Программирование ЧПУ. Нулевая точка станка

Программирование ЧПУ. Нулевая точка станка

Любой станок с ЧПУ имеет точку отсчета пространства (начало осей координат), в котором перемещаются рабочие органы. Такая точка называется нолем станка, а координаты перемещения рабочего органа называются станочными или машинными. Англоязычное обозначение на дисплее ЧПУ можно увидеть как MCS (machine coordinate system). Пользователь не может изменять ее положения. Ноль станка задается производителем и переопределяется каждый раз при включении оборудования и выходе рабочих органов в конечные концевые выключатели. Концевые выключатели предотвращают выход за пределы перемещений рабочих органов, генерируя ошибку с заданным кодом.

Однако инженер-программист при разработке управляющих программ не учитывает положение ноля станка, т.к. это потребовало бы обеспечить точное положение заготовки относительно данной точки отсчета, что значительно затрудняет процесс наладки станка на обработку.
Наиболее простым способом является задание некой ключевой точки на детали, когда все управляющие программы выводятся от данной точки. Как правило, такой ключевой точкой в плоскости XY являются угол заготовки, габаритный центр заготовки, центр отверстия, по оси Z – это либо верхняя плоскость, либо основание стола. Также в качестве точки отсчета предпочтительно иметь некую конструкторскую базу, от которой задается цепочка размеров, или технологическую базу, но не всегда это возможно осуществить на практике. На рисунке ниже показано создание начала отсчета УП в системе PowerMILL по ключевым точкам заготовки.

Ключевая точка, относительно которой производится расчет управляющих программ, называется нолем детали или нолем программы. Инженер-программист устанавливает данную точку на основе чертежа, технологического процесса, а также другой технической документации.

Как же произвести обработку, имея две нулевые точки: станка и детали?

Для этого оператор производит нахождение положения нулевой точки детали в системе координат станка. На рисунке ниже нулевая точка находится в левом верхнем углу, а ноль детали в углу заготовки, необходимо найти размеры Xd, Yd, Zd. Процесс нахождения данных размеров называется «привязкой» к заготовке или установкой ноля детали.

Чтобы сказать станку, что мы изменили точку отсчета, в устройстве ЧПУ используется функция Рабочая система координат, когда в ячейки вводится расстояние от ноля станка до некой ключевой точки на заготовке (Xd, Yd, Zd). Для удобства обработки, на УЧПУ может храниться информация о нескольких Рабочих системах координат. Чтобы отличать одну от другой им присваиваются имена. Например, G54, G55, G56 и т.д.

 

G17 G03 X17.0 Y35.20 I10.0 J5.0 F100

 

УЧПУ автоматически определяет радиус и выдает импульсы на круговое движение. Для обозначения центра дуги вдоль оси Z используется вектор K. Разные системы ЧПУ по-разному работают, если дуга лежит в двух и более квадрантах. Некоторые из них разрывают дугу в точке перехода и описывают ее двумя кадрами. Также допускается программирование круговой интерполяции в приращениях.

 

N10 G43 Z100.0 H1

 

При движении в позицию 100 мм по оси Z устройство ЧПУ сместит базовую точку, на величину, записанную в ячейке H1.

Перед сменой инструмента или в конце программы обработки коррекцию на длину выключают, для этого используется код G49 или слово H0.

Кроме задания точки управления корректор на длину может использоваться для компенсации износа инструмента. Тогда оператор вносит значение износа как составляющую общей длины с отрицательным знаком.

Простое сверление (G81)

Данный цикл предполагает непрерывное движение сверла в материале от верха до дна отверстия с заданной скоростью. Для программирования используется код G81. Для сверления отверстия на рисунке ниже, потребует следующий фрагмент управляющей программы.

