Зміст

 

1.1. Можливості й переваги верстатів з ЧПК

1.2. Класифікація верстатів з ЧПК

1.3. Схема роботи верстата з ЧПК. Пристрої ЧПК (ПЧПК)

1.4. Основні поняття. Мова програмування

1.5. Зміст і побудова тексту програми

Контрольні запитання

 

1.1. Можливості й переваги верстатів з ЧПК

Металорізальним верстатом з ЧПК називають верстат, керований за допомогою обчислювальних пристроїв від програми, яка містить всю необхідну інформацію для обробки деталі (послідовність обробки поверхонь, величини переміщень виконавчих органів, режими обробки тощо). Відповідно до введеної програми керування верстат здійснює робочі та допоміжні рухи виконавчих органів для отримання оброблюваної деталі належної якості.

Порівнюючи можливості верстатів з ЧПК з їх універсальними аналогами, можна констатувати істотні переваги цих верстатів.

Продуктивність обробки на верстатах з ЧПК у 1,5-5 разів підвищується за рахунок скорочення основного й допоміжного часу на переустановки деталі, зменшення кількості операцій, концентрації обробки на меншій кількості верстатів, зниження втрат на міжопераційне транспортування, зростання швидкості руху робочих органів під час обробки і холостих ходів.

Спрощується обробка складних криволінійних поверхонь — немає потреби у виготовленні спеціальних копірів та розмітці, проведенні спеціальних підгінних робіт. Зникає потреба виготовлення складних пристроїв — кондукторів для виконання свердлильно-розточувальних робіт. У результаті істотно скорочуються затрати на виробництво і терміни його підготовки.

Стала можливою обробка в недоступних для універсального верстата місцях — різноманітні внутрішні кармани, канавки, поверхні складної конфігурації тощо.

Скорочується час на контроль деталі та підналагодження верстата. Зменшується процент браку та розсіювання розмірів деталей в партії, що поліпшує якість наступної операції.

Знижується потреба у висококваліфікованих робітниках. Оператором може бути верстатник невисокої кваліфікації.

На якість обробки деталей менше впливає людський фактор — втомлюваність. Завдяки поліпшенню умов праці, підвищенню культури виробництва робітник уже не є безвідривним учасником процесу. Він може водночас обслуговувати кілька верстатів.

Виробничий процес став стабільнішим, з більш прогнозованими результатами і терміном обробки, що зумовлює зменшення запасу незавершеного виробництва. Це сприяє якіснішому плануванню та досконалішій організації праці.

Верстати з ЧПК — основна складова гнучких автоматизованих ліній, роботизованих технологічних комплексів, дільниць, цехів, кількість яких збільшується. Керування такими комплексами відбувається з одного центру, за допомогою однієї програми, з використанням маніпуляторів для переміщення деталі з одного верстата на інший.

Разом з універсальними прототипами верстати з ЧПК розширюють функціональні й технологічні можливості: точність обробки і геометричної орієнтації поверхонь, шорсткість поверхні, швидкість переміщення і точність позиціонування робочих органів. Поява прогресивного різального інструменту і жорсткого металорізального обладнання сприяє інтенсифікації режимів обробки, поширенню застосування лезвійного інструменту на гартовані поверхні, уможливлює високошвидкісну обробку (ВШО).

Постійно збільшується кількість програмованих функцій верстатів з ЧПК. Наприклад, на базі свердлильних, фрезерних, токарних і координатно-розточувальних верстатів створені оброблювальні центри (ОЦ), де більшість функцій (рухи виконавчих органів, режими обробки, подача змащувально-охолоджувальної рідини (ЗОР), заміна інструменту, заміна та кріплення деталі, власне, сама розробка керуючої програми) виконуються комп’ютеризованими пристроями ЧПК. Завдання оператора — спостерігати за правильним ходом процесу. На такому центрі отримують практично готову деталь.

Удосконалюється механізм розробки програми та її вводу в пристрій ЧПК верстата. Розвиток програмоносіїв пройшов шлях від штекерних барабанів, магнітофонних та паперових стрічок до вводу програми безпосередньо в пристрій ЧПК, по комп’ютерній мережі, через диск або флешку.

