Программирование и работа на станках,

В.И. Сотников

ПРОГРАММИРОВАНИЕ И РАБОТА НА СТАНКАХ,

ОСНАЩЕННЫХ СИСТЕМОЙ ЧПУ

«ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31»

Рекомендовано редакционно-издательским советом ОрелГТУ

в качестве учебного пособия для вузов

 

Орел 2009

УДК621.9.06-529(075)

ББК 34.63-5я7

С 76

Рецензенты:

директор ООО «Редуктор»,

кандидат технических наук, доцент

В.А. Борисенков

кандидат технических наук, доцент

кафедры «Автоматизированные станочные и инструментальные системы»

Орловского государственного технического университета

Ю.В. Василенко

 

С76 Сотников, В.И. Программирование и работа на станках, оснащенных системой ЧПУ «Электроника НЦ-31»: учебное пособие для вузов / В.И. Сотников. – Орел: ОрелГТУ, 2009. – 91 с.

 

В учебном пособии приведены устройство и режимы работы станков, оснащенных системой ЧПУ «Электроника НЦ-31», рассмотрены вопросы программирования обработки и представлены примеры управляющих программ.

Пособие предназначено для студентов высшего профессионального образования очной и очно-заочной форм обучения специальностей 151001 – «Технология машиностроения», 151002 – «Металлообрабатывающие станки и комплексы», 151003 – «Инструментальные системы машиностроительных производств», изучающих дисциплины «Технология обработки на станках с ЧПУ» и «Станки с ЧПУ и ГПС». Пособие может быть полезно инженерам-программистам и операторам станков с ЧПУ.

 

УДК621.9.06-529(075)

ББК 34.63-5я7

Ó ОрелГТУ, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1. Устройство и работа системы ЧПУ «Электроника НЦ-31» 6

1.1. Устройство системы ЧПУ «Электроника НЦ-31» 6

1.2. Последовательность наладки 12

1.3. Просмотр, ввод и редактирование параметров станка 14

1.4. Привязка инструмента к системе отсчета 16

1.5. Работа на станке в режиме «Ручное управление» 17

1.6. Ввод и отработка управляющих программ 20

1.7. Обработка несколькими инструментами 22

1.8. Организация архива управляющих программ и диагностика 22

2. Программирование обработки на токарных станках с системой ЧПУ

«Электроника НЦ-31» 26

2.1. Кодирование управляющих программ 26

Программирование скорости главного движения и подачи 28

Программирование одноинструментальной обработки 31

Программирование обработки конических поверхностей 36

2.5. Программирование снятия фасок под углом 45° 38

Программирование обработки сферических поверхностей 40

Постоянные циклы обработки 45

Однопроходный цикл продольной обработки G70 45

Однопроходный цикл поперечной обработки G71 49

Многопроходный цикл продольной обработки G 77 51

Многопроходный цикл поперечной обработки G78 57

Многопроходный цикл протачивания торцовых канавок G74 60

Многопроходный цикл протачивания канавок на

Цилиндрической поверхности G75 62

Многопроходный цикл глубокого сверления G73 66

Безусловный переход Р 68

Повторение части программы G25 70

Циклы нарезания резьбы G31, G32, G33 74

Пример разработки управляющей программы 83

Литература 91

ВВЕДЕНИЕ

 

На машиностроительных предприятиях в настоящее время расширяется использование станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Применение станков с ЧПУ обеспечивает автоматическую обработку резанием деталей самой сложной формы, существенное повышение производительности и качества обработки, а также позволяет реализовать комплексную автоматизацию производства.

Настоящее учебное пособие позволяет восполнить пробел в технической литературе по программированию обработки, наладке и эксплуатации токарных станков с ЧПУ.

В пособии приведены способы программирования, наладки и приемы работы для наиболее распространенных на производстве токарных станков, оснащенных системой ЧПУ «Электроника НЦ-31». Пособие содержит большое количество примеров управляющих программ для обработки деталей различной сложности, включая управляющие программы с использованием постоянных циклов обработки.

