WYDZIAA
MECHANICZNY
Zakład Inżynierii Produkcji
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
Temat ćwiczenia:
Programowanie obróbki prostych kształtów z wykorzystaniem
funkcji korekcji narzędzia
Laboratorium z przedmiotu:
OBRABIARKI STEROWANE NUMERYCZNIE
Opracował: dr inż. Andrzej Werner
Białystok 2010
Cel ćwiczenia:
 nabycie umiejętności programowania obróbki konturów z wykorzystaniem funkcji korekcji
promienia narzędzia.
1. Wiadomości teoretyczne.
1.1 Podstawowe funkcje sterowania numerycznego
Funkcje sterowania numerycznego:
A, B, C - oznaczenia ruchów obrotowych wokół osi X, Y, Z
F  funkcja prędkości posuwowej narzędzia
G  funkcje przygotowawcze
H  funkcja dodatkowa
I, J, K  parametry interpolacji kołowej w osiach X, Y, Z
M  funkcje pomocnicze
N  numer wiersza (bloku)
R  funkcja dodatkowa (promień)
S  funkcja napędu głównego (obrotów wrzeciona)
T  kodowanie numeru narzędzia
X, Y, Z  adresy osi współrzędnych
Tab. 1. Opis wybranych funkcji pomocniczych M
Funkcje M Znaczenie funkcji Graficzna interpretacja
M00 Stop bezwarunkowy
M01 Stop warunkowy
Koniec programu (bez przejścia do początku
M02
programu)
M03 Deklaracja prawych obrotów wrzeciona
M04 Deklaracja lewych obrotów wrzeciona
M05 Zatrzymanie obrotów wrzeciona
M06 Zmiana narzędzia
M08 Włączenie chłodziwa
M09 Wyłączenie chłodziwa
Włączenie prawych obrotów wrzeciona i
M13
chłodziwa
Koniec programu (z przejściem do początku
M30
programu)
2
Tab. 2. Opis wybranych funkcji przygotowawczych G
Funkcje G Znaczenie funkcji Graficzna interpretacja
Ruch szybki (pozycjonowanie)
G00 tzw. interpolacja punktowa  dla współrzędnych
kartezjańskich
Ruch roboczy po linii prostej
G01 (z interpolacja liniową)  dla współrzędnych
kartezjańskich
Ruch roboczy po Å‚uku w kierunku zgodnym
z ruchem wskazówek zegara
G02
(interpolacja kołowa)  dla współrzędnych
kartezjańskich
Ruch roboczy po Å‚uku w kierunku przeciwnym
do ruchu wskazówek zegara
G03
(interpolacja kołowa)  dla współrzędnych
kartezjańskich
G17 Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej XY
G18 Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej XZ
G19 Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej YZ
G40 Odwołanie korekcji promienia narzędzia
Korekcja promienia narzędzia na lewo od
G41
zaprogramowanego zarysu przedmiotu
Korekcja promienia narzędzia na prawo od
G42
zaprogramowanego zarysu przedmiotu
G53 Deklaracja układu współrzędnych obrabiarki
G54 Deklaracja układu współrzędnych przedmiotu
G90 Wymiarowanie absolutne
G91 Wymiarowanie przyrostowe
Deklaracja jednostek prędkości posuwu
G94
[mm/min]
Deklaracja jednostek prędkości posuwu
G95
[mm/obr]
1.2 Programowanie obróbki z wykorzystaniem funkcji interpolacji
1.2.1 Interpolacja punktowa (G00)
Interpolacja punktowa (zwana też ruchem szybkim) (rys. 1) polega na
przemieszczeniu się narzędzia do zaprogramowanego punktu z dużymi prędkościami w
osiach sterowanych numerycznie. Ruch ten może być zrealizowany z brakiem powiązania
ruchu w osiach, czyli przy braku interpolacji, czego efektem jest nieprzewidywalny tor ruchu
narzędzia. Ruch ten może być też zrealizowany z zastosowaniem interpolacji liniowej, czego
efektem będzie ruch narzędzia po linii prostej.