Сучасні CAD/CAM-системи спроможні розробляти керуючі програми з конструкторської документації і технологічного регламенту технолога-програміста з подальшою їх верифікацією на екрані й тестуванням на верстаті.

 

1.2. Класифікація верстатів з ЧПК

За технологічними ознаками й можливостями верстати з ЧПК класифікуються так само, як і універсальні, на базі яких їх виготовлено. Найбільшу групу (30-40 % усього верстатного парку) становлять токарні верстати з ЧПК.

Токарні верстати з ЧПК випускаються:

— патронно-центрові — універсального призначення;

— патронні — для коротких деталей типу фланець, втулка, кришка тощо;

— центрові — для обробки довгомірних деталей;

— токарно-револьверні;

— токарні автомати та напівавтомати;

— токарно-лобові;

— токарно-карусельні;

— спеціалізовані для багатосерійного виробництва;

— токарно-фрезерно-шліфувальні оброблювальні центри;

— спеціальні верстати для обробки унікальних деталей: верстат довжиною ЗО м для обробки гребних валів, транспортних шнеків тощо, карусельний з діаметром стола 18 м та інші.

Комплектуються токарні верстати з ЧПК револьверними головками — різцетримачами з горизонтальною або вертикальною віссю на 6, 8, 12, 16 позицій. Верстати можуть мати два різцетримачі. Це передбачає обробку двома інструментами одночасно (обточування й розточування, обточування різних шийок з обох кінців деталі, обточування і підрізання торця, знімання фасок тощо). Токарні верстати можуть оснащуватися магазинами до ЗО інструментів, які по команді від програми подаються в зону різання. Для обробки деталей вагою понад 16 кг верстати оснащуються маніпулятором, яким керує програма.

Сучасні токарно-фрезерні оброблювальні центри з ЧПК містять спеціальний супорт із фрезерувальною головкою, що дозволяє, не знімаючи деталь з верстата, крім токарної обробки, фрезерувати на ній лиски, пази, свердлити по

перечні й позацентрові отвори в торцях, виконувати інші фрезерні та свердлильні операції. Комбінація таких видів обробки дає змогу за одну установку виконати повну обробку деталі з максимальною точністю і швидкістю. Токарні верстати з ЧПК, оснащені інструментальною револьверною головкою, яка містить позиції для інструментів з автономним приводом, також можуть виконувати торцеве і радіальне фрезерування, поперечне і торцеве свердління, зокрема торцеве свердління не в осі обертання шпінделя. Сучасні токарні верстати для довгомірних деталей оснащуються керованими програмою люнетами та задньою бабкою.

Свердлильні верстати з ЧПК комплектуються револьверними головками на 6, 8, 12, 16 позицій або інструментальними магазинами на ЗО, 60 інструментів. На них обробляють отвори різного призначення: кріплення, точні, з точними міжцентровими відстанями. Застосування цих верстатів дало змогу замінити традиційну обробку по кондуктору більш ефективною, звільнивши робітника від тяжкої фізичної праці, пов’язаної з попаданням інструментом у спрямовуючу втулку кондуктора на радіально-свердлильному верстаті, а також вивільнивши виробництво від потреби проектувати, виготовлювати й підтримувати в робочому стані непросте оснащення — кондуктори.

Фрезерні верстати з ЧПК випускаються вертикальні, горизонтальні, вертикально-горизонтальні з різним ступенем охоплення керуванням функцій верстата: від програми для 2,5 координат (обробка плоского контуру з подачею по третій координаті в програмі глибини фрезерування, обробка отворів) до п’ятикоординатних верстатів з керованими від програми поворотами типі йде льної бабки, поворотом патрона з деталлю, встановленого на столі верстата, поворотом стола, можливістю програмування рухів одночасно по трьох координатах X, У, Z та поворотом навкруг двох осей. Саме на таких верстатах виконується обробка складних тривимірних поверхонь.

Свердлильно-фрезерно-розточувальні оброблювальні центри (ОЦ) комплектуються магазинами на ЗО, 40, 60, 100 інструментів. Заміна інструмента в шпінделі відбувається по команді від програми. На ОЦ виконують, не знімаючи деталі, свердлильні, фрезерні та розточувальні роботи, обробляють плоскі поверхні, пази, отвори, криволінійні дво- та тривимірні поверхні. Впроваджуються у виробництво то

карно-фрезерні оброблювальні центри з подальшим збільшенням можливостей обробки деталі з однієї установки.

