6.9 Технология программирования обработки на станках с чпу

Общие представления о числовом программном управлении станками и способах программирования станков с ЧПУ. Введение. Общие представления о системах ЧПУ и управляющих программах. Станки с ЧПУ. Функциональные возможности современных станков с ЧПУ. Способы программирования станков с ЧПУ. Программирование в коде ISO-7bit, программирование с помощью CAD/CAM-систем с использованием постпроцессоров, программирование с помощью языков высокого уровня, диалоговое программирование.

Повышение производительности и качества работ на станках связано с механизацией и автоматизацией цикла обработки. Циклом обработки называют совокупность перемещения рабочих органов, повторяющихся при обработке каждой заготовки. Комплекс перемещений рабочих органов в цикле работы станка осуществляется в определенной последовательности, т. е. по программе.

Программа управления станком - это последовательность команд, обеспечивающая заданное функционирование рабочих органов станка. При ручном управлении станком необходимую последовательность команд задает рабочий, который, предварительно изучив чертеж и техническую документацию, составляет программу работ, обрабатывает деталь, измеряет ее, производит сравнение с чертежом и при наличии рассогласования устраняет неточности.

При автоматическом управлении станком необходимая последовательность команд задается программоносителем. Программоноситель может быть изготовлен в виде материального аналога обрабатываемой детали (кулачков, копиров, упоров и т. д.). Например, в автоматах и полуавтоматах кулачки распределительного вала задают последовательность и величину перемещений рабочих органов. Профиль кулачков соответствует запрограммированной обработке. В токарных и фрезерных копировальных станках форма обрабатываемой детали зависит от формы шаблона или копира. При смене объекта производства необходимо подготовить новые кулачки, копиры и т. д. Производительность станков высокая, но время переналадки достаточно велико.

Наибольшей гибкостью и быстротой переналадки обладают станки с программным управлением (ПУ). Это станки, управляемые системами, задающими программу работ в алфавитно-цифровом коде. Программа может быть записана на программоносителях в виде перфоленты, перфокарты, гибких магнитных дисков, магнитной ленты. Программу можно вводить и вручную с помощью клавишных панелей. Такие программоносители позволяют автоматизировать процесс подготовки программ и снизить трудоемкость изготовления программоносителей.

Программоноситель может содержать как геометрическую, так и технологическую информацию. Технологическая информация обеспечивает определенный цикл работы станка; последовательность ввода в работу различных инструментов, изменение режимов резания, включение или отключение подачи смазочно-охлаждающей жидкости, зажим или разжим исполнительных органов станка и т. д. Геометрическая информация характеризует форму, размеры элементов обрабатываемой заготовки и инструмента и их взаимное положение в пространстве.

В программном управлении станками широко применяют системы, которые значительно сокращают время переналадки станка, обеспечивают высокую точность и стабильность обработки. Программное управление станком - это автоматическое управление его работой по программе, заданной в виде чисел или символов, определяющих величины и характер перемещений его исполнительных органов.

В программном управлении наиболее распространены системы числового программного управления (СЧПУ), основанные на использовании чисел для задания программы перемещения исполнительных органов станка в процессе обработки. Функции, выполняемые СЧПУ, можно разделить на основные и дополнительные. Основной функцией СЧПУ является управление приводами подач станков в соответствии с заданной программой. Дополнительные функции предусматривают изменение частоты вращения шпинделя, вида инструмента и т. д.

Виды станков с ЧПУ

1. Токарные станки с ЧПУ - предназначены для наружной и внутренней обработки сложных заготовок деталей тел вращения. Они составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ. На токарных станках с ЧПУ выполняют традиционный комплекс технологических операций: точение, отрезку, сверление, нарезание резьбы и др.

В основе классификации токарных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

· расположение оси шпинделя (горизонтальные и вертикальные станки);

· число используемых в работе инструментов (одно- и многоинструментальные станки);

· способы их закрепления (на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов);

· вид выполняемых работ (центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные, прутковые станки);

· степень автоматизации (полуавтоматы и автоматы).

2. Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских и пространственных поверхностей заготовок сложной формы. Конструкции фрезерных станков с ЧПУ аналогичны конструкциям традиционных фрезерных станков, отличие от последних заключается в автоматизации перемещений по УП при формообразовании. В основе классификации фрезерных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

· расположение шпинделя (горизонтальное вертикальное);

· число координатных перемещений стола или фрезерной бабки;

· число используемых инструментов (одно- и много- инструментальные);

· способ установки инструментов в шпиндель станка (вручную или автоматически).

По компоновке фрезерные станки с ЧПУ делят на четыре группы:

· вертикально-фрезерные с крестовым столом;

· консольно-фрезерные;

· продольно-фрезерные;

· широкоуниверсальные инструментальные.

3. Сверлильные станки с ЧПУ

- Вертикально-сверлильные станки с ЧПУ в отличие от аналогичных станков с ручным управлением оснащены крестовыми столами, автоматически перемещающими заготовку по осям X и Y, в результате чего отпадает необходимость в кондукторах или в ее предварительной разметке.

- Радиально-сверлильные станки с ЧПУ имеют подвижную по оси X колонну, подвижный по оси Y рукав со шпиндельной бабкой, в которой смонтирован сверлильный шпиндель, перемещающийся по оси Z. Помимо этого рукав при наладке может перемещаться в вертикальном направлении.

Автоматизированные перемещения рабочих органов сверлильных станков по осям X и Y обеспечивают выполнение обработки отверстий и фрезерования.

4. Шлифовальные станки с ЧПУ

Системами ЧПУ оснащают плоскошлифовальные, кругло- и бесцентрово-шлифовальные и другие станки.

Для шлифовальных станков используют системы типа CNC с управлением по трем-четырем координатам, но в станках, работающих несколькими кругами, возможно управление по пяти-шести и даже по восьми координатам. Взаимосвязь между оператором и системой ЧПУ (CNC) шлифовального станка в большинстве случаев осуществляется в диалоговом режиме с помощью дисплея. 

 Наиболее распространены круглошлифовальные станки с ЧПУ, дающие максимальный эффект при обработке с одной установки многоступенчатых деталей типа шпинделей, валов электродвигателей, редукторов, турбин и т.д. Производительность повышается в основном в результате снижения вспомогательного времени на установку заготовки и съем готовой детали, на переустановку для обработки следующей шейки вала, на измерение и т.д. При обработке многоступенчатых валов на круглошлифовальном станке с ЧПУ достигается экономия времени в 1,5-2 раза по сравнению с ручным управлением. Бесцентровые круглошлифовальные станки эффективно применяют при обработке деталей малого и большого диаметров без ограничения длины, либо тонкостенных деталей, а также деталей, имеющих сложные наружные профили (поршень, кулак и т.д.). В условиях массового производства эти станки характеризуются высокой производительностью и точностью обработки. В мелкосерийном и индивидуальном производстве применение таких станков ограничено из-за трудоемкости переналадки.

5. Многоцелевые станки с ЧПУ

Благодаря оснащению многоцелевых станков (МС) устройствами ЧПУ и автоматической смены инструмента существенно сокращается вспомогательное время при обработке и повышается мобильность переналадки. Сокращение вспомогательного времени достигается благодаря автоматическим установке инструмента (заготовки) по координатам, выполнению всех элементов цикла, смене инструментов, кантованию и смене заготовки, изменению режимов резания, выполнению контрольных операций, а также большим скоростям вспомогательных перемещений. По назначению МС делятся на две группы: для обработки заготовок корпусных и плоских деталей и для обработки заготовок деталей тел вращения. В первом случае для обработки используют МС сверлильно-, фрезерно-, расточной группы, а во втором токарной и шлифовальной групп. 

На станках с ПУ целесообразно изготовлять детали сложной конфигурации, при обработке которых необходимо перемещение рабочих органов по нескольким координатам одновременно, а также детали с большим количеством переходов обработки. На этих станках можно изготовлять детали, конструкция которых часто видоизменяется.

