Podstawy obróbki CNC dla operatorów cz.1

7 czerwca 2018 0

Autor:

Choć głównym celem kursu cnc są podstawy obsługi maszyn CNC, warto zrozumieć, dlaczego te  maszyny stały się tak popularne. Oto tylko niektóre z ważniejszych zalet oferowanych przez urządzenia CNC.

Pierwszą korzyścią, jaką oferują wszystkie obrabiarki CNC, jest udoskonalona automatyzacja. Interwencja operatora związana z produkcją detali może zostać zmniejszona lub wyeliminowana. Wiele maszyn CNC może pracować bez nadzoru podczas całego cyklu obróbki, uwalniając operatora od wykonywania innych zadań. Daje to użytkownikowi CNC szereg korzyści, w tym zmniejszenie jego zmęczenia, mniej błędów spowodowanych czynnikiem ludzkim, oraz spójny i przewidywalny czas obróbki dla każdego przedmiotu obrabianego. Ponieważ maszyna będzie działała pod kontrolą programu, poziom umiejętności wymagany od operatora CNC  jest również zmniejszony w porównaniu do umiejętności i wiedzy w obsłudze maszyn konwencjonalnych.

Drugą ważną zaletą technologii CNC są spójne i dokładne detale. Dzisiejsze maszyny CNC oferują prawie niewiarygodną dokładność i powtarzalność. Oznacza to, że po przewinięciu programu można łatwo wyprodukować dwa, dziesięć lub tysiąc identycznych elementów z w podobnej tolerancji wymiarowej.

Trzecia korzyść oferowana przez większość obrabiarek CNC to ich elastyczność. Ponieważ te maszyny są uruchamiane z programów, uruchomienie obróbki innego przedmiotu jest prawie tak proste, jak zmiana programu. Po zweryfikowaniu i wykonaniu programu w jednym cyklu produkcyjnym można go łatwo przywołać przy następnym uruchomieniu obrabianego przedmiotu.

Ponieważ programy można łatwo przywołać, pozwala to na bardzo krótki czas przygotowawczy. Jest to konieczne przy dzisiejszych wymaganiach produkcyjnych dotyczących elastycznych i szybkich produkcji małoseryjnych .

Kontroler ruchu maszyny

Podstawową funkcją każdej maszyny CNC jest automatyczna, precyzyjna i konsekwentna kontrola ruchu. Wszystkie rodzaje maszyn CNC mają dwa lub więcej kierunków ruchu, zwanych osiami. Osie te mogą być automatycznie pozycjonowane. Dwa najczęściej spotykane typy osi to liniowe i obrotowe.

Zamiast powodować ruch poprzez ręczne obracanie korb i kółek, tak jak w konwencjonalnych obrabiarkach, maszyny CNC umożliwiają ruchy poprzez serwomotory pod kontrolą CNC i kierują się programem obróbki. Mówiąc ogólnie, rodzaj ruchu (szybki, liniowy i obrotowy),  ilość osi i ich prędkość (posuw) są programowalne we wszystkich obrabiarkach CNC.

Polecenie CNC wykonywane w sterowaniu (np. przez program) przekazuje poprzez sterownik do silnika, aby obrócił się o określoną liczbę razy. Obrót silnika napędowego z kolei obraca śrubę pociągową. A śruba kulkowa napędza oś liniową. Enkoder jako sprzężenie zwrotne na przeciwległym końcu śruby pociągowej umożliwia układowi sterowania potwierdzenie, że miała miejsce żądana liczba obrotów. Najczęściej enkoder jest zamocowany na silniku, a dodatkowy na osi, czy też liniał pomiarowy, a położenie osi może być porównywane w sumatorze.

Choć jest to dość prosta analogia, ten sam podstawowy ruch liniowy można znaleźć na zwykłym imadle stołowym. Obracając pokrętłem, obracasz śrubę prowadzącą, która z kolei napędza ruchomą szczękę. Dla porównania oś liniowa na obrabiarce CNC jest precyzyjna. Liczba obrotów silnika napędowego osi precyzyjnie steruje wartością ruchu liniowego wzdłuż osi.