3
Rys.1 Interpolacja punktowa [1]
Interpolacja punktowa jest przeznaczona wyłącznie do ruchów ustawczych narzędzia.
Należy pamiętać, że skutkiem ruchu szybkiego może być kolizja (kontakt narzędzia lub
innego elementu ruchomego z przedmiotem obrabianym lub innym elementem obrabiarki). Z
tego względu wszystkie ruchy z interpolacją punktową należy programować bardzo starannie.
1.2.2 Interpolacja liniowa
Interpolacja liniowa należy do najprostszych, a jednocześnie do najczęściej
wykorzystywanych ruchów roboczych. Tor ruchu narzędzia przebiega po linii prostej
pomiędzy punktem początkowym i końcowym. A więc jest to wytyczanie prostoliniowej
trajektorii ruchu narzędzia na podstawie współrzędnych dwóch punktów  początkowego i
końcowego.
W interpolacji liniowej mogą być realizowane następujące przemieszczenia:
 1D  wzdłuż jednej osi układu współrzędnych (rys. 2a);
 2D  wzdłuż dwóch osi układu współrzędnych (rys.2b);
 3D  wzdłuż trzech osi układu współrzędnych (rys. 2c).
a) c)
b)
Rys. 2. Interpolacja liniowa z przemieszczeniami: a) 1D, b) 2D, c) 3D [2]
Przykład 1:
Interpolacja liniowa G01 we współrzędnych absolutnych:
Rys. 3. Interpolacja punktowa G01 (współrzędne absolutne) [1]
4
Blok sterujący ruchem narzędzia:
G01 G90 X+20 Y+60 F100
Przykład 2:
Interpolacja liniowa G01 we współrzędnych przyrostowych:
Rys. 4. Interpolacja liniowa G01 (współrzędne przyrostowe) [1]
Blok sterujący ruchem narzędzia:
G01 G91 X-80 Y+40
1.2.3 Interpolacja kołowa
Interpolacja kołowa jest to wytyczenie trajektorii ruchu narzędzia w kształcie łuku.
Dla tego rodzaju interpolacji przewidziano dwie funkcje w zależności od kierunku ruchu
narzędzia (rys. 5):
 G02  interpolacja kołowa w kierunku CW - zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek
zegara;
 G03  interpolacja kołowa w kierunku CCW - przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek
zegara.
Rys. 5. Funkcje interpolacji kołowej [1]
Ten sposób interpolacji może być realizowany w trzech płaszczyznach: XY, YZ, ZX (rys. 6).
Rys. 6. Płaszczyzny interpolacji kołowej [2]
5
Jedną z metod programowania interpolacji kołowej jest podanie współrzędnych środka
okręgu oraz współrzędnych punktu końcowego łuku. Celem zaprogramowania współrzędnych
środka okręgu wykorzystuje się tzw. parametry interpolacji I, J, K (w odpowiednich osiach 
I w X, J w Y, K w Z) (rys. 7).
Przykład:
Interpolacja kołowa z wykorzystaniem parametrów interpolacji I, J:
Rys. 7. Interpolacja kołowa G02 z wykorzystaniem parametrów interpolacji I,J [1]
Blok sterujący ruchem narzędzia:
I+60 J+70 G02 X+10 Y+31.3
W kolejnej metodzie programowania interpolacji kołowej wykorzystuje się parametr
jakim jest promień R łuku. Przy definiowaniu promienia konieczne jest określenie jego znaku
( + lub  - ). Znak ten zależy od kÄ…ta rozwarcia programowanego Å‚uku. Dla kÄ…ta d"180º jest to
znak  + , zaÅ› dla kÄ…ta >180º jest to znak  - (rys. 8).