Автоматизовані технологічні комплекси випускаються для обробки тіл обертання — на базі токарних верстатів з ЧПК та обробки корпусних деталей — на базі свердлиль-но-фрезерно-розточувальних оброблювальних центрів. Верстати маніпулятором з’єднані між собою і магазином — на-копичувачем деталей. Керування відбувається з єдиного комп’ютерного центру [25].

Шліфувальні верстати з ЧПК випускаються плоскошліфувальні, профілешліфувальні, координатно-шліфувальні, круглошліфувальні, різешліфувальні, зубошліфувальні, без-центрово-круглошліфувальні, спеціального призначення з різним ступенем охоплення програмним керуванням їх функцій.

Електроерозійні верстати з ЧПК випускаються дротові та електродні. Програмне керування забезпечує вирізання плоских деталей складного контуру на верстатах першого типу, а також формування складних поверхонь об’ємних деталей на верстатах другого типу методом електроерозії в струмопровід-них матеріалах, якщо обробка в інтттий спосіб ускладнена або неможлива. Керований програмою електрод (з латуні, міді, графіту) переміщується в середовищі індустріального масла, гасу або води з антикорозійними присадками.

Електрохімічні верстати з ЧПК широко застосовуються в автомобільній промисловості для виготовлення складних штампів.

Діркопробивні преси випускаються з позиційною системою ЧПК, ефективно використовуються для формування великої кількості отворів у панелях різноманітного призначення, електрошафах, подібних деталях.

Лазерні та інші різаки, керовані від ЧПК, використовуються для розкрою за програмою деталей або їх заготовок, що містять контури складних конфігурацій. Сучасні комп’ютерні програми забезпечують найбільш раціональне розташування елементів крою на листі й оптимальну траєкторію руху різака, яка візуалізується на екрані. Технолог має змогу аналізувати процес і вносити необхідні поправки заздалегідь.

Зварювальні автомати з ЧПК на щабель підвищили якість і продуктивність зварювання, звільнили робітника від шкідливої для здоров’я праці, виявилися незамінними в місцях, де присутність людини неприпустима (наприклад, на ЧАЕС під час ліквідації аварії).

Гравірувальні верстати з ЧПК в десятки разів зменшили трудомісткість гравірувальних робіт, уможливили серійне нанесення складних візерунків на поверхню.

Напрями удосконалення верстатів з ЧПК. Присвоєння моделі

— Модернізацію сучасних верстатів з ЧПК націлено на підвищення продуктивності обробки завдяки високошвид-кісності, поєднанню якомога більших видів обробки на одній машині, автоматизації завантаження і вивантаження деталей, автоматичному дистанційному керуванню зміною інструменту, можливістю монтуватися в загальну автоматичну лінію обробки з централізованою системою керування процесами на кожному з верстатів та в лінії загалом.

— Верстати з ЧПК мають забезпечувати високу точність і швидкість відпрацювання позиційних переміщень, заданих керуючою програмою, зберігаючи точність тривалий час. Це зумовлює потребу вдосконалення систем ЧПК.

— Висока точність обробки на верстатах з ЧПК забезпечується точністю виготовлення і жорсткістю його вузлів та спрацювання ЧПК. У конструкціях верстатів з ЧПК використовують короткі кінематичні ланцюги, що підвищує їх статичну і динамічну жорсткість. Для всіх виконавчих органів застосовують автономні приводи з мінімально можливим числом механічних передач, які мають високу швидкодію. Точність верстатів з ЧПК підвищується в результаті усунення зазорів у передавальних механізмах приводів, зменшення втрат на тертя в напрямних і механізмах, підвищення вібростійкості, зниження теплових деформацій втручанням у точність обробки через пристрій ЧПК.

Системи ЧПК, якими оснащуються верстати, за наявністю зворотного зв’язку поділяють на: розімкнені, що мають одне джерело інформації — від керуючої програми через ПЧПК до виконавчих органів верстата; замкнені — зі зворотним зв’язком з положенням робочого органа і з компенсацією похибки верстата; системи з адаптацією на різні зовнішні збурення і зміни протікання процесу, що також підвищує точність обробки на верстаті.