Учебное пособие предназначено для студентов очной и очно-заочной форм обучения специальностей высшего образования 151001 – «Технология машиностроения», 151002 – «Металлообрабатывающие станки и комплексы» и 151003 – «Инструментальные системы машиностроительных производств», изучающих дисциплины «Технология обработки на станках с ЧПУ» и «Станки с ЧПУ и ГПС». Пособие может быть также полезно для инженеров-программистов и операторов станков с ЧПУ.

Последовательность наладки

Наладку токарного станка с ЧПУ выполняют в последовательности:

1. Станок включают при помощи вводного автомата. После включения на пульте загорается светодиод над клавишей 18 (см. рис. 1). Затем нажимают клавишу 18 (пуск управляющей программы или отдельного цикла в автоматическом режиме и выполнение технологических команд в режимах «Ручной» и «Маховичок»), при этом во всех окошках II и III индикаторов высвечиваются нули. Это свидетельствует о том, что система ЧПУ и устройства станка исправны и готовы к работе. Нажимается клавиша 12 (управление движениями суппорта в ручном режиме).

После нажатия клавиши 18 на светодиодных индикаторах III появляется код, например, .

Начинает мигать светодиод рядом с надписью «Внимание». Нажмем клавишу 18 еще раз, светодиодные индикаторы могут погаснуть или на них может появиться другой код, например, .

Нажимаем клавишу 18 до тех пор, пока на светодиодных индикаторах не будет никакой информации, фиксируя при этом все значения предыдущих показаний.

В инструкции по эксплуатации системы ЧПУ «Электроника НЦ-31» имеется таблица расшифровки кодов неисправностей оборудования или ошибок, допущенных оператором.

Причины появления тех или иных кодов могут быть субъективными, которые устраняются оператором, или объективными, связанными с неисправностью оборудования, системы ЧПУ или электроавтоматики станка. В последнем случае необходимо вызвать обслуживающий персонал.

Первый приведенный выше код означает отсутствие или порчу массива параметров станка, второй – отсутствие оперативной управляющей программы.

2. В соответствии с разработанным технологическим процессом подбирают инструмент, проверяют отсутствие повреждений, правильность заточки, надежность крепления сменных многогранных пластин твердого сплава.

3. Путевые кулачки устанавливают на линейках продольной и поперечной подачи, а режущий инструмент закрепляют в рабочие позиции револьверной инструментальной головки.

4. Устанавливают зажимной или поводковый патрон и центра для закрепления заготовки, проверяют надежность их крепления. При необходимости кулачки патрона растачивают.

5. Проверяют наличие в памяти системы ЧПУ параметров станка и при необходимости выполняют их корректировку.

6. Проверяют работоспособность рабочих органов станка в ручном режиме на холостом ходу, а также исправность сигнализации на пульте управления станка.

7. Выполняют привязку инструмента к системе отсчета. Правильность составления и ввода программы проверяют, отрабатывая ее без установки заготовки, в покадровом режиме. Затем обрабатывают пробную заготовку, измеряют полученную пробную деталь, и в случае необходимости в программу вносят поправки.

После обработки готовую деталь предъявляют контролеру. Наладчик инструктирует оператора и присутствует при обработке первых трех – пяти деталей.

 

ПОСТОЯННЫЕ ЦИКЛЫ ОБРАБОТКИ

Безусловный переход Р

 

Для изменения порядка выполнения кадров управляющей программы применяется команда так называемого безусловного перехода, обозначаемого символом Р. С помощью этого символа можно вводить в управляющую программу дополнительные кадры.

Например, если алмазный выглаживатель, поджимаемый пружиной, должен совершать цикл подач «влево – вправо» (рис. 28), то чтобы не задавать в управляющей программе весь цикл, включающий многократное движение выглаживателя, записывают лишь два хода, а затем под адресом Р проставляют номера этих кадров:

Рис. 28. Пример автоматического цикла с применением

символа безусловного перехода P («зацикливание»)

 

Фрагмент управляющей программы для «зацикливания» проходов алмазного выглаживания цилиндрической поверхности диаметром – 60 h 5 имеет вид:

 

