Ha відміну від ISO 6983 (система кодування координатних переміщень осі інструмента, G01, G02, G03, та прості команди логічного змісту виконавчим органам верстата), стандарт ISO 14649 пропонує концепцію числового програмного керування обробкою деталі шляхом видалення із заготовки типових форм (feature), які складають частину оброблюваної поверхні, виконуючи для цього необхідні переходи (workingsteps). Керування переходами та їх послідовністю здійснюється виконавчими блоками (executable), необхідним інструментом із заданою точністю. Таке програмування відповідає сучасним технологіям металообробки, націленим на автоматизацію виробничих процесів через створення інформаційної моделі деталі, що використовується від комп’ютерного проектування до завершального етапу обробки на верстаті з ЧПК або складання. Відповідна модель окреслена комплексом стандартів STEP-Standard for the Exchange of Product model data (стандарти обміну даними моделі і виробу), які склали основу ISO 14649 або стандарту STEP-NC, згідно з яким в циклі існування деталі

від проектування до завершення її виготовлення розрізняють такі фази:

- проектування CAD (Computer-Aided Design) — створення деталі в графічному вигляді;

- макропланування технологічного процесу виготовлення CAPP (Computer-Aided Process Planning) — розробка технологічного маршруту обробки деталі із закріпленням операцій за верстатами з ЧПК, де можуть бути використані комп’ютерні програми технологічної підготовки;

- мікропланування операцій САМ (Computer-Aided Manufacturing) — розробка керуючих програм обробки деталі в CAM-програмі з їх передачею через постпроцесор у пристрій ЧПК конкретного верстата (розглянуто в параграфі 2.21);

- керування обробкою NC (Numerical Control).

На сьогодні перехід від автоматичного проектування виробу (CAD) до автоматичного програмування його обробки (САМ) в достатній мірі відпрацьований, узгоджений і не викликає значних проблем. Слабкою ланкою є перехід САМ — CNC (ЧПК). Керуючу програму, створену в CAD/ CAM-системі, передати в пристрій ЧПК і трансформувати в елементарні переміщення робочих органів верстата для знімання стружки можливо тільки через спеціально для цього призначені постпроцесори, які для кожного пристрою ЧПК, практично, індивідуальні. Крім того, відсутня можливість двостороннього обміну інформацією — зміни в КП неможливо автоматично відобразити в CAM/CAD-системі, а деталізація знімання припуску до елементарних переходів часто робить програму громіздкою і незручною для читання та редагування.

В ISO 14649 створена узагальнена STEP-NC-модель, згідно з якою пристрій ЧПК отримує великий обсяг інформації, що об’єднує тривимірні геометричні дані заготовки, деталі та інструмента, допуски, технологічні параметри і сам хід процесу, а інтелектуальні системи ЧПК самостійно розраховують траєкторії руху інструмента для обробки деталі.

Складається ISO 14649 з наступних частин:

Частина 1. Огляд та основні принципи.

Частина 10. Загальні дані процесу.

Частина 11. Дані процесу для фрезерування.

Частина 12. Дані процесу для токарної обробки.

Частина 111. Інструменти для фрезерних верстатів.

Частина 112. Інструменти для токарної обробки.

Розглянемо детальніше частину 11. В ній представлено числове програмне керування функціями верстата, необхідними для здійснення різноманітних схем фрезерування та циклів обробки отворів. Для цього запропоновано спеціальну структуру керуючої програми (programstructure) та встановлено сім компонентів функціональності (Unitsof Functionality, UOFs): проект (project), деталь (workpiece), типова форма (feature), виконавчий блок (executable), операція (operation), траєкторія інструмента (toolpath), вимірювання (measure). Концепцію програмування та взаємозв'язок між компонентами в КП показано на рис. 2.44. Розглянемо призначення кожної складової.

Депшль (workpiece) — наводяться назва та конструкторський номер деталі, матеріал, його властивості, розробник, дата.