Присвоєння моделі верстатам з ЧПК таке саме, як їх універсальним прототипам, та, залежно від ступеня автоматизації і типу системи ЧПК, додаються позначення: Ф1 — цифрова індикація положення інструмента і попередній набір

координат, одна програмована координата; Ф2 — позиційні прямокутні системи координат, двокоординатна система ЧПК; ФЗ — контурні системи ЧПК, трикоординатна система, рух програмується по трьох осях; Ф4, Ф5 — універсальні комбіновані чотирьох-, п’ятикоординатні системи, в яких рух програмується по трьох лінійних координатах і оберти навколо однієї або двох осей. Відомі верстати з ЧПК, що мають вісім програмованих координат (деякі моделі без-центрово-круглошліфувальних та зубошліфувальних верстатів).

Позначення конструктивної особливості верстатів з ЧПК пов’язані з автоматизованою заміною інструмента:

— Р — заміна інструмента поворотом револьверної головки;

— М — заміна інструмента з магазину.

Р і М записують перед Ф.

За видом інструментального забезпечення верстати з ЧПК поділяються на:

— верстати з ручною заміною інструмента;

— з автоматичною заміною з револьверної головки;

— з автоматичною заміною з інструментального магазину.

У верстатах з ЧПК клас точності позначається так само, як

в універсальних: Н — нормальна точність, П — підвищена, В — висока, А — особливо висока, С — особливо високоточні майстер-верстати, Т, К — верстати з точністю 0,3 та 0,1 мкм.

 

1.3. Схема роботи верстата з ЧПК.

Пристрої ЧПК (ПЧПК)

Для здійснення програмного керування верстати оснащуються спеціальними пристроями ЧПК, які посилають керуючі сигнали на виконавчі органи відповідно до заведеної в них програми. Робота системи ЧПК — верстат відбувається за схемою, поданою на рис. 1.1.

Згідно з наведеною схемою програма, написана мовою, яку може читати пристрій ЧПК, керує роботою верстата через цей пристрій так, щоб отримана після обробки на

верстаті деталь мала правильні характеристики. Для цього ПЧПК містить систему електронних блоків, які перетворюють команди програми на необхідні рухи виконавчих органів верстата.

Розташовується ПЧПК поряд з верстатом в окремій шафі або безпосередньо на верстаті (пульт керування). Для керування роботою верстата в ньому передбачено такі основні блоки:

1. Блок вводу і зчитування інформації. Програма вводиться у ПЧПК послідовно кадр за кадром і передається в блок пам’яті. В сучасних ПЧПК програма може вводитися відразу з комп’ютера в блок пам’яті, оминувши блок зчитування. «Найпросуненіші» ПЧПК оснащені САМ-системою, яка практично автоматизує процес розробки керуючої програми безпосередньо на верстаті, а також її перевірку (верифікацію). Такою є, наприклад, система ЧПК «MAPPS IV» японських верстатів «Mori Seiki» із вбудованим програмним забезпеченням «ESPRIT».

2. Блок пам’яті передає технологічну інформацію (швидкість різання, напрям обертання шпінделя, його кутове позиціонування, глибина різання, номер інструмента в магазині, подача чи відключення ЗОР і под.) до блока технологічних команд. Геометрична інформація (координати опорних точок траєкторії руху інструмента) передається в блок інтерполяції і блок швидкостей подач.

3. Блок інтерполяції містить спеціальний інтерполятор, який обробляє задану інформацію руху між двома сусідніми опорними точками і відправляє її до блока керування приводами подач у вигляді імпульсів по кожній координаті, частота яких визначає швидкість руху, а кількість — величину переміщення. Величина, на яку переміститься робочий орган від одного імпульсу, називається ціною імпульсу, або дискретою, становить у сучасних верстатах від 0,01 до 0,001 мм. Точність переміщення виконавчих органів верстата залежить від застосовуваної схеми керування приводами подач: розімкнена (без системи вимірювання дійсних переміщень робочого органа) чи замкнена (із системою вимірювання). В останньому випадку контроль точності обробки по кожній координаті виконується датчиками зворотного зв’язку (ДЗЗ). Точність контролю залежить від типу, конструкції і місця установлення датчика на верстаті.