Существует три метода программирования обработки для станков с ЧПУ: 

• ручное программирование 

• программирование на пульте УЧПУ 

• программирование при помощи CAD/САМ системы. 

Для программирования современного оборудования используется буквенно-цифровой код ISO 7 bit (G или CNC код). Основные единицы данного кода – G и M команды.

Функции с адресом (префиксом) G – называются подготовительными и определяют режим и условия работы станка и системы ЧПУ. Стандартные подготовительные функции лежат в диапазоне G00-G99.

G00...G09 – команды общего порядка, позиционирование, линейная или круговая интерполяция;

G10...G39 – особенности непрерывной обработки; выбор осей, плоскостей, видов интерполяции.

Между собой G-коды выделяются в отдельные группы, в пределах которых действие одной функции может отменяться другой, например ускоренное перемещение G00 действует до тех пор, пока в программе не встретится другая функция этой группы G01, G02 или G03. Не допускается использование в одном кадре нескольких функций из одной группы.

Функции с адресом (префиксом) M – называются вспомогательными и предназначены для управления различными устройствами станка, например вкл/выкл шпиндель, охлаждение и т.д.

Программирование при помощи CAD/САМ системы позволяет "поднять" процесс написания программ обработки на более высокий уровень. Работая с CAD/CAM системой, технолог-программист избавляет себя от трудоемких математических расчетов и получает инструменты, значительно повышающие скорость написания УЛ. 

Под CAD системами (computer-aided design - компьютерная поддержка проектирования) понимают программное обеспечение, которое автоматизирует труд инженера-конструктора и позволяет решать задачи проектирования изделий и оформления технической документации при помощи персонального компьютера. 

САМ системы (computer-aided manufacturing - компьютерная поддержка изготовления) автоматизируют расчеты траекторий перемещения инструмента для обработки на станках с ЧПУ. и обеспечивают выдачу управляющих программ с помощью компьютера. 

Алгоритм работы с CAD/CAM системой:

1 этап. В CAD системе разрабатывается 3D модель детали или ее электронный чертеж.

2. этап. 3D модель детали или ее электронный чертеж импортируется в САМ систему.

3 этап. В САМ системе проводится визуальная проверка возникших траекторий.

4 этап. Завершающим продуктом САМ системы предстает код УП. Такой код создается с помощью постпроцессора, который в свою очередь подгоняет УП под характеристики определенного станка и системы ЧПУ.

Для предоставления алгоритма в виде, понятном компьютеру, служат языки программирования. Сначала всегда разрабатывается алгоритм действий, а потом он записывается на одном из таких языков. В итоге получается текст программы – полное, законченное и детальное описание алгоритма на языке программирования. Затем этот текст программы специальными служебными приложениями, которые называются трансляторами, либо переводится в машинный код, либо исполняется.

Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше.

Языка высокого уровня бывают четырех видов:

1. Императивные (процедурные) - основными объектами являются переменные, операторы присвоения, стандартные алгоритмические конструкции

2. Функциональные - используются функции, значения которых определяются по заданным параметрам.

3. Логические - нет определенного, фиксированного порядка выполнения правил и шагов алгоритма. Выбор подходящей последовательности возлагается на систему.

4. Объектно-ориентированные - упрощают программирование с использованием технологии объектно-ориентированного программирования

Языки высокого уровня: FORTRAN, COBOL, Algol, Pascal, Basic, С, С++, Java, С# (Си Шарп).

Скрипт-языки (адаптированные для интернета): HTML, Perl, РНР, Tcl/Tk, VRML, XML.

Диалоговое программирование

В настоящее время диалоговый ре­жим в наибольшей степени позволяет обеспечить гибкость и оперативность процесса автоматизированной подготов­ки ТП и УП при требуемом их качестве. Однако реализация диалогового режима подготовки требует четкого установления видов так называемых диалоговых пре­рываний (ДП) и определенной методики их отработки.