Типові форми (feature) — визначають область заготовки, звідки видаляється матеріал, а їх зовнішня поверхня є частиною зовнішності деталі. Задають типові форми в параметричному вигляді як сукупність твірної та напрямної. Якщо поверхня не «вписується» в типову форму, задають область на заготовці, в межах якої вона розташована. Приклади типових форм: плоскість, отвір, карман, вибірка, паз, радіусний випуклий або вгнутий профіль, куля тощо.

План операції (workplans) — це ядро програми STEP-NC, являє собою послідовність переходів (workingsteps). Кожен перехід відповідає операції, що виконується для якоїсь з типових форм деталі. Операція містить дані про інструмент, режими оброблення, технологічний алгоритм, включаючи стратегію врізання та виходу інструмента з металу, вказівки щодо настройок, має чорнову і чистову версію.

Виконавчий блок (executable) описує хід керування і послідовність переходів, пов’язаних з операціями і типовими формами, технологічно незалежний. Містить кроки програми, що не передбачають переміщень (повідомлення на екрані тощо), кроки програми з координатними переміщеннями (робочий хід, прискорений рух, підвід-відвід та под.), структуру програми та команди керування в ній.

Траєкторія інструмента (toolpath) встановлює точне переміщення по координатах, містить зупинки у визначеному положенні, рух по заданих траєкторіях відносно встановлених базових точок, рух, що генерує сама система ЧПК.

Вимірювання (measure) визначає засоби й методи вимірювання (контролю), допуски на розміри та розташування оброблюваних поверхонь моделі.

Узагальнюючим компонентом функціональності служить проект (project). Загальна модель програми може описувати кілька споріднених за певними ознаками деталей і мати множину планів операцій. Проект ідентифікує план операції для конкретної деталі.

У стандарті, як і в САМ-програмах (див. параграф 2.21), пропонуються всі можливі типові переходи і стратегії чисто-вої та чорнової обробки. Це — чорнове та чистове фрезерування торцевих закритих, напівзакритих і відкритих поверхонь; фрезерування стінок, карманів, прямолінійних, радіусних, зигзагоподібних, паралельних контурів, пазів; формування зовнішніх, внутрішніх і торцевих різьб, складних тривимірних зовнішніх та внутрішніх поверхонь; свердлильні цикли різноманітного призначення.

Мова програмування не містить G- і М-команд. Програмування здійснюється за повною або скороченою назвою виконуваних переходів. Нижче наведені найбільш вживані з них та їх можливе скорочення при використанні в програмі:

UNLOAD_TOOL (вивантаження інструмента) — UNLTL та інші стратегії.

Щоб виконати такий різкий перехід від однієї системи програмування до іншої, хоч і більш досконалої, необхідні нові сучасні пристрої ЧПК, створити які та забезпечити ними виробництва в достатній кількості за короткий термін практично неможливо. Тому здійснюється поступовий перехід від існуючої системи програмування до запропонованої. Відповідно до цього сьогодні за стандартом ISO 14649 працюють три типи систем ЧПК:

Тип 1 — базується на традиційному використанні G- та М-кодів (ISO 6983), тобто побудований на базі звичайної системи ЧПК без будь-яких внутрішніх доопрацювань та змін. Тут керуюча програма за ISO 14649 конвертується в формат ISO 6983 через постпроцесування. Якщо бути точним, цей тип не можна назвати STEP-NC-CNC.

Тип 2 — пристрій ЧПК має вмонтовану додаткову частину, яка інтерпретує керуючу програму, розроблену за ISO 14649, в ISO 6983 самотужки, при цьому будь-який штучний інтелект відсутній.

Тип 3 — повномасштабний варіант STEP-NC-CNC, за яким інтелектуальні функції системи ЧПК підтримують ланку STEP-NC-CNC, виконану на базі стандарту ISO 14649. Штучний інтелект системи уможливлює автономне керування обробленням деталі від наладки до контрольного вимірювання.

Контрольні запитання

1. Як визначається напрям осей координат верстата?

2. Як призначити систему координат деталі в системі координат верстата?

3. Охарактеризуйте абсолютну та відносну систему відліку.

4. Поясніть сутність зміщення системи координат деталі.