4. Блок технологічних команд установлює керування циклом роботи верстата за заданими режимами, забезпечуючи якість обробки.

5. Блок керування швидкостями подач забезпечує задану робочу подачу, розгін і гальмування на початку та в кінці траєкторії руху, а також холостий рух з максимальною швидкістю, передбаченою технічною характеристикою верстата (на сучасних верстатах — до ЗО м/хв).

6. Блок постійних циклів призначений для спрощення розробки програми під час програмування обробки однакових елементів деталі, наприклад обробка отворів, особливо коли їх багато.

7. Блок живлення забезпечує живлення необхідними постійними струмом і напругою всіх блоків ПЧПК від звичайної трифазної мережі. Особливість цього блока — наявність стабілізаторів напруги і фільтрів, які захищають електронні схеми від перешкод, завжди наявних у промислових мережах.

8. Пульт керування та індикації здійснює зв’язок оператора з системою ЧПК. За допомогою пульта виконуються пуск і зупинка системи ЧПК, переключення режимів роботи (з автоматичного на ручний, інші), корегування швидкості різання, подачі, корегування положення інструмента. На пульті закріплено монітор, який візуалізує процес обробки, а також служить для розробки і вводу в ПЧПК нескладних програм. Є цифрова індикація і світлова сигналізація. Все це разом називається інтерфейсом користувача.

За принципом керування рухами виконавчих органів пристрої ЧПК поділяють на позиційні, контурні, комбіновані та багатоконтурні.

Позиційні забезпечують установочні переміщення в задану координату, де виконується певний вид обробки. Використовуються в свердлильних, розточувальних верстатах, діркопробивних пресах, іншому обладнанні подібного призначення. Порівняно з контурними позиційні системи простіші.

Контурні, або безперервні, пристрої ЧПК керують рухом виконавчих органів по заданій траєкторії із заданою швидкістю. Забезпечують обробку плоских поверхонь, контурів, у тому числі криволінійних, складних тривимірних поверхонь.

Універсальні, або комбіновані, пристрої ЧПК забезпечують як позиційні переміщення з великою швидкістю, так

і рух з робочою подачею по визначеній траєкторії. Використовуються в токарних, фрезерних верстатах, свердлиль-но-фрезерно-розточувальних ОЦ, електроерозійних, шліфувальних верстатах, іншому обладнанні.

Багатоконтурні пристрої ЧПК використовуються, коли необхідно керувати не лише основними робочими рухами, а й іншими механізмами, наприклад механізмом правки на різешліфувальному або безцентрово-шліфувальному верстаті.

Пристрій ЧПК і верстат утворюють систему. За числом потоків інформації системи ЧПК поділяють на розімкнені, замкнені та адаптивні.

Розімкнені системи ЧПК характеризуються наявністю одного потоку інформації, що надходить від системи керування (ЧПК) до виконавчого органа верстата. В розімкне-ній системі немає датчика зворотного зв’язку (ДЗЗ), тому інформація про дійсне положення виконавчих органів верстата відсутня.

Замкнені системи керування характеризуються двома потоками інформації: від системи керування до виконавчого органа верстата (прямий зв’язок) і від ДЗЗ до системи керування (зворотний зв’язок). У цих системах неузгодженість між заданими та дійсними переміщеннями виконавчих органів усувається завдяки наявності зворотного зв’язку.

Адаптивні системи ЧПК характеризуються трьома потоками інформації:

1) від системи керування до виконавчого органа верстата (прямий зв’язок);

2) від ДЗЗ до системи керування (зворотний зв’язок);

3) від датчиків, установлених на верстаті, які контролюють процес обробки за такими параметрами, як зношування різального інструмента, зміна сил різання й тертя, коливання припуску і твердості матеріалу оброблюваної заготовки та ін., і передають інформацію до системи керування. Такі системи дозволяють корегувати програму обробки з урахуванням реальних умов різання.