N0 M40	Третий диапазон частоты вращения шпинделя.
N1 M3	Прямое направление вращения шпинделя.
N2 S720	Частота вращения шпинделя – 720 об/мин.
N3 F10	Подача – 0,1 мм/об.
N4 Х10000 *	Выход инструмента в И.Т. ускоренно, одновременно по двум координатам.
N5 Z2000
N6 T4	Поворот револьверной головки в позицию Т4.
N7 X6000 *	Подвод резца в Н.Т.Ц. ускоренно, одновременно по двум координатам.
N8 Z-2000
N9 Z-14400	Перемещение выглаживателя влево.
N10 Z-2000	Перемещение выглаживателя вправо.
N11 Р9	Повторение выполнения кадров N9 и N10.
N12 P10…

 

Теперь цикл «влево – вправо» будет выполняться многократно до нажима на клавишу «Стоп». Такой прием называется «зацикливанием» управляющей программы.

 

ПРИМЕР РАЗРАБОТКИ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

 

Необходимо обработать заготовку детали «Ступица» (чертеж с простановкой размеров от одной базы – нулевой точки детали приведен на рис. 35). Материал – сталь 45, σ_в = 750 МПа, заготовка – прокат Ø 70 мм, L = 115 мм. Припуск на подрезание торца – 3 мм. Заготовка крепится в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне с упором в уступ расточенных кулачков.

Намечают следующий технологический маршрут токарной обработки: подрезать торец начерно в размер 112,5 мм; обточить поверху Ø 24 мм, конус с Ø 30 мм на Ø 40 мм и радиусные переходы начерно с оставлением припуска на чистовую обработку (для переходов 1 и 2 применяют проходной упорный резец с трехгранной пластинкой Т5К10); подрезать торец начисто в размер 112 мм и обточить поверху Ø 24 мм, конус с Ø 30 мм на Ø 40 мм, Ø 40 мм, радиусные переходы начисто и фаску 2×45° (для переходов 3 и 4 используют резец для контурной обработки с параллелограммной пластинкой Т15К6); проточить зарезьбовую канавку шириной 3 мм до Ø 20 мм в размер 35 мм от правого торца детали (для перехода 5 применяют прорезной резец, оснащенный пластиной Т15К6, b = 3 мм); нарезать резьбу М24х1,5 на длине 32 мм (для перехода 6 применяют резьбовой резец с пластиной твердого сплава Т15К6).

Затем определяют режимы резания с использованием «Общемашиностроительных нормативов времени и режимов резания на работы, выполняемые на металлорежущих станках с программным управлением». При черновом обтачивании поверху (переход 2) припуск распределяют на пять проходов с глубиной 4 мм и один проход с глубиной 2,5 мм. Для чернового подрезания торца (переход 1) глубина прохода составляет 2,5 мм. Этот припуск снимают по схеме движения вершины резца «петля». Для прорезания зарезьбовой канавки используют схему – «спуск». Обработку на всех переходах выполняют с подачей в зону резания смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ).

Припуск под чистовую обработку по контуру детали оставляют 0,5 мм на сторону.

Рис. 35. Схема обработки детали «Ступица» на станке с ЧПУ

Подачу при обработке поверху для чернового резца сечением 25×25 мм принимают S = 0,53 мм/об, скорость резания V = 83 м/мин, период стойкости резца Т = 60 мин.

Мощность резания черновым резцом составляет N_P = 5,8 кВт, что является допустимым для станка модели 16К20Т1, который имеет мощность привода главного движения N_ст = 10 кВт.

В управляющей программе для чернового резца задают постоянную скорость резания V = 83 м/мин (по функции G96). Минимальную и максимальную частоту вращения шпинделя при этом определяют по зависимостям:

n_мин = 1000·V/(π·D) = 1000 83/(π 70) = 377 об/мин;

n_макс = 1000·83/(π·25) = 1056 об/мин.

При черновом подрезании торца (проход 1) назначают подачу s = 0,3 мм/об. Для чистового подрезания торца, снятия фаски и обточки поверху принимают подачу s = 0,2 мм/об и постоянную скорость резания V = 132 м/мин.

Частоту вращения шпинделя при работе чистового резца определяют по зависимостям:

n_мин= 1000 132/(π 70) = 600 об/мин,

n_макс = 1000 132/(π 24) = 1750 об/мин.