5. Що таке вибір баз? Наведіть приклади.

6. Назвіть функції G для позиціонування, лінійної, кругової та гвинтової інтерполяції.

7. Охарактеризуйте службові функції. Наведіть приклади.

8. Назвіть функції корекції довжини та радіуса інструмента, їх місце в кадрі. Наведіть приклади використання кожної та застереження щодо їх застосування.

9. Що таке цикл? Охарактеризуйте застосування циклів G65 та G66.

10. Які Ви знаєте схеми обробки отворів на верстатах з ЧПК?

11. Напишіть формат кадру свердлильного циклу та покажіть схему рухів.

12. Назвіть відомі Вам свердлильні цикли. Прокоментуйте кадри програми %29.

13. Охарактеризуйте особливості програмування в полярній системі. Наведіть приклад.

14. Наведіть приклад ланцюжкового програмування обробки отворів.

15. Назвіть особливості програмування фрезерної обробки відкритих, напіввідкритих та закритих площин.

16. Наведіть приклади повтору кадрів та підпрограм.

17. Що таке віддзеркалення, поворот осей, масштабу-вання?

18. Поясніть сутність параметричного програмування.

19. Опишіть можливості та порядок ручного програмування на верстаті з пульта, на комп’ютері в спеціальній програмі ( «Сітсо Edit» ).

20. Які Ви знаєте способи перевірки правильності керуючої програми? Охарактеризуйте кожний.

21. Назвіть особливості програмування в CAD /САМ-системах.

22. Що таке адитивні технології?

23. Назвіть фактори, які найбільше впливають на точність обробки на верстаті з ЧПК.

24. Охарактеризуйте контрольно-вимірювальну систему для верстатів з ЧПК.

25. Поясніть сутність програмного базування, наведіть приклади.

26. Розкажіть про вибір різального інструменту, вибір та можливу корекцію режимів різання для обробки на сверд-лильно-фрезерно-розточувальних центрах.

27. Охарактеризуйте призначення та вибір допоміжного інструменту.

28. Поясніть особливості ВШО.

29. Назвіть основні режими роботи пристрою ЧПК 2С-42.

Завдання для самостійних занять

Завдання 2.1. За вказаним на рисунку зразком накресліть систему координат та позначте в ній точку з координатами Вашого варіанта з табл. 2.1.1

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів 2.2 і 2.3.

Таблиця 2.1.1

Завдання 2.2. Накресліть за вказаним на рисунку зразком систему координат. Перенесіть туди координати точок Вашого варіанта з табл. 2.2.1, з’єднайте прямими відрізками, як показано на рисунку. Відповідно до наведеного прикладу опишіть рух з точки А у точку Д в абсолютній і відносній системі.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів 2.2 і 2.3.

Приклад програмування переміщень в абсолютній та відносній системі:

Таблиця 2.2.1

Завдання 2.3. Кругова інтерполяція. Користуючись даними табл. 2.3.1, напишіть два варіанти програмування переходу лінійного переміщення в заокруглення в абсолютній і відносній системах для деталі з рисунку. Розгляньте рух інструмента в кожному випадку за стрілкою годинника і проти неї. Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів 2.3 і 2.7.

Таблиця 2.3.1

Наприклад, інструмент виконує прямолінійний робочий рух у точку А(40;90), а з точки А у В(50;80) виконує заокруглення радіусом 10 мм з центром в точці 0(40;80). Ці рухи програмуються в абсолютній системі так:

Завдання 2.4. Гвинтова інтерполяція. Користуючись даними табл. 2.4.1, напишіть кадр програми руху по гвинтовій лінії за стрілкою годинника і проти неї в абсолютній і відносній системах для деталі, зображеної на рисунку.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів 2.3 і 2.7.

Наприклад, для варіанта 9:

Завдання 2.5. Контурна обробка. Користуючись даними табл. 2.5.1 для свого варіанта, розробіть програму фрезерування контуру деталі, зображеної на рисунку, циліндричною кінцевою фрезою діаметром 32 мм. Висота фрезерування 17 мм.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.11, 2.12, 2.13.1, 2.13.2, 2.13.3.