Jak realizuje się ruch osi – Zrozumienie układów współrzędnych

Dwa najpopularniejsze systemy stosowane w maszynach CNC to układ współrzędnych prostokątnych i układ współrzędnych biegunowych. Zdecydowanie najczęstszym jest prostokątny kartezjański układ współrzędnych, układ współrzędnych biegunowych częściej stosuje się w robotyce.

Jedną z bardzo częstych aplikacji prostokątnego układu współrzędnych są wykresy.

W przypadku wykresu dwuwymiarowego, mamy dwie linie bazowe. Każda linia służy do reprezentowania czegoś.

Każda liniowa oś obrabiarki może być traktowana jako linia podstawowa wykresu, osie będą dzielone na przyrosty, a każda liniowa oś prostokątna współrzędnych maszyny jest dzielona na przyrosty pomiaru. W trybie metrycznym najmniejszy przyrost może wynosić 0,001 milimetra. (dla osi obrotowej przyrost wynosi 0,001 stopnia.)

Każda oś w układzie współrzędnych maszyny CNC musi mieć gdzieś punkt początkowy. W przypadku sterowania CNC ten punkt początkowy jest zwykle nazywany punktem zerowym programu .

Biorąc pod uwagę układ współrzędnych płaskich XY, gdzie miejscem przecięcia obu osi będzie punkt 0, w prawo będziemy mieli +X a w lewo –X, do góry +Y, a w dół –Y.

Należy pamiętać, że program zero można zastosować do dowolnej osi. Chociaż nazwa każdej osi zmieni się z jednego typu maszyny na inny (inne popularne nazwy to Z, A, B, C, U, V, W), ten przykład powinien działać na wyobraźnię, aby pokazać, w jaki sposób można sterować ruchem osi .

Jeśli lewy dolny róg obrabianego przedmiotu ustawimy tak, aby odpowiadał zerowemu położeniu dla każdej osi, będzie to oznaczało, że dolny lewy róg obrabianego przedmiotu jest punktem zerowym programu. Przed zapisaniem programu programista określa pozycję punktu zerowego programu. Zazwyczaj punkt zerowy programu jest wybierany jako punkt, w którym zaczynają się wszystkie wymiary.

W przypadku tej techniki, jeśli programista życzy sobie, aby narzędzie zostało wysłane na pozycję jednego milimetra na prawo od punktu zerowego programu, występuje polecenie X1.0. Jeśli programista życzy sobie, aby narzędzie przesunęło się do położenia o jeden milimetr powyżej punktu zerowego programu, mamy polecenie Y1.0. Sterownik automatycznie określi, ile razy należy obrócić każdy silnik osi i śrubę toczną, aby oś osiągnęła żądany punkt docelowy. Pozwala to na ruchy osi sterowanych w bardzo logiczny sposób.

Przy podanych dotychczas przykładach wszystkie punkty znajdowały się w górę i na prawo od punktu zerowego programu. Ten obszar w górę i na prawo od punktu zerowego programu nazywany jest kwadrantem (w tym przypadku kwadrant numer jeden). Nierzadko zdarza się, że na maszynach CNC punkty końcowe wymagane w ramach programu przypadają w innych kwadrantach. Kiedy tak się stanie, przynajmniej jedna ze współrzędnych musi być określona jako minus.

Ruch bezwzględny a przyrostowy

Dotychczasowe przemyślenia na ten temat zakładają, że używany jest bezwzględny tryb programowania. W trybie bezwzględnym punkty końcowe dla wszystkich ruchów będą określone z punktu zerowego programu. Dla początkujących jest to zazwyczaj najlepsza i najłatwiejsza metoda określania punktów końcowych dla poleceń ruchu. Istnieje jednak inny sposób określania punktów końcowych dla ruchu osi.

W trybie przyrostowym punkty końcowe dla ruchów są określane z bieżącej pozycji narzędzia, a nie od zera programu. Dzięki tej metodzie sterowania ruchem programista musi zawsze pytać: „Jak daleko powinienem przesunąć narzędzie?” Czasami tryb przyrostowy może być bardzo pomocny, np. przy szybkim planowaniu powierzchni detalu, ogólnie rzecz biorąc, jest to bardziej uciążliwa metoda przy skomplikowanych elementach.