Rys. 8. Znak promienia w zależności od kąta rozwarcia łuku [2]
Przykład:
Interpolacja kołowa G02 z wykorzystaniem wartości promienia R:
Rys. 9. Interpolacja kołowa G02 z wykorzystaniem wartości promienia R [2]
6
Bloki sterujące ruchem narzędzi:
Øð ruch narzÄ™dzia A: G02 X+80 Y+60 R+50
Øð ruch narzÄ™dzia B: G02 X+80 Y+60 R-50
1.3. Korekcja narzędzi do obróbki CNC
Przy pomocy wartości korekcyjnych narzędzi można w prosty sposób zaprogramować
przedmiot obrobiony bez uwzględniania rzeczywiście występujących póz
niej długości i
promieni narzędzi. Występujące na rysunku wymiary przedmiotu obrabianego mogą zostać
bezpośrednio zastosowane do programowania. Wymiary narzędzi, takie jak: długości czy
promienie frezów i płytek wieloostrzowych są automatycznie uwzględniane przez układ
sterowania CNC.
1.3.1 Wielkości korekcyjne narzędzi
wrzeciono
B
Rys. 10. Wartości korekcyjne narzędzia frezarskiego [3].
Przy narzędziach frezarskich długość L określana jest w
kierunku Z.
B - punkt odniesienia narzędzia
L
L - długość = odległość między wierzchołkiem ostrza i
punktem odniesienia narzędzia w osi Z
frez
R - promień narzędzia frezarskiego
R
Rys. 11.Wartości korekcyjne narzędzia tokarskiego [3].
B
Przy narzędziach tokarskich długość L jest mierzona
jest w kierunku Z
B - punkt odniesienia narzędzia
L - odległość w kierunku osi Z pomiędzy punktem
Q
odniesienia i teoretycznym punktem wierzchołka
ostrza
Q - odległość w kierunku osi X pomiędzy punktem
R
odniesienia i teoretycznym punktem wierzchołka
ostrza
L R - promień ostra
.
W sterowaniu CNC wymiary narzędzi są gromadzone w pamięci korekcyjnej, przy czym w
większości układów sterowania możliwy jest opis do 99 narzędzi. Podczas obróbki wartości
te muszą zostać zaktywizowane. Wywołanie ich jest elementem programu NC, np. poprzez
adres H lub specjalnie przewidziane do tego celu miejsce w słowie T.
Korekcja długości narzędzia przy frezowaniu i toczeniu.
Korekcja długości narzędzia, odniesiona do pewnego punktu odniesienia, umożliwia
wyrównanie zadanej i rzeczywistej długości narzędzia, powstającej np. przez przeszlifowanie
narzędzia. Ta długość narzędzia musi być znana układowi sterowania. Konieczne jest więc
zmierzenie długości L, czyli odległości między punktem odniesienia narzędzia B i
wierzchołkiem ostrza, a następnie wprowadzeniem jej do układu sterowania.
7
1.3.2. Korekcja promienia narzędzia przy frezowaniu.
Korekcję promienia narzędzia programuje się z wykorzystaniem następujących funkcji
przygotowawczych:
 G40  korekcja wyłączona,
 G41  narzędzie znajduje się z lewej strony obrabianego konturu,
 G42  narzędzie znajduje się z prawej strony obrabianego konturu.
Układy starowania CNC dysponują możliwością korekcji promienia narzędzia frezarskiego
ew. promienia ostrza w tokarkach. Przy ich pomocy możliwe jest bezpośrednie
programowanie konturu przedmiotu obrabianego w programie NC.
Aby narzędzie mogło wykonać z wysoką dokładnością zaprogramowany kontur, punkt
środkowy narzędzia musi się poruszać po torze równoległym do zaprogramowanego toru. Tor
ruchu punktu środkowego narzędzia określa się jako krzywą równoodległą od konturu
przedmiotu (rys. 12). Krzywa równoodległa jest torem ruchu punktu środkowego narzędzia,
przebiegającym w stałej odległości do zaprogramowanego konturu przedmiotu obrabianego.
Rys. 12. Korekcja promienia freza
1 - tory ruchu punktów środkowych narzędzi frezarskich (krzywe równoodległe)
2 - kontur przedmiotu obrabianego [3]
Układ sterowania CNC przejmuje obliczanie niezbędnego przy obróbce równoległego do
konturu przedmiotu obrabianego toru ruchu punktu środkowego narzędzia frezarskiego.