Диалоговыми прерываниями называ­ются действия технолога в процессе сеанса диалога: в определенном месте программы расчета вычисления преры­ваются и информация выводится на алфавитно-цифровой или графический дисплей.

Современные модели УЧПУ повышен­ного класса позволяют вести оператив­ное программирование путем ввода ин­формации непосредственно с пульта УЧПУ. Работа ведется в диалоговом ре­жиме с отображением данных на экране дисплея, совмещающего алфавитно-циф­ровую и графическую информацию.

По команде на экран дисплея может быть вызвана любая из имеющихся в памяти УЧПУ подпрограмм. При этом траекто­рия инструмента (в разных плоскостях) по вызванной подпрограмме высвечива­ется на экране дисплея. Здесь же указы­ваются все формальные параметры, ко­торые необходимы для задания подпро­граммы, формируемые кадры УП (после­довательным нажатием клавиш пульта УЧПУ) высвечиваются на экране дис­плея. Они достаточно просто могут быть отредактированы.

При необходимости на экран дисплея можно вызвать информацию о режущем инструменте, имеющемся в магазине стан­ка. Графически могут быть представле­ны на экране дисплея схема инструмента, его данные, включая размеры, код, номер корректора, материал режущей части и др. Естественно, что данные инстру­мента должны быть заранее введены в память УЧПУ при наладке станка, при загрузке инструментального магазина. По данным инструмента, материалу об­рабатываемой детали, виду обработки тут же с пульта УЧПУ можно, указав ЭВМ устройства соответствующую под­программу, определить режимы обработ-, ки заданным инструментом и задать эти режимы в кадрах формируемой УП.

Последовательный ввод подпрограмм, данных инструмента и его режимов и другой информации позволяет полностью сформировать УП непосредственно по чертежу обрабатываемой детали. Эта программа может быть введена в память УЧПУ и отрабатываться; при необходи­мости УП может быть выведена на пер­форатор и оформлена в виде перфоленты или записана на магнитный диск.

Все микропроцессорные УЧПУ до­пускают различные методы подготовки и ввода УП: с перфоленты, с магнитной ленты мини-кассеты, с гибкого магнит­ного диска, из электронной памяти внеш­ней ЭВМ, а также ручным способом с клавиатуры пульта УЧПУ.

Основы программирования станков с ЧПУ. Фазовое пространство технологической машины. Координатные оси и координатные системы. Трансформация координат. Активизация смещений. Машинные параметры.

Для выполнения обработки на станке с ЧПУ необходимо иметь управляющую программу на данную обработку. Управляющая программа по стандарту РФ определена как «совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки» (ГОСТ 20523-80). Другими словами, управляющая программа для станка с ЧПУ представляет собой совокупность элементарных команд, определяющую последовательность и характер перемещений и действий исполнительных органов станка при обработке конкретной заготовки. При этом вид и состав элементарных команд зависит от типа системы ЧПУ станка и языка программирования, принятого для данной системы.

По мере развития станков с ЧПУ было разработано несколько языков программирования для составления управляющих программ. В настоящее время наибольшее распространение получил универсальный международный язык программирования ИСО-7бит, который иногда еще называют CNC-кодом или G-кодом. Код языка программирования ИСО-7бит относится к буквенно-цифровым кодам, в котором команды управляющей программы записываются в виде специальных слов, каждое из которых представляет собой комбинацию буквы и числа.

Методы расчета управляющих программ для станков с ЧПУ базируются на математических моделях машинных технологических процессов, самих технологических машин - станков и их оснастки, а также обрабатываемых объектов. Фундаментом для построения любой математической модели является то или иное пространство, в котором строится эта модель. При рассмотрении произвольного процесса принято использовать фазовое пространство, которое представляет собой множество всевозможных состояний этого процесса.

Система координат станка.

Работа станка с ЧПУ и программирование обработки тесно связаны с системами координат. Оси координат принимаются расположенными параллельно направляющим станка и позволяют при программировании указывать направления и величины перемещений рабочих органов. Направление и наименование координатных осей, по которым перемещаются механизмы станка нормированы международным стандартом ISO.