При протачивании канавки шириной b = 3 мм назначают режим резания: n = 600 об/мин; s = 0,25 мм/об. В конце рабочего хода канавочного резца принимают выдержку времени 2 с.

Для нарезания резьбы М24х1,5 с высотой профиля h = 0,96 мм принимают радиальный метод врезания с глубиной прохода 0,2 мм. Скорость резания резьбового резца назначают V =118 м/мин, при которой частота вращения шпинделя равна:

n = 1000 118/(π 24) = 1565 об/мин.

Путь подхода при нарезании резьбы (воздушный зазор для разгона привода) принимают ΔZ = 4,5 мм. Затем определяют путь рабочего хода резца. Длина резьбового участка равна 32 мм, а длина хода резьбового резца L=32+4,5+1,5=38 мм.

Затем строят траектории (циклограммы) движения для каждого режущего инструмента, используемого для обработки ступицы, с учетом принятой глубины резания и перемещений инструментов по координатным осям Х и Z.

Нулевую точку детали при составлении управляющей программы принимают на правом торце детали по ее оси. Координаты исходной точки (И.Т.) назначают по оси Х – 100 мм, а по оси Z – 50 мм.

Управляющая программа с использованием постоянного цикла G31 для обработки детали «Ступица» на станке 16К20Т1.02, оснащенном системой ЧПУ «Электроника НЦ-31», имеет вид:

 