Таблиця 2.5.1

Завдання 2.6. Корекція праворуч і ліворуч. Користуючись даними табл.

2.6.1, розробіть програму фрезерування контуру деталі, зображеного на рисунку, циліндричною кінцевою фрезою при обході його ліворуч (функція корекції G41) та праворуч (функція корекції G42).

У програмі використайте команду підходу до поверхні обробки G64 та команди плавного врізання і відво-ДУ фрези (G65 і G66). Використайте команди обходу кутів, вважайте, що вершина В може бути технологічно заокругленою, а вершина Б має бути гострою. Товщина пластини 4 мм.

Таблиця 2.6.1

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.12, 2.13.1, 2.13.2, 2.13.3 та розгляньте наведені нижче приклади.

Таблиця 2.6.2

Обробка деталі обходом контуру ліворуч (G41)
Кадр	Виконувані дії
	Вихід в постійні точки верстата
	Встановлення «0» деталі
	Перевірка відстані до «0»
	Підготовка інструмента
	Установка в шпіндель
	Виїзд з позиції заміни інструмента
	Підведення фрези до контуру
	Підведення фрези по Z, введення корекції на довжину, призначення режимів
	Подача фрези на робочу глибину, ЗОР
	Підведення фрези до оброблюваної поверхні циклом G64, корекція на радіус при обході ліворуч
	Обробка сторони А—Б, цикл обходу гостро-вершинного кута
	Обробка сторони Б—В, цикл обходу кута дугою
	Обробка сторони В—Г
	Кругова інтерполяція за стрілкою годинника, обробка заокруглення Г—Д
	Обробка сторони Д—А, вихід фрези
	Відвід фрези по Z, зупинка шпінделя
	Скасування корекцій і зміщення «0»
	Відхід в позицію перезавантаження
	Кінець програми

Таблиця 2.6.3

Обробка деталі обходом контура праворуч (G42)
Кадр	Виконувані дії
	Вихід в постійні точки верстата
	Встановлення «0» деталі
	Перевірка відстані до «0»
	Підготовка інструмента
	Установка в шпіндель
	Виїзд з позиції заміни інструмента
	Підведення фрези до контуру
	Підведення фрези по Z, введення корекції на довжину, призначення режимів
	Подача фрези на робочу глибину, ЗОР
	Підведення фрези до оброблюваної поверхні циклом G65, корекція на радіус при обході праворуч
	Обробка сторони А—Д
	Обробка заокруглення Д—Г, кругова інтерполяція проти стрілки годинника
	Обробка сторони Г—В, обхід кута
	Обробка сторони В—Б, обхід гостровер-шинного кута
	Обробка сторони Б—А
	Плавний відвід фрези по дузі
	Відвід фрези по Z
	Скасування корекцій і зміщення «0»
	Відхід в позицію перезавантаження
	Кінець програми

Завдання 2.7. Обробка отворів на свердлильно-фрезерному ОЦ.

Завдання 2.7.1. У плиті товщиною 40 мм за розробленою Вами програмою просвердліть отвори. Дані для варіантів подано в табл. 2.7.1.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.14.1, 2.14.2, 2.14.3.

Таблиця 2.7.1

Завдання 2.7.2. Запрограмуйте обробку трьох отворів, зображених на рисунку, попередньо склавши технологічний регламент обробки кожного. Товщина плити ЗО мм. Дані для варіантів подано в табл. 2.7.2.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів:

2.14.1, 2.14.2, 2.14.3.

Таблиця 2.7.2

Завдання 2.7.3. Складіть програму обробки трьох отворів, зображених на рисунку, попередньо склавши технологічний регламент обробки кожного.

Дані для варіантів подано в табл. 2.7.3

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.14.1, 2.14.2,

2.14.3.

Таблиця 2.7.3

Завдання 2.7.4. Складіть програму обробки отворів, зображених на рисунку, використавши метод програмування отворів, розташованих ланцюжком. Товщина деталі 15 мм.