Należy zachować ostrożność podczas wydawania poleceń ruchu. Początkujący operatorzy mają tendencję do myślenia stopniowo. Jeśli pracujesz w trybie absolutnym, programista powinien zawsze pytać „Do jakiej pozycji należy przenieść narzędzie?” Ta pozycja jest bezwzględna odnośnie zera programu, a nie z bieżącej pozycji narzędzia.

Oprócz łatwego określenia aktualnej pozycji dla dowolnego polecenia, kolejna korzyść z pracy w trybie absolutnym wiąże się z błędami popełnionymi podczas poleceń ruchu. W trybie bezwzględnym, jeśli błąd ruchu jest wykonywany w jednym poleceniu programu, tylko jeden ruch będzie nieprawidłowy. Z drugiej strony, jeśli popełnimy błędy podczas ruchów przyrostowych, wszystkie uzyskane położenia narzędzia będą nieprawidłowe.

Przypisywanie programu Zero

Należy pamiętać, że sterowanie CNC musi zostać poinformowane o położeniu punktu zerowego programu w ten czy inny sposób. Sposób, w jaki się to odbywa, różni się znacznie od jednego sterowania maszyny do drugiego w innej. Starszą metodą jest przypisanie programu zero do programu. Dzięki tej metodzie programista określa, jak daleko jest od punktu zerowego programu do początkowej pozycji maszyny. Zwykle robi się to za pomocą polecenia G92 (lub G50) przynajmniej na początku programu.

Nowszym i lepszym sposobem przypisania programu zerowego jest pewna forma przesunięcia. Producenci obrabiarek zwykle wywołują przesunięcia wykorzystywane względem punktu referencyjnego maszyny. Zwykle nazywa się to korekcjami, używanymi do przypisania zerowego programu dla każdego przesunięcia geometrii narzędzia.

W tym momencie naszym głównym zadaniem było pokazanie, jak określić punkt końcowy każdego polecenia ruchu. Jak widać, zrobienie tego wymaga zrozumienia prostopadłego układu współrzędnych. Istnieją jednak inne obawy dotyczące sposobu, w jaki odbędzie się ruch. Przykładowo, programista będzie miał wpływ na rodzaj ruchu (szybki, prosty, po łuku, itd.) Oraz prędkość ruchu (prędkość posuwu).

Program CNC

Prawie wszystkie obecne układy sterowań CNC używają adresu słowa do programowania. Przez format adresu słowa rozumiemy, że program składa się z poleceń podobnych do zdania. Każde polecenie składa się ze słów CNC, z których każdy ma adres listowy i wartość liczbową. Adres listowy (X, Y, Z itd.) Przekazuje rodzaj słowa, a wartość liczbowa przekazuje wartość słowa. Używane słowa lub zdania w poleceniach CNC mówią maszynie, co chcemy zrobić w chwili obecnej.

Jedna bardzo dobra analogia do tego, co dzieje się w programie CNC, znajduje się w każdym zestawie instrukcji krok po kroku. Załóżmy na przykład, że niektórzy odwiedzający przybywają z poza miasta, aby odwiedzić naszą firmę. Muszą stworzyć sobie instrukcje jak dostać się do owej firmy, samochodem czy samolotem.  Aby to zrobić, muszą najpierw mieć możliwość wizualizacji ścieżki np. z lotniska do firmy. Następnie, w odpowiedniej kolejności, zapisują jedną instrukcję na raz. Osoba postępująca zgodnie z instrukcjami wykona pierwszy krok, a następnie przejdzie do następnego, dopóki nie dotrze do celu.

W podobny sposób programista musi mieć możliwość wizualizacji operacji obróbkowych, które mają zostać wykonane podczas wykonywania programu. Następnie, w kolejności krok po kroku, wyda zestaw poleceń, które spowodują, że maszyna zachowa się wg tych wskazań.