N0 M40	Третий диапазон частоты вращения шпинделя.
N1 M3	Прямое направление вращения шпинделя.
N2 S400	Частота вращения шпинделя – 400 об/мин.
N3 F30	Подача для черновой подрезки торца – 0,3 мм/об.
N4 X10000~*	Выход инструмента в И.Т. ускоренно, одновременно по двум координатам.
N5 Z5000~
N6 T1	Поворот револьверной головки в позицию Т1 – черновой резец.
N7 М8	Включение подачи СОЖ.
N8 X7100~*	Подвод резца к заготовке ускоренно, одновременно по двум координатам.
N9 Z50~
N10 G96*	Режим задания постоянной скорости резания.
N11 S83*	Постоянная скорость резания – 83 м/мин.
N12 Р1056*	Максимальная частота вращения шпинделя – 1056 об/мин.
N13 Р377	Минимальная частота вращения шпинделя – 377 об/мин.
N14 X0	Подрезка торца черновая (t = 2,5 мм).
N15 Z100	Отвод резца на 1 мм по оси Z.
N16 X6200~	Подвод резца на Æ 62 мм, ускоренно.
N17 F53	Подача для чернового точения поверху – 0,53 мм/об.
N18 Z-8450	Первый черновой проход (t = 4 мм).
N19 X7100	Отвод резца на Æ 71 мм.
N20 Z100~	Отвод резца до Z = 1 мм, ускоренно.
N21 X5400~	Подвод резца на Æ 54 мм, ускоренно.
N22 Z-7800	Второй черновой проход (t = 4 мм).
N23 X6200*	Черновая обточка конуса.
N24 Z-8100
N25 X7100~	Отвод резца на Æ 71 мм, ускоренно.
N26 Z100~	Отвод резца до Z = 1 мм, ускоренно.
N27 X4600~	Подвод резца на Æ 46 мм, ускоренно.
N28 Z-7800	Третий черновой проход (t = 4 мм).
N29 X5500*	Черновая обточка конуса.
N30 Z-7950
N31 X7100~	Отвод резца на Æ 71 мм, ускоренно.
N32 Z100~	Отвод резца до Z = 1 мм, ускоренно.
N33 X3800~	Подвод резца на Æ 38 мм, ускоренно.
N34 Z-4800	Четвертый черновой проход (t = 4 мм).
N35 X4100*	Черновая обточка конуса.
N36 Z-6500
N37 Z-7600	Черновая обработка шейки Æ 40 мм.
N38 G13*	Черновая обработка галтели (радиус R3 мм).
N39 X4600*
N40 Z-7850
N41 X4800	Черновая обработка торца.
N42 G12*	Черновая обработка скругления (радиус R6 мм).
N43 X6100*
N44 Z-8450
N45 X7100	Отвод резца на Æ 71 мм.
N46 Z100~	Отвод резца до Z = 1 мм, ускоренно.
N47 X3000~	Подвод резца на Æ 30 мм, ускоренно.
N48 Z-3450	Пятый черновой проход (t = 4 мм).
N49 Х3100	Вывод резца на Æ 31 мм
N50 X3900*	Черновая обточка конуса.
N51 Z-4900
N52 Х4100	Отвод резца на Æ 40 мм.
N53 Z100~	Отвод резца до Z = 1 мм, ускоренно.
N54 X2500~	Подвод резца на Æ 25 мм, ускоренно.
N55 Z-3450	Шестой черновой проход (t = 2,5 мм).
N56 X3100	Отвод резца на Æ 31 мм.
N57 X4100	Вывод резца на Æ 42 мм.
N58 X10000~*	Отвод резца в И.Т. одновременно по двум координатам, ускоренно.
N59 Z5000~
N60 F20	Подача для чистового точения – 0,2 мм/об.
N61 T2	Поворот револьверной головки в позицию Т2 – чистовой резец.
N62 G96*	Режим задания постоянной скорости резания.
N63 S132*	Постоянная скорость резания – 132 м/мин.
N64 Р1750*	Максимальная частота вращения шпинделя – 1750 об/мин.
N65 Р600	Минимальная частота вращения шпинделя – 600 об/мин.
N66 X2700~*	Подвод резца к заготовке одновременно по двум координатам, ускоренно.
N67 Z0~
N68 X0	Чистовая подрезка торца.
N69 Z50	Отвод резца по оси Z.
N70 X1900~	Подвод резца на Æ 19 мм, ускоренно.
N71 X2400-45°	Обработка фаски 2×45°.
N72 Z-3500	Обработка шейки Æ 24 мм.
N73 X3000	Чистовая подрезка торца до Æ 30 мм.
N74 X4000*	Чистовая обточка конуса.
N75 Z-6500
N76 Z-7600	Чистовое точение шейки Æ 40 мм.
N77 G13*	Чистовая обточка галтели R3 по циклу G13 (обработка ведется против часовой стрелки).
N78 X4600*
N79 Z-7900
N80 Х4800	Чистовая подрезка торца.
N81 G12*	Чистовая обточка скругления R6 по циклу G12 (обработка ведется по часовой стрелке).
N82 X6000*
N83 Z-8500
N84 X7100	Чистовая подрезка торца.
N85 X10000~*	Отвод резца в И.Т. одновременно по двум координатам, ускоренно.
N86 Z5000~
N87 G97*	Режим задания постоянной частоты вращения шпинделя.
N88 S600	Частота вращения шпинделя – 600 об/мин.
N89 F25	Подача для работы канавочного резца S = 0,25 мм/об.
N90 T3	Поворот револьверной головки в позицию Т3 – канавочный резец.
N91 X3100~*	Подвод резца к детали перед прорезанием канавки одновременно по двум координатам, ускоренно.
N92 Z-3500~
N93 X2000	Протачивание канавки до Æ 20 мм.
N94 G4*	Режим задания выдержки времени.
N95 Р200	Выдержка времени – 2 с.
N96 X3100~	Вывод резца из канавки ускоренно на Æ 31 мм.
N97 X10000~*	Отвод резца в И.Т. одновременно по двум координатам, ускоренно.
N98 Z5000~
N99 S1565	Частота вращения шпинделя – 1565 об/мин.
N100 F38	Подача S = 0,38 мм/об.
N101 T4	Поворот револьверной головки в позицию Т4 – резьбовой резец.
N102 X2400~*	Подвод резца в Н.Т.Ц. резьбонарезания одновременно по двум координатам, ускоренно.
N103 Z450~
N104 G31*	Постоянный многопроходный цикл резьбонарезания резцом.
N105 X2400*	Наружный диаметр резьбы.
N106 Z-3800*	Длина перемещения резца с учетом воздушного зазора.
N107 F15000*	Шаг резьбы.
N108 P96*	Глубина резьбы (на сторону).
N109 P20	Глубина прохода (на сторону).
N110 X10000~*	Отвод резца в И.Т. одновременно по двум координатам, ускоренно.
N111 Z5000~
N112 М9	Выключение подачи СОЖ.
N113 M5	Останов шпинделя.
N114 M30	Конец управляющей программы.