N10 G17 G40 G49 G80 G90 (подготовительная часть УП)
N15 T1 M6 (установка инструмента)
N20 G54 (задание нулевой точки детали)
N25 G0 G43 Z50 H1 (включение корректора на длину)
N30 X20 Y17.50 (выход в точку центра отверстия)
N35 G1 Z15 F500 (выход на безопасную плоскость Z=15мм)
N40 G81 Z-30 R5 F100 (вызов цикла простого сверления)
N45 G80 (отменить цикл сверления)
N50 G0 Z50 (подъем в конечную точку траектории)
N55 M05 (выключить обороты шпинделя)
N60 M30 (конец программы)

В кадре 40 производится вызов цикла простого сверления G81, согласно которому инструмент опускается на глубину отверстия 30 мм (Drilling Total Depth), которая задается параметром Z-30, после чего будет выведен на плоскость отвода R5 (Clear Plane). На рисунке ниже показан эскиз обрабатываемого отверстия.

Если необходимо просверлить сразу несколько однотипных отверстий, то после объявления цикла координаты всех отверстий перечисляются построчно. Вызванный цикл будет активным до тех пор, пока не будет выдана команда на окончание цикла сверления G80.

Управляющая программа для обработки нескольких отверстий будет выглядеть следующим образом:

% O0001
N10 G17 G40 G49 G80 G9 0 (подготовительная часть УП)
N15 T1 M6 (установка инструмента)
N20 G54 (задание нулевой точки детали)
N25 G0 G43 Z50 H1 (включение корректора на длину)
N30 X15 Y45 (выход в точку центра отверстия 1)
N35 G1 Z15 F500 (выход на безопасную плоскость Z=15мм)
N40 G81 Z-30 R5 F100 (вызов цикла простого сверления)
N45 X45 (переход и сверление отверстие 2)
N50 X75 (переход и сверление отверстие 3)
N45 G80 (отменить цикл сверления)
N50 G0 Z50 (подъем в конечную точку траектории)
N55 M05 (выключить обороты шпинделя)
N60 M30 (конец программы)

Плоскости подъема

Допускается управлять положением инструмента по оси Z при движении от одного отверстия к другому. Для этого используются коды G98 и G99. При задании кода G98 инструмент отводится на безопасную плоскость – плоскость, на которой инструмент находился перед вызовом постоянного цикла сверления. Код G99 – производит отвод инструмента на плоскость отвода, которая определятся параметром R цикла.

Список стандартных М команд

M0 – останов программы;
M1 – останов по требованию;
M2 – конец программы;
M3 – включить обороты шпинделя по часовой стрелке;
M4 – включить обороты шпинделя против часовой стрелки;
M5 – останов шпинделя;
M6 – автоматическая смена инструмента;
M8 – включить охлаждение (как правило СОЖ);
M9 – выключить охлаждение;
M19 – ориентация шпинделя;
M30 – завершение программы (как правило со сбросом всех параметров);
M98 – вызов подпрограммы;
M99 – возврат из подпрограммы в основную;

Специальные вспомогательные функции производитель станка описывает в соответствующей технической документации.

 

G01 X100 Y80 F1000

Постпроцессор

Постпроцессор - это, как правило, файл и или несколько файлов, в которых заложена информация о конфигурации оборудования и системы ЧПУ, установленной на данное оборудование, наличии различных функций.
Разрабатывая постпроцессор, мы имеем дело с двумя фундаментальными объектами CAM систем:

Траектория - кривая движения кромки центра инструмента, которую инженер-программист рассчитывает в CAM системе. Траектория состоит из линейных участков и дуг. Набор данных о траектории называется СLDATA (Cutter Location DATA). Такая информация не понятна для станка.

Управляющая программа - набор данных в заданном формате (на языке конкретного УЧПУ) для управления перемещением рабочих органов станка, а также другими установленными на нем устройствами.

Среди постпроцессоров следует выделить настраиваемые и встроенные. Встроенные обычно создаются производителями контроллеров ЧПУ и обладают надежностью, главный их недостаток - они недостаточно гибки, из-за ограниченности набора параметров настройки. Когда необходима оптимизация УП или нестандартные функции контроллеров, наиболее привлекательны настраиваемые постпроцессоры.