Podstawą obliczeń jest znajdujący się w pamięci promień danego narzędzia frezarskiego. W
samym programie NC nie podaje się wartości tego promienia, przywołując jedynie
odpowiednie okienko wartości korekcyjnych. Ponieważ istnieją dwie możliwości położenia
narzędzia przy obróbce, układ sterowania NC musi otrzymać informację, czy obróbka ma
nastąpić na lewo, czy na prawo od zaprogramowanego konturu (rys. 13).
Rys. 13. Kierunki obróbki przy korekcji promienia narzędzia frezarskiego
1 - na lewo od konturu G41, 2 - na prawo od konturu G42, 3 - zaprogramowane kontury G40[3]
Na rysunku został 14 przedstawiony został wybór korekcji promienia freza w zależności od
położenia narzędzia w odniesieniu do powstającego konturu podczas obróbki zewnętrznej
(rys. 14a) oraz obróbki wewnętrznej (rys. 14b).
8
Rys. 14. Wybór korekcji freza a) obróbka zewnętrzna, b) obróbka wewnętrzna
1 - na lewo od konturu G41, 2 - na prawo od konturu G42, 3 - kontur zaprogramowany G40 [3]
Jeżeli następnie wykonywane są ruchy bez korekcji promienia narzędzia frezarskiego, np.
podczas wiercenia, należy zakomunikować to układowi sterowania CNC poprzez
zamieszczenie odpowiedniej komendy w programie.
1.3.3 Programowanie zadania obróbkowego z wykorzystaniem funkcji korekcji promienia narzędzia.
Właściwe wykorzystanie funkcji korekcji promienia narzędzia wymaga podania
informacji sterujących w następującej kolejności:
1. Ustawienie narzędzia w punkcie startowym w pobliżu konturu obrabianego (ruch
szybki).
2. Dojazd narzędzia do pierwszego punktu konturu obrabianego - ruch z roboczy z
włączeniem korekcji promienia narzędzia.
3. Ruch narzędzia wzdłuż zaprogramowanego konturu.
4. Osiągnięcie ostatniego punktu konturu obrabianego.
5. Odjazd narzędzia do punktu końcowego połączony z wyłączeniem funkcji korekcji
promienia narzędzia.
Wybór punktu startowego.
Przed rozpoczęciem programowania konturu należy wskazać pierwszy punkt zarysu, w
którym rozpocznie się obróbka z aktywną kompensacją promienia narzędzia.
W dalszej kolejności zdefiniować należy punkt startowy tzn. pozycję w pobliżu konturu
obrabianego, z której nastąpi dojazd narzędzia do przedmiotu obrabianego  należy przy tym
uwzględnić wymiary stosowanego narzędzia. Ruch narzędzia do punktu startowego
programowany jest najczęściej z szybkim posuwem ustawczym. Położenie punktu startowego
musi spełniać następujące kryteria (rys. 15):
·ð bezkolizyjny dojazd,
·ð poÅ‚ożenie w pobliżu pierwszego punktu
konturu,
·ð na zewnÄ…trz materiaÅ‚u,
·ð kontur nie może być uszkodzony w trakcie
dojazdu narzędzia do pierwszego punktu.
Rys. 15. Różne położenia punktu startowego.
1.  nie zalecana,
2.  nie zalecana,
3.  właściwa,
4.  optymalna,
5.  nieodpowiednia (uszkodzenie konturu),
6.  zabroniona.
9
Wybór punktu końcowego.
Punkt końcowy jest punktem, do którego nastąpi pozycjonowanie narzędzia po zakończeniu
obróbki konturu (rys. 16). Przy wyborze położenia punktu końcowego należy kierować się
tymi samymi kryteriami jak przy doborze położenia punktu startowego.
Kompensacja promienia powinna być wyłączona
podczas odjazdu od konturu obrabianego.
Rys. 16. Różne położenia punktu końcowego.
1.  nie zalecana,
2.  nie zalecana,
3.  właściwa,
4.  optymalna,
5.  nieodpowiednia (uszkodzenie konturu),
6.  zabroniona.