 

Литература

 

1. Гжиров, Р.И. Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник / Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. – Л.: Машиностроение, 1990. – 588 с.

2. Стискин, Г.М. Токарные станки с оперативным программным управлением / Стискин Г.М., Гаевский В.Д. – К., Техника, 1989. – 176 с.

3. Шарин, Ю.С. Подготовка программ станков с ЧПУ. – М.: Машиностроение, 1980. – 144 с.

4. Анохин, О.Н. Технология обработки на станках с ЧПУ. Методическое пособие к изучению дисциплин «Эксплуатация станков с ЧПУ и ГПС», «Технология обработки на станках с ЧПУ» / Анохин О.Н., Локшин Е.В. – Орел: ОрелГТУ, 1997. – 93 с.

5. Сотников, В.И. Подготовка к работе токарного станка модели 16А20Ф3, оснащенного системой ЧПУ 2Р22. Методические указания к выполнению лабораторной работы / Сотников В.И., Анохин О.Н. – Орел: ОрелГТУ, 2002. – 30 с.

6. Сотников, В.И. Разработка управляющих программ для токарных станков, оснащенных системой ЧПУ 2Р22. Учебно-методическое пособие для выполнения практических занятий по дисциплине «Программирование обработки на станках с ЧПУ». – Орел: ОрелГТУ, 2002. – 36 с.

7. Фельдштейн, Е.Э. Обработка деталей на станках с ЧПУ: учебное пособие / Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич. – Мн.: Новое знание, 2005. – 287 с.

 

Учебное издание

 

 

Сотников Владимир Ильич

 

 

В.И. Сотников

ПРОГРАММИРОВАНИЕ И РАБОТА НА СТАНКАХ,

ОСНАЩЕННЫХ СИСТЕМОЙ ЧПУ

«ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31»

Рекомендовано редакционно-издательским советом ОрелГТУ

в качестве учебного пособия для вузов

 

Орел 2009

УДК621.9.06-529(075)

ББК 34.63-5я7

С 76

Рецензенты:

директор ООО «Редуктор»,

кандидат технических наук, доцент

В.А. Борисенков

кандидат технических наук, доцент

кафедры «Автоматизированные станочные и инструментальные системы»

Орловского государственного технического университета

Ю.В. Василенко

 

С76 Сотников, В.И. Программирование и работа на станках, оснащенных системой ЧПУ «Электроника НЦ-31»: учебное пособие для вузов / В.И. Сотников. – Орел: ОрелГТУ, 2009. – 91 с.

 

В учебном пособии приведены устройство и режимы работы станков, оснащенных системой ЧПУ «Электроника НЦ-31», рассмотрены вопросы программирования обработки и представлены примеры управляющих программ.

Пособие предназначено для студентов высшего профессионального образования очной и очно-заочной форм обучения специальностей 151001 – «Технология машиностроения», 151002 – «Металлообрабатывающие станки и комплексы», 151003 – «Инструментальные системы машиностроительных производств», изучающих дисциплины «Технология обработки на станках с ЧПУ» и «Станки с ЧПУ и ГПС». Пособие может быть полезно инженерам-программистам и операторам станков с ЧПУ.

 

УДК621.9.06-529(075)

ББК 34.63-5я7

Ó ОрелГТУ, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1. Устройство и работа системы ЧПУ «Электроника НЦ-31» 6

1.1. Устройство системы ЧПУ «Электроника НЦ-31» 6

1.2. Последовательность наладки 12

1.3. Просмотр, ввод и редактирование параметров станка 14

1.4. Привязка инструмента к системе отсчета 16

1.5. Работа на станке в режиме «Ручное управление» 17

1.6. Ввод и отработка управляющих программ 20

1.7. Обработка несколькими инструментами 22

1.8. Организация архива управляющих программ и диагностика 22

2. Программирование обработки на токарных станках с системой ЧПУ

«Электроника НЦ-31» 26

2.1. Кодирование управляющих программ 26