Choć nieco pomijamy dany temat, chcemy podkreślić jego wizualizację. Tak jak osoba opracowująca kierunki podróży musi mieć możliwość wizualizacji podjętej ścieżki, tak programista CNC musi być w stanie wizualizować ruchy maszyny, zanim program będzie mógł zostać pomyślnie opracowany. Bez tej zdolności wizualizacyjnej programista nie będzie w stanie prawidłowo opracować ruchów w programie. To jeden z powodów, dla których doświadczeni operatorzy tworzą najlepszych programistów CNC. Doświadczony mechanik powinien być w stanie łatwo zwizualizować każdą wykonywaną operację obróbki.

Tak jak każda zwięzła instrukcja podróży składa się z jednego zdania, tak każda instrukcja podana w programie będzie składać się z jednego polecenia. Podobnie jak zdanie instrukcji podróży składa się ze słów, tak samo polecenie CNC składa się ze słów CNC (w języku CNC).

Osoba wykonująca nasz zestaw instrukcji podróży wykona je jawnie. Jeśli popełnimy błąd przy użyciu zestawu instrukcji, dana osoba zgubi się w drodze do firmy. W podobny sposób maszyna będzie jednoznacznie wykonywała program. Jeśli wystąpi błąd w programie, maszyna nie będzie zachowywać się poprawnie.

Sterowanie najpierw odczytuje, interpretuje i wykonuje pierwsze polecenie w programie. Tylko wtedy przejdzie do następnego polecenia. Czytaj, interpretuj, wykonuj. Następnie przejdź do następnego polecenia. Sterowanie będzie kontynuowało wykonywanie programu w celu zachowania jego równowagi.

Inne uwagi dotyczące programu

Jak stwierdzono, programy składają się z poleceń, a polecenia składają się ze słów. Każde słowo ma adres listowy i wartość liczbową. Adres listowy informuje o typie słowa. Producenci układów sterowania CNC różnią się w zależności od tego, w jaki sposób określają nazwy słów (adresy literowe) i ich znaczenie. Początkujący programista CNC musi odwoływać się do instrukcji programowania danego producenta, aby określić nazwy i znaczenia słów. Nasz kurs cnc przedstawi tylko krótką listę niektórych typów słów i ich wspólnych specyfikacji adresów.

O – Numer programu (używany do identyfikacji programu)
N – Numer bloku (używany do identyfikacji linii)
G – Funkcja przygotowawcza
X – Oznaczenie osi X.
Y – Oznaczenie osi Y
Z – Oznaczenie osi Z.
R – Oznaczenie promienia
F – Oznaczenie prędkości posuwu
S – Oznaczenie prędkości wrzeciona
H – Oznaczenie przesunięcia długości narzędzia
D – Oznaczenie przesunięcia promienia narzędzia
T – Oznaczenie numeru narzędzia
M – Funkcja pomocnicza

Jak widać, wiele adresów jest wybieranych logicznie (T dla narzędzia, S dla wrzeciona, F dla posuwu itd.). Kilka wymaga zapamiętywania.

Istnieją dwa adresy literowe (G i M), które umożliwiają wyznaczenie funkcji specjalnych. Funkcja przygotowawcza (G) jest zwykle używana do ustawiania trybów. Wprowadziliśmy już tryb absolutny, określony przez G90 i tryb przyrostowy, określony przez G91. Są to tylko dwie z użytych funkcji przygotowawczych. Należy zapoznać się z instrukcją producenta urządzenia sterującego, aby znaleźć listę funkcji dla danej maszyny.

Podobnie jak funkcje przygotowawcze, różne funkcje (słowa M) pozwalają na wiele specjalnych funkcji. Różne funkcje są zwykle używane jako programowalne przełączniki (jak włączanie / wyłączanie wrzeciona, włączanie / wyłączanie chłodziwa itd.).

Może tu wydawać się, że programowanie CNC wymaga dużej ilości zapamiętywania. Ale tak po prawdzie w programowaniu jest tylko około 30-40 różnych słów. Jeśli myślimy o nauczeniu programowania ręcznego tak, jak uczenie się obcego języka, który ma tylko 40 słów, nie powinno wydawać się to zbyt trudne ale o tym w kolejnych częściach kurs cnc.