2. Przykładowy program sterujący
W poniższym rozdziale przedstawiony zostanie program sterujący obróbką części
przedstawionej na rys. 17. Program ten sporządzony został na frezarkę wyposażoną w układ
sterowania firmy HEIDENHAIN.
Y
Y
X
Z
punkt zerowy
przedmiotu
obrabianego
Rys. 17. Rysunek przedmiotu obrabianego.
Na wstępie programowania należy wybrać położenie punktu zerowego przedmiotu
obrabianego. Jest to początek układu współrzędnych, w którym napisany zostanie program
sterujący obróbką. Położenie tego punktu określa programista. W dalszej kolejności należy
wskazać pierwszy punkt programowanego zarysu, od którego rozpocznie się obróbka oraz jej
kierunek. Na podstawie tych danych określa się położenie punktu startowego i końcowego wg
zasad przedstawionych w poprzednim rozdziale (rys. 18).
10
tor skorygowany
tor programowany
pierwszy punkt zarysu
punkt końcowy
punkt startowy
Rys. 18. Położenie punktów: końcowego, początkowego i pierwszego punktu zarysu.
Dla prezentowanego przykładu przyjęto, że obróbka wykonywana będzie frezem o średnicy
16 mm. Położenia punktu startowego i końcowego określano jako optymalne wg zasad
zaprezentowanych w rozdziale 1.3.3. Założono przy tym, że droga wejścia i wyjścia narzędzia
z materiału wynosi 2 mm. Ostatecznie punkt startowy i końcowy w płaszczyz
nie XY
określone zostały odpowiednio we współrzędnych: (2, -10) i (-10, 2).
Tab. 3. Program sterujący obróbką części.
Bloki programu sterujÄ…cego Opis
Definicja przestrzeni do symulacji graficznej (tylko w
N10 G30 G17 X+0 Y+0 Z-15*
układach HEIDENHAIN)
N20 G31 G90 X+150 Y+120 Z+0*
Sekwencja startowa funkcji przygotowawczych
N30 G00 G90 G40 G90*
Pozycjonowanie do bezpiecznej wysokości przemieszczenia.
N40 Z+20*
Osiągnięcie punktu startowego kolejno w osiach XY i Z.
N50 X+2 Y-10*
N60 Z-5*
Dojazd do pierwszego punktu konturu z uruchomieniem
N70 G01 G41 X+10 Y+10 F500 S2000
korekcji promienia narzędzia (korekcja z lewej strony
M03*
konturu)
Opis konturu obrabianego.
N80 Y+90*
N90 G02 X+30 Y+110 R+20*
N100 G01 X+140*
N110 Y+85*
N120 G03 X+140 Y+35*
N130 G01 Y+20*
N140 G91 X-10 Y-10*
N150 G01 G90 X+10*
Odjazd do punktu końcowego z wyłączeniem korekcji
N160 G00 G40 X-10 Y+2 M05*
promienia narzędzia.
Sekwencja odjazdu narzędzia do pozycji  koniec
N170 Z+50*
programu .
N180 Y+200*
Koniec programu
N190 M30*
11
3. Przebieg ćwiczenia:
 sporządzenie programu sterującego obróbką części na podstawie rysunku wskazanego
przez prowadzącego ćwiczenie,
 wpisanie programu do pamięci układu sterowania numerycznego obrabiarki,
 przygotowanie maszyny do pracy,
 wykonanie obróbki części połączone z dyskusją poświęconą efektom stosowania korekcji
wymiarów narzędzia.
4. Zakres sprawozdania:
 program sterujący obróbką części na podstawie wydanego rysunku.
5. Literatura
1. Grzegorz Nikiel, Programowanie obrabiarek CNC na przykładzie układu sterowania
Sinumerik 810D/840D - www.ath.bielsko.pl/~gnikiel/
2. Instrukcja programowania układu TNC 350 HEIDENHAIN.
3. Podstawy obróbki CNC. Wydawnictwa REA s.j.
12