За методом розробки та вводу програми вирізняють п’ять поколінь пристроїв ЧПК:

1) ввід магнітофонною стрічкою;

2) ввід паперовою стрічкою, розроблення та введення в дію G-коду ISO;

3) оперативний ввід програми з клавіатури в ручному режимі;

4) ввід програми від комп’ютера через спеціальний постпроцесор, через касету, флешку, з клавіатури в режимі: запит — відповідь, з паралельною візуалізацією траєкторії руху інструмента. Режим називається діалоговим, відзначається зручністю під час обробки простих деталей, а також на підприємствах з обмеженою кількістю робітників, де оператор, технолог-програміст і наладчик — одна персона;

5) пристрої ЧПК, створені на базі персонального комп’ютера із застосуванням CAD/CAM-систем. У цих системах реалізовані всі сучасні досягнення персонального комп’ютера, включаючи програмно-математичне забезпечення, ввід та розробку програми, зберігання і обмін інформації, виконання функцій корекції, верифікації програми, самоналашту-вання й адаптації системи.

Інтенсивний розвиток мікропроцесорної техніки останніми роками сприяє тому, що кожне нове за технічними характеристиками покоління верстатів із сучаснішими пристроями ЧПК з’являється через 5-7 років, забезпечуючи підвищення продуктивності обробки майже втричі завдяки удосконаленню програмного керування, спонукаючи до введення принципово нових видів обробки (адитивні технології), дедалі більше наближаючись до створення автоматизованої системи від проектування до остаточного виготовлення деталі.

 

1.4. Основні поняття. Мова програмування

Керуюча програма — це записана спеціальною мовою сукупність геометричних рухів, підготовчих, технологічних та допоміжних команд, які через пристрій ЧПК забезпечують обробку деталі на верстаті.

Під час розробки програми, незалежно від того, який орган верстата рухається, описують рух точки інструмента, що називається його центром. Для фрези, свердла, розверт-ки, інших мірних інструментів це буде їх вісь, для різця — його вершина на чорнових операціях або центр радіуса заокруглення вершини у разі точної обробки, ліва вершина — для канавкового чи відрізного різця.

Шлях, що проходить центр інструмента під час взаємного руху інструмента й деталі, називається траєкторією його руху. Оскільки радіус центру під час обробки не змі-

нюється, траєкторія руху еквідистантна до контуру деталі. Еквідистанта — геометричне місце точок, рівновіддалених від лінії обробки деталі, що розташовані з боку інструмента. Рух по еквідистанті, залежно від ΰ форми, забезпечується лінійною, круговою, лінійно-круговою або параболічною інтерполяцією. Для цього траєкторію розбивають на прості складові у вигляді прямолінійних відрізків між двома точками, дуги кола, іншої математично визначеної кривої. Точки, що ділять еквідистанту на ці елементарні відрізки, називаються опорними точками еквідистанти, за аналогією з опорними точками деталі. В одному кадрі можна запрограмувати рух лише між двома сусідніми опорними точками. В програмі фіксують опорні точки еквідистанти або деталі, якщо є можливість через пристрій ЧПК ввести корекцію на рух інструмента по еквідистанті.

Траєкторія руху складається з ділянок прискореного руху й руху на робочій подачі. Точка, що розділяє прискорений рух і робочий, теж опорна технологічна, навіть якщо напрям руху не змінився. Якщо є точка на елементарному відрізку еквідистанти, де змінюють режими обробки, цю точку теж позначають як опорну. Переміщення задають в міліметрах до 3-го знака після коми або крапки. Нині ще є верстати, де переміщення задані в імпульсах (в ПЧПК давнішого випуску). Ціна імпульсу — від 0,01 до 0,001 мм.

Програмування виконується з використанням обмеженого словарного запасу, регламентованого міжнародним стандартом ISO 6983-1: 2009 (DIN 66025, ГОСТ 20999), у технічній літературі відомим як G-код або код ISO — 7 біт. У стандарті також викладено основні принципи розробки програм для обладнання з ЧПК. Ряд команд у стандарті помічено як «не визначені». Вони використовуються для позначення розробниками ПЧПК нових програмованих функцій або адаптації ПЧПК до нового обладнання, іншого виду обробки тощо.