Основное назначение Постпроцессора - это перекодирование информации из формата CLDATA непосредственно в Управляющую программу станка. Таким образом, постпроцессор - это промежуточное звено между CAM cистемой и станком. Именно большое многообразие станочного оборудования и систем ЧПУ потребовало от разработчиков CAM систем применения такой схемы, когда пользователь рассчитывает как бы обезличенную программу движения, а далее использует нужный постпроцессор для ее адаптации под заданный станок.
Сам файл постпроцессора перекодированием не занимается. Для этого существует специальный модуль-обработчик, который может быть внешним или встроенным в систему.

В настоящее время единой среды разработки постпроцессоров для КАМ систем от различных производителей (Delcam, Siemens, CNC Software и других) не существует, в разделах сайта можно найти описание средств разработки. Разработчиками Delcam ведется работа по адаптации одного пакета постпроцессирования (Delcam Postprocessor) для всех своих продуктов.

Профессиональные пакеты CAM

• Fusion 360
• Vectric / Aspire
• Mastercam
• HSMWorks
• Mecsoft (RhinoCAM, Visual Mill, AlibreCAM)
• Solidworks

Бесплатные пакеты CAM

• Estlcam
• Free Mill
• DeskProto
• HSMExpress
• Fusion 360
• G-Simple
• Heeks

Программирование ЧПУ. Нулевая точка станка

Любой станок с ЧПУ имеет точку отсчета пространства (начало осей координат), в котором перемещаются рабочие органы. Такая точка называется нолем станка, а координаты перемещения рабочего органа называются станочными или машинными. Англоязычное обозначение на дисплее ЧПУ можно увидеть как MCS (machine coordinate system). Пользователь не может изменять ее положения. Ноль станка задается производителем и переопределяется каждый раз при включении оборудования и выходе рабочих органов в конечные концевые выключатели. Концевые выключатели предотвращают выход за пределы перемещений рабочих органов, генерируя ошибку с заданным кодом.

Однако инженер-программист при разработке управляющих программ не учитывает положение ноля станка, т.к. это потребовало бы обеспечить точное положение заготовки относительно данной точки отсчета, что значительно затрудняет процесс наладки станка на обработку.
Наиболее простым способом является задание некой ключевой точки на детали, когда все управляющие программы выводятся от данной точки. Как правило, такой ключевой точкой в плоскости XY являются угол заготовки, габаритный центр заготовки, центр отверстия, по оси Z – это либо верхняя плоскость, либо основание стола. Также в качестве точки отсчета предпочтительно иметь некую конструкторскую базу, от которой задается цепочка размеров, или технологическую базу, но не всегда это возможно осуществить на практике. На рисунке ниже показано создание начала отсчета УП в системе PowerMILL по ключевым точкам заготовки.

Ключевая точка, относительно которой производится расчет управляющих программ, называется нолем детали или нолем программы. Инженер-программист устанавливает данную точку на основе чертежа, технологического процесса, а также другой технической документации.

Как же произвести обработку, имея две нулевые точки: станка и детали?

Для этого оператор производит нахождение положения нулевой точки детали в системе координат станка. На рисунке ниже нулевая точка находится в левом верхнем углу, а ноль детали в углу заготовки, необходимо найти размеры Xd, Yd, Zd. Процесс нахождения данных размеров называется «привязкой» к заготовке или установкой ноля детали.

Чтобы сказать станку, что мы изменили точку отсчета, в устройстве ЧПУ используется функция Рабочая система координат, когда в ячейки вводится расстояние от ноля станка до некой ключевой точки на заготовке (Xd, Yd, Zd). Для удобства обработки, на УЧПУ может храниться информация о нескольких Рабочих системах координат. Чтобы отличать одну от другой им присваиваются имена. Например, G54, G55, G56 и т.д.