Приводы станка относятся к приводам подачи и главного движения. Приводы подачи определяют положение в рабочем пространстве станка. Различают физические и логические координатные оси. Физические оси называют также системными. Они группируются по каналам ЧПУ; причем в рамках канала координатные оси находятся в единообразном технологическом отношении друг к другу. Таким образом, группы осей могут работать (выполнять технологические операции) независимо и параллельно. Физические оси, не привязанные к каналу, называют асинхронными, или вспомогательными. Вспомогательные оси служат, к примеру, для организации перемещений в механизмах смены инструмента.

Отдельные оси внутри группы канала ЧПУ называют логическими. Они объединены интерполяционными алгоритмами, и в этой связи их называют также синхронными осями. Логические оси канала имеют индексы. Связывание физических и логических осей осуществляют при помощи так называемых «машинных параметров» станка.

Для того, чтобы исполнять управляющую программу без всяких изменений по отношению к чертежу, приходится определить несколько координатных систем. Некоторые из них машинно-независимы, другие же определяются свободно. Переход от одной координатной системы к другой называется координатным переходом. 

Система координат ISO. В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ принята правая система, при которой оси X, Y , Z указывают положительные направления перемещений инструмента относительно неподвижных частей станка. Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных частей станка указывают оси X', Y', Z', направленные противоположно осям X, Y, Z. Таким образом, положительными всегда являются такие движения, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга. 

В станках с перемещением рабочих органов в трех взаимно-перпендикулярных направлениях оси часто обозначают X, Y, Z, независимо от того, перемещается заготовка или инструмент.

Круговые перемещения инструмента (например, поворот оси шпинделя фрезерного станка) обозначаются буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси Y), С (вокруг оси Z), а круговые перемещения заготовки (например, управляемый по программе поворот стола на расточном станке) - соответственно буквами А', В', С'. В понятие «круговые перемещения» не входит вращение шпинделя, несущего инструмент, или шпинделя токарного станка.

Осевая координатная система ACS.

Совокупность осей любого канала образует «осевую координатную систему» ACS (Axes Coordinate System). Заданное движение вдоль координаты осевой координатной системы воспроизводится путем движения привода одной физической оси. 

Машинная координатная система MCS.

Осевая координатная система зависит от типа и кинематики технологической машины, а потому имеет небольшое значение при спецификации движений, связанных с обработкой деталей. По этой причине, используют так называемую MCS (Machine Coordinate System), привязанную к каналу. Как правило, эта система - Декартова; а, следовательно, не зависит от кинематики технологической машины. У каждого канала может быть своя машинная координатная система. Отношение между осями машинной и осевой координатных систем называется осевой (или «обратной») трансформацией.

Координатную систему детали WCS назначают свободно в зоне машинной координатной системы. Можно определить несколько аддитивно связанных между собой координатных систем деталей.

Координатная система управляющей программы PCS - координатная система детали WCS, индекс которой имеет максимальное значение: Wj, где i = max. Все запрограммированные координаты управляющей программы соотносятся с нулевой точкой. Координатную систему PCS, как и WCS, можно свободно назначать и поворачивать в зоне машинной координатной системы WCS.

Координатная система инструмента TCS определяет положение и ориентацию инструмента в машинной координатной системе. Размеры инструмента (для трехкоординатного станка) задают по отношению к фиксированной точке, определяющей зажим инструмента.

Трансформация координат.

Абсолютные значения координат обычно определены в машинной системе координат по отношению к нулевой точке  М. Из практических соображений, все размеры и перемещения, указанные в управляющей программе, заданы по отношению к нулевым точкам Р или W. При этом управляющие программы развязаны с машинными координатами. Благодаря программным смещениям, можно выполнять управляющую программу в любой зоне машинной системы координат без изменения размеров, указанных в управляющей программе. Если программные смещения отсутствуют, то все координаты управляющей программы интерпретируются как машинные. 

Положение детали может быть скорректировано путем смещения нуля ее координатной системы в плоскостях (X/Y, X/Z, Y/Z) и путем поворота в плоскости (X/Y).