Стрімке зростання обсягів обробки на верстатах з ЧПК, особливо в технічно розвинених країнах Заходу, зумовлює подальший розвиток і ускладнення програмування, вдосконалення пристроїв ЧПК, збільшення кількості їх виробників і, відповідно, кількості модифікацій, що відрізняються між собою за конструкцією, а також певною мірою мовою програмування (в межах дозволеного стандартом). Наприклад, в Європі відомі три діалекти (А, В, С) G-коду, які ви

користовуються залежно від призначення пристрою ЧПК, конструкції та фірми-виробника. Зважаючи на те, що текст програми задає однаковий алгоритм обробки, нема потреби знати коди всіх систем ЧПК. Важливо опанувати програмування і схему побудови тексту для однієї системи, що дозволить досить швидко засвоїти програмування в іншій запропонованій системі, скориставшись інструкцією, яка супроводжує верстат з пристроєм ЧПК.

Деякі розробники ПЧПК пропонують діалогову мову програмування, вважаючи, що вона спрощує спілкування з системою, позаяк її основа — англомовні слова, скорочення, запитання, графічні елементи, які вводяться безпосередньо оператором верстата. Враховуючи це, а також автоматизацію розроблення самої керуючої програми за допомогою комп’ютерних програм, фахівці розробили новий стандарт STEP-NC, або ISO 14649, який спочатку доповнив, а згодом замінить ISO 6983, якому вже понад 50 років.

Якщо до інформації, що імпортується САМ-системами в пристрій ЧПК, додати незапрограмовану там технологічну, то керуюча програма може бути згенерована сучасним комп’ютеризованим ПЧПК. На це націлений стандарт ISO 14649, але таке завдання зможуть вирішити пристрої ЧПК вже наступного покоління.

 

1.5. Зміст і побудова тексту програми

Текст керуючої програми являє собою послідовність кадрів, кожен з яких складається зі слів, розташованих у фіксованому порядку. Причому деякі, що повторюються, можна пропускати. Кожне слово складається з букви, що називається адресою, і наступної групи цифр, які визначають функцію букви або розмір параметра. Кількість цифр після кожної букви однакова, крім тих, що визначають відстань переміщення. Наприклад:

N10 G01 Х4,8 У54,3 — кадр керуючої програми N10;

G — адреса;

01 — число;

G01 — слово, яким позначається функція лінійної інтерполяції;

X — адреса;

4,8 — число;

Х4,8 — слово — значення координати X;

У — адреса;

54,3 — число;

У54,3 — слово — значення координати Y.

Сучасні пристрої ЧПК контролюють «орфографічну» правильність написання тексту програми, слів і кадрів. Наприклад, якщо у слові замість G01 записати G1, в одному кадрі двічі вказати ту саму координату (XI ОХ 2 5), несумісні команди (G02, G03) тощо, пристрій ЧПК після ввімкнення контролю покаже на екрані слово «помилка» і N кадру, де вона є. Система запрацює тільки після її виправлення. При введенні нової програми в ПЧПК її контроль на орфографічну правильність обов’язковий.

Послідовність слів у кадрі:

Кожен кадр має містити N і пс, позиції 2-7 — за потреби. Кадр — складова програми, що вводиться та відпрацьовується пристроєм ЧПК як одне ціле, має містити не менше однієї команди, а також геометричні й технологічні дані, потрібні для обробки однієї елементарної ділянки деталі між двома опорними точками. Слова в кадрі — це інформація, що визначає програму роботи окремих виконавчих органів верстата: переміщення по координатах, швидкість різання, робочу та прискорену подачу, роботу механізму заміни інструмента, подачу змащувально-охолоджувальної рідини (ЗОР) та ін.

Відповідно до схеми на рис. 1.2 в тексті програми кадрам, які задають переміщення, мають передувати кадри, що задають: адресу застосованого інструмента — його код у багатоінструментальному магазині чи позицію в револьверній головці; в ряді випадків — номер пов’язаного з інструментом коректора; режими обробки — швидкість різання та її напрям, робочу подачу, подачу ЗОР.

Підведення різального інструмента в зону різання виконується прискореним рухом, що задається командою G00.

У кадрах, що містять робочі переміщення, має бути присутня одна з функцій: G01, G02, G03. Ці функції діють і в наступних кадрах до їх відміни іншою.