Дані для варіантів подано в табл. 2.7.4.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.14.1, 2.14.2, 2.14.3.

Таблиця 2.7.4

Завдання 2.7.5. Складіть програму обробки отворів на деталі, зображеній на рисунку, використавши метод програмування обробки в полярній системі координат для отворів, розташованих по колу. Товщина фланця 15 мм.

Дані для варіантів подано в табл. 2.7.5, де:

а° — кут зміщення першого отвору з осі X;

D — діаметр кола, на якому розташовані осі отворів;

η — кількість отворів по колу.

Таблиця 2.7.5

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.14.1,

2.14.2, 2.14.3.

Завдання 2.8. Обробка вибірки. Використовуючи дані табл. 2.8.1, складіть програму обробки вибірки на деталі, зображеній на рисунку.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів 2.15, 2.17, а також проаналізуйте наведений нижче приклад.

Таблиця 2.8.1

Розглянемо приклад програми обробки деталі по варіанту 1 (табл. 2.8.2)

Таблиця 2.8.2

% 2.08.1 Кадр	Виконувані дії
N10 G29;	Вихід в постійні точки верстата
N20 G90 G71 Х0 Y0;	Встановлення «0» деталі
N30 SO ТОЗ; (SVERDLO D20)	Підготовка інструмента
N35 G28 М06;	Установка в шпіндель
N40 G00 Y40; (FREZA D20)	Вихід з позиції заміни, підведення фрези
N50 G00 Х25 Y25;	Підхід свердла у вихідну точку

Закінчення табл. 2.8.2

% 2.08.1 Кадр	Виконувані дії
	Підведення свердла по Z, введення корекції на довжину, призначення режимів, подача ЗОР
	Свердління отвору 020 на глибину 20
	Відміна циклу свердління, кутова орієнтація шпінделя
	Заміна інструмента на фрезу
	Вихід з позиції заміни
	Перехід на обробку в площині YZ. Призначення режимів
	Обробка вибірки за підпрограмою L2, заданою параметрами РЗ і Р4, 4 повтори
	Вихід в точку початку обробки вибірки по контуру 5
	Вихід на контур по дузі, корекція радіуса фрези, призначення режимів обробки
	Обхід вибірки по контуру 5
	Вихід фрези з контуру 5
	Відвід фрези по Z, відміна корекцій і зміщення
	Кінець програми
	Підпрограма 2
	Фрезерування по схемі «зигзаг». Робочий рух по осі Y
	Робочий рух по осі X
	Фрезерування у зворотному напрямі
	Робочий рух по осі X
	Кінець підпрограми

Завдання 2.9. Обробка контурів

Завдання 2.9.1. Нижче наведено програму обробки контуру деталі «кришка» і чотирьох отворів (див. рисунок).

Товщина деталі 14 мм.

Уважно прочитайте програму, прокоментуйте письмово кожний кадр. Напишіть технологічний регламент обробки, зобразіть траєкторії руху інструментів.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.11, 2.12, 2.13, 2.14.

Завдання 2.9.2. Призначте початок координат, напишіть технологічний регламент обробки, розробіть самостійно керуючу програму обробки контуру і чотирьох отворів деталі «кришка» (див. рисунок) для свого варіанта (табл. 2.9.1). Товщина деталі 8 мм. Розташування контуру і отворів осесиме-тричне.

Таблиця 2.9.1

Завдання 2.9.3. Нижче наведено програму обробки контуру панелі і двох отворів (див. рисунок).

Опишіть на прикладі базування в координатний кут. Прокоментуйте кадри. Напишіть технологічний регламент обробки, зобразіть траєкторії руху інструментів. Визначте початок системи координат у програмі.

Перед виконанням завдання повторіть матеріал підручника з параграфів: 2.11, 2.12, 2.13, 2.14.

Завдання 2.9.3. Розробіть самостійно програму обробки контуру 2Ах4А і двох отворів панелі (див. рисунок) для свого варіанта (табл. 2.9.2). Виберіть початок координат, розробіть технологічний регламент.

Таблиця 2.9.2

 

 

 

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