Активизация смещений зависит от тех или иных G-функций; она возможна при помощи «таблиц смещения нуля», при помощи первого и второго аддитивных смещений нуля ZS. Таблицы смещения нуля используют для хранения смещений между нулевой точкой М, с одной стороны, и нулевыми точками Р или W. Если соответствующее значения смещения активизировано, то это значение автоматически добавляется системой ЧПУ к каждому абсолютному значению координаты в управляющей программе. Таблицы смещения нуля представлены в файловой системе системы ЧПУ в форме ASCII файлов. Функция G22 активизирует эти таблицы в каждом канале. Работа всех остальных G-функций рассмотрена в разделе программирования G-функций. Смещение нуля по внешней команде инициируется программируемым контроллером.

Основы программирования в коде ISO-7bit (в стандарте ISO 6983). Структура управляющей программы, структура кадра. Подпрограммы. Адреса, специальные и вспомогательные функции, комментарии. Модальный эффект. Работа управляющей программы. G-коды. Сводная таблица G- кодов. Траектория движения. Интерполяции. Линейная интерполяция. Круговая интерполяция. Программирование окружности. Коррекция и компенсация размеров инструмента. Управление организацией движения. Программирование в полярных координатах. Программирование в декартовых координатах. Выбор плоскости интерполяции. Манипулирование запрограммированным контуром. Смещение, отображение, масштабирование, поворот. Смещение нуля, аддитивные смещения. Программное смещение контура. Абсолютные и относительные координаты.

Для программирования современного оборудования используется буквенно-цифровой код ISO 7 bit (G или CNC код). Основные единицы данного кода – G и M команды.

Функции с адресом (префиксом) G – называются подготовительными и определяют режим и условия работы станка и системы ЧПУ. Стандартные подготовительные функции лежат в диапазоне G00-G99.

G00...G09 – команды общего порядка, позиционирование, линейная или круговая интерполяция;

G10...G39 – особенности непрерывной обработки; выбор осей, плоскостей, видов интерполяции.

Между собой G-коды выделяются в отдельные группы, в пределах которых действие одной функции может отменяться другой, например ускоренное перемещение G00 действует до тех пор, пока в программе не встретится другая функция этой группы G01, G02 или G03. Не допускается использование в одном кадре нескольких функций из одной группы.

Функции с адресом (префиксом) M – называются вспомогательными и предназначены для управления различными устройствами станка, например вкл/выкл шпиндель, охлаждение и т.д.

Управляющая программа состоит из последовательности кадров и обычно начинается с символа начало программы (%) и заканчивается М02 или М30.

Каждый кадр программы представляет собой один шаг обработки и (в зависимости от УЧПУ) может начинаться с номера кадра (N1...N10 и т.д.), а заканчиваться символом конец кадра (;).

Кадр управляющей программы состоит из операторов в форме слов (G91, M30, X10. и т.д.). Слово состоит из символа (адреса) и цифры, представляющее арифметическое значение.

Если какая то часть технологического процесса повторяется, ее целесообразно оформить в виде подпрограммы, которая вызывается по мере надобности. Существуют два способа вызова подпрограммы: с Р адресом или без него. Синтаксис вызова подпрограммы с Р-адресом выглядит так: Р<имя_подпрогр> DIN; где DIN означает, что все кадры подпрограммы написаны в коде DIN66025 (IS06983), т.е. в коде ISO-7bit.

Все перемещения, заданные в том же кадре, будут выполнены до вызова подпрограммы. Подпрограмма может иметь свои подпрограммы путем вложения. Подпрограммы могут быть также вызваны под G и М адресами. Подпрограммы можно вызывать и без Р-адреса: в этом случае достаточно указать имя подпрограммы. Кроме того, 16 G-функций зарезервированы для вызова подпрограмм. Как правило, основная программа, кадры подпрограммы и циклы исполняются в том порядке, в каком они запрограммированы. Порядок может быть нарушен переходами, условными и безусловными. Инструкции перехода зависят от конкретной системы ЧПУ и выходят за рамки стандарта DIN 66025 (ISO 6983).

