowadzanych wspó

łrzędnych nie jest prowadzony środek narzędzia, tylko

jest ono przesuwane stycznie z prawej lub lewej strony do opisywanego kontu-
ru. Nale

ży unikać takich ruchów dojeżdżania do pierwszego punktu konturu, w

wyniku których narz

ędzie mogłoby podciąć obrabiany kontur. Na rys. 23 przed-

stawiono przyk

ładowy błąd wynikający z takiego programowania obróbki.

ruch dojeżdżania do konturu

z włączaniem kompensacji

ścięty narożnik

I punkt

zarysu

Rys. 23. Przyk

ład nieprawidłowego dojeżdżania do zarysu

Przy programowaniu obróbki zarysów z kompensacj

ą czasami pewnym uła-

twieniem mo

że być wirtualne przedłużenie zarysów (przykład na rys. 24).

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

– 17 –

ruch dojeżdżania

do konturu

ruch odjeżdżania

od konturu

obrabiany zarys

I punkt

zarysu

II punkt

zarysu

Rys. 24. Przyk

ład obróbki prostego konturu

________________________________

Cz

ęść rysunków zapożyczona została z materiałów ofertowych firm oraz z opracowania „Programowanie

obrabiarek CNC na przyk

ładzie układu sterowania Sinumerik 810D/840D autorstwa Grzegorza Nikla.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/