Programowanie punktu dziesiętnego

Niektóre adresy listowe (słowa CNC) pozwalają na specyfikację liczb rzeczywistych (liczb, które wymagają części liczby całkowitej). Przykłady obejmują oznacznik osi X (X), oznacznik osi Y (Y) i oznacznik promienia (R). Prawie wszystkie obecne formanty sterowania CNC pozwalają na użycie przecinka dziesiętnego w specyfikacji adresu każdej litery. Na przykład X3.0625 może być użyty do określenia pozycji wzdłuż osi X.

Z drugiej strony niektóre adresy listowe służą do określania liczb całkowitych. Przykłady obejmują oznacznik prędkości obrotowej wrzeciona (S), oznacznik stacji narzędzi (T), numery porządkowe (N), funkcje przygotowawcze (G) i funkcje pomocnicze (M). W przypadku tych typów słów większość elementów sterujących nie pozwala na użycie przecinka dziesiętnego. Początkujący programista musi odwołać się do instrukcji programowania producenta danego sterowania , aby dowiedzieć się, które słowa pozwalają na użycie kropki dziesiętnej.

Inne programowalne funkcje

Wszystkie, oprócz najprostszych maszyn CNC, mają programowalne funkcje inne niż ruch osi. Dzięki dzisiejszemu pełnowymiarowemu sprzętowi CNC prawie wszystko w maszynie jest programowalne. Centra obróbkowe CNC pozwalają na przykład na programowanie prędkości i kierunku wrzeciona, zmiany narzędzi i wielu innych funkcji maszyny. W podobny sposób centra tokarskie CNC umożliwiają programowanie prędkości wrzeciona i kierunku, podawania chłodziwa, położenia głowicy i konika. I wszystkie formy sprzętu CNC będą miały własny zestaw programowalnych funkcji. Ponadto niektóre akcesoria, takie jak systemy pomiarowe, systemy pomiaru długości narzędzia, zmieniacze narzędzi, czy systemy sterowania adaptacyjnego, mogą być również dostępne i będą wymagały poznania instrukcji ich przywołania.

Lista programowalnych funkcji będzie się znacznie różnić w zależności od maszyny, a użytkownik musi nauczyć się tych programowalnych funkcji dla każdej maszyny, którą ma zamiar obsługiwać.

Zapraszam do kolejnych części kursu dla operatorów CNC

Druga część kursu CNC:

w, której przybliżymy takie zagadnienia jak:

– Komponenty maszynowe
– Osie maszynowe
– Punkt referencyjny dla każdej osi
– Osprzęt maszynowy
– Funkcje programowalne

Podstawy obróbki CNC dla operatorów cz.2

 

Trzecia część kursu CNC:

w, której przybliżymy takie zagadnienia jak:

– Zrozumienie interpolacji
– Trzy najbardziej podstawowe typy ruchu
– Ruch szybki
– Linia prosta
– Ruch kołowy
– Przykładowy program pokazujący trzy typy ruchu

Podstawy obróbki CNC dla operatorów cz.3

Czwarta część kursu CNC:

w, której przybliżymy takie zagadnienia jak:
– Kompensacje narzędzi
– Przyczyny przesunięć narzędzi
– Organizowanie offsetów
– Rodzaje kompensacji
– Kompensacja długości narzędzia
– Wymiar z kompensacją długości narzędzia
– Kompensacja promienia frezu
– Zakres rozmiarów narzędzia
– Obróbka zgrubna i wykończeniowa
– Jak zaprogramować kompensację promienia narzędzia
– Korekcje układu współrzędnych programowych
– Wymiarowe przesunięcia narzędzi
– Jak zagwarantować wymiar „na zero” pierwszego przedmiotu obrabianego
– Kompensacja promienia ostrza narzędzia
– Inne rodzaje kompensacji

Podstawy obróbki CNC dla operatorów cz.4

Piąta część kursu CNC:

w, której przybliżymy takie zagadnienia jak:

– Znaczenie tworzenia podprogramów
– Cztery rodzaje formatów podprogramów
– Jak powstają informacje o formacie programu dla określonej maszyny?

Podstawy obróbki CNC dla operatorów cz.5

Podstawy obróbki CNC dla operatorów cz.1
4.8 punktów (12) głosów

UdostępnijShare on FacebookShare on Google+Tweet about this on Twitter

Powiązane produkty

Zostaw komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Newsletter
Bądź na bieżąco