Адреса X, Y, Z, U, V, W, P, Q, R, A, B, C, D, E являются размерными перемещениям, используют для обозначения координатных осей, вдоль которых осуществляются перемещения.

Слова, описывающие перемещения, могут иметь знак (+) или (-). При отсутствии знака перемещение считается положительным.

Адреса I, J, K означают параметры интерполяции.

G - подготовительная функция.

M - вспомогательная функция.

S - функция главного движения.

F - функция подачи.

T, D, H - функции инструмента.

Символы могут принимать другие значения в зависимости от конкретного УЧПУ.

Модальный эффект. Большинство слов модальны. Это означает, что они остаются в силе на протяжении нескольких кадров, пока значение слова не изменится, или пока функция, представленная словом, не будет выключена. Пусть, например, с помощью функции G1 запрограммирована линейная интерполяция с некоторой скоростью подачи. В последующих кадрах эта функция сохранит свою активность, пока интерполяция не изменится на круговую (функция G2) или линейную с ускоренной подачей (функция GO). Слова, которые действуют только в своем кадре, - немодальны.

Слова имеют смысл инструкций (например, при задании типа перемещений вдоль координатных осей X, Y, Z, С) или специальный функций (например, при назначении подачи, частоты вращения и др.).

Работа управляющей программы. При отсутствии инструкций, управляющих потоком кадров, кадры отрабатываются последовательно один за другим. Эта последовательность может быть нарушена инструкциями: пропуска кадров, вызова подпрограмм, перехода к другим кадрам. Если кадры программы помечены соответствующим образом (/), то система управления проигнорирует их, если активен сигнал Skip.

Подготовительные функции (G коды)

G00 - быстрое позиционирование - используется для выполнения ускоренного перемещения режущего инструмента к позиции обработки или к безопасной позиции. Ускоренное перемещение никогда не используется для выполнения обработки, так как скорость движения исполнительного органа станка очень высока. Код G00 отменяется кодами: G01, G02, G03.

G01 - линейная интерполяция - используется для выполнения прямолинейных перемещений с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z). Код G01 отменяется кодами: G00, G02, G03.

G02 - круговая интерполяция по часовой стрелке - предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z).

Параметры интерполяции I, J, K, которые определяют координаты центра дуги окружности в выбранной плоскости, программируются в приращениях от начальной точки к центру окружности, в направлениях, параллельных осям X, Y, Z соответственно. Код G02 отменяется кодами: G00, G01, G03.

G03 - круговая интерполяция против часовой стрелки - предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении против часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z).

Параметры интерполяции I, J, K, которые определяют координаты центра дуги окружности в выбранной плоскости, программируются в приращениях от начальной точки к центру окружности, в направлениях, параллельных осям X, Y, Z соответственно. Код G03 отменяется кодами: G00, G01, G02.

G04 – пауза - команда на выполнение выдержки с заданным временем. Этот код программируется вместе с X или Р адресом, который указывает длительность времени выдержки. Обычно, это время составляет от 0.001 до 99999.999 секунд. Например G04 X2.5 - пауза 2.5 секунды, G04 Р1000 - пауза 1 секунда.

G17 - выбор плоскости XY - предназначен для выбора плоскости XY в качестве рабочей. Плоскость XY становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G18 - выбор плоскости XZ - предназначен для выбора плоскости XZ в качестве рабочей. Плоскость XZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G19 - выбор плоскости YZ - предназначен для выбора плоскости YZ в качестве рабочей. Плоскость YZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G20 - ввод дюймовых данных - активизирует режим работы с дюймовыми данными.

G21 - ввод метрических данных - активизирует режим работы с метрическими данными.

G40 - отмена коррекции на радиус инструмента - отменяет действие автоматической коррекции на радиус инструмента G41 и G42.