Закриття кадру при набиранні тексту з клавіатури ПЧПК або комп’ютера виконується автоматично натисканням клавіші «enter» при переводі рядка, в тексті кінець кадру позначається як «;».

З метою полегшення читання тексту програми і, за потреби, редагування його бажано форматувати. Мається на увазі: чітка структура і послідовність команд, достатня кількість коментарів за текстом, присутність N кадру і пробілів між словами в кадрі, збільшений інтервал між частинами (блоками) програми для кожного інструмента, інші прийоми, що допоможуть оператору швидко та безпомилково знайти потрібне місце в тексті.

Частини програми, що повторюються, можуть програмуватися в тексті як підпрограми або «повтор кадрів».

Початок і номер програми позначається знаком % і цифрою (наприклад: % 5 — програма № 5). Кінець програми позначається МЗО або М02.

У пристроях ЧПК третього покоління рекомендовано в одному з перших кадрів та в кадрах після заміни інструмента вводити кадр безпеки, який містить набір команд, що скасовують усі випадково не відмінені модальні команди. В сучасних ПЧПК ця відміна виконується однією спеціально призначеною командою, наприклад G54, після закінчення обробки. Номер кадру N в програмі та послідовність слів у кадрі в сучасних пристроях ЧПК можуть не дотримуватися.

Інформацію, розташовану перед знаком % (вихідна інформація), після кінця програми або по її тексту в дужках, пристрій ЧПК не зчитує. «(» вимикає систему ЧПК, а «)» вмикає. Дужки мають бути лише після кінця кадру і перед знаком початку кадру «Ν». Ця інформація призначена для наладчика і містить: дату створення програми, номер креслення, прізвище автора, вказівки, нагадування, роз’яснення, коментарі, тип матеріалу заготовки, розмір інструмента і под. Для відтворення цього тексту на екрані інформація вноситься символами, передбаченими G-кодом: А, В, С, D, F, G, Η, I, J, К, L, X, У, Ζ, Μ, Ν, Р, Q, R, S, Т, U, W, крім «%» і «:». Отже, текст керуючої програми також має свою структуру, яку схематично зображено на рис. 1.2.

Запис, що визначає максимально можливий обсяг інформації кадру та порядок слів у ньому, а також містить усі команди від програми, які можна виконувати з даним ПЧПК, називається форматом кадру, визначається можливістю даного пристрою, призначенням верстата, його особливостями.

Зауважимо, що хоча програмування обробки і має свої особливості для кожної групи верстатів та пристроїв ЧПК кожної моделі, в тексті програми це відбивається незначними відмінностями. Розглянемо групи верстатів і видів обробки, що використовуються найчастіше й оснащені найпоширенішими в Україні пристроями ЧПК з мовою програмування, найбільш наближеною до коду ISO-7bit:

— верстати свердлильно-фрезерно-розточувальні (ОЦ), оснащені багатоінструментальним магазином, з пристроєм ЧПК 2С-42: вертикальний 2254ВМФ4 та горизонтальний 2204ВМФ4. Набуті знання з обробки деталей на цих верстатах дадуть змогу ефективно працювати на окремо свердлильних, фрезерних та розточувальних верстатах з ЧПК;

— токарні верстати 16К20ФЗ, оснащені шестипозицій-ною револьверною інструментальною головкою, з пристроєм ЧПК МС-21 (НЦ-80-31);

— шліфувальні верстати різного призначення;

— верстати з ЧПК для виготовлення заготовок порізкою з проката, листа, труби, виливки, штамповки на координатних пресах.

 

Контрольні запитання

1. Назвіть основні переваги верстатів з ЧПК.

2. Які Ви знаєте групи верстатів з ЧПК?

3. Охарактеризуйте склад пристрою ЧПК.

4. Які Ви знаєте ПЧПК залежно від принципу керування рухами?

5. Якою мовою записується керуюча програма?

6. Поясніть сутність понять «побудова слова» та «кадр програми».

7. Охарактеризуйте структуру тексту програми, порядок її написання.

8. Яку інформацію пристрій ЧПК відтворює на екрані, але не зчитує?

 

Це матеріал з підручника "Основи обробки та програмування на верстатах з числовим програмним керуванням" Онофрейчук 2019