G41 - левая коррекция на радиус инструмента - применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента находящегося слева от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G42 - правая коррекция на радиус инструмента - применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента находящегося справа от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G43 - коррекция на положение инструмента - применяется для компенсации длинны инструмента. Программируется вместе с функцией инструмента (H).

G52 - локальная система координат.

СЧПУ позволяет устанавливать кроме стандартных рабочих систем координат (G54-G59) еще и локальные. Когда СЧПУ станка выполняет команду G52, то начало действующей рабочей системы координат смещается на значение указанное при помощи слов данных X, Y и Z. Код G52 автоматически отменяется с помощью команды G52 ХО YO Z0.

G54 - G59 - заданное смещение - смещение рабочей системы координат детали относительно системы координат станка.

G68 - вращение координат - позволяет выполнить поворот координатной системы на определенный угол. Для выполнения поворота требуется указать плоскость вращения, центр вращения и угол поворота. Плоскость вращения устанавливается при помощи кодов G17, G18 и G19. Центр вращения устанавливается относительно нулевой точки активной рабочей системы координат (G54 - G59). Угол вращения указывается при помощи R. Например: G17 G68 X0. Y0. R120.

G69 - отмена вращения координат - отменяет режим вращения координат G68.

G73 - высокоскоростной цикл прерывистого сверления - предназначен для сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с периодическим выводом инструмента. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G74 - цикл нарезания левой резьбы - предназначен для нарезания левой резьбы метчиком. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче, шпиндель вращается в заданном направлении. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче с обратным вращением шпинделя.

G80 - отмена постоянного цикла - Функция, которая отменяет любой постоянный цикл.

G81 - стандартный цикл сверления - предназначен для зацентровки и сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G82 - сверление с выдержкой - предназначен для сверления и зенкования отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с паузой в конце. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G83 - цикл прерывистого сверления - предназначен для глубокого сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с периодическим выводом инструмента в плоскость отвода. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G84 - цикл нарезания резьбы - предназначен для нарезания резьбы метчиком. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче, шпиндель вращается в заданном направлении. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче с обратным вращением шпинделя.

G85 - стандартный цикл растачивания - предназначен для развертывания и растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче.

G86 - цикл растачивания с остановкой вращения шпинделя - предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G87 - цикл растачивания с отводом вручную - предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет вручную.

G90 - режим абсолютного позиционирования.

В режиме абсолютного позиционирования G90 перемещения исполнительных органов производятся относительно нулевой точки рабочей системы координат G54-G59 (программируется, куда должен двигаться инструмент). Код G90 отменяется при помощи кода относительного позиционирования G91.

G91 - режим относительного позиционирования.

В режиме относительного (инкрементального) позиционирования G91 за нулевое положение каждый раз принимается положение исполнительного органа, которое он занимал перед началом перемещения к следующей опорной точке (программируется, на сколько должен переместиться инструмент). Код G91 отменяется при помощи кода абсолютного позиционирования G90.

G94 - скорость подачи в дюймах/миллиметрах в минуту.

При помощи функции G94 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах за 1 минуту (если действует функция G20) или в миллиметрах за 1 минуту (если действует функция G21). Программируется вместе с функцией подачи (F). Код G94 отменяется кодом G95.

G95 - скорость подачи в дюймах/миллиметрах на оборот.

При помощи функции G95 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах на 1 оборот шпинделя (если действует функция G20) или в миллиметрах на 1 оборот шпинделя (если действует функция G21). Т.е. скорость подачи F синхронизируется со скоростью вращения шпинделя S. Код G95 отменяется кодом G94.

G98 - возврат к исходной плоскости в цикле.

Если постоянный цикл станка работает совместно с функцией G98, то инструмент возвращается к исходной плоскости в конце каждого цикла и между всеми обрабатываемыми отверстиями. Функция G98 отменяется при помощи G99.

G99 - возврат к плоскости отвода в цикле.

Если постоянный цикл станка работает совместно с функцией G99, то инструмент возвращается к плоскости отвода между всеми обрабатываемыми отверстиями. Функция G99 отменяется при помощи G98.

Траектории движения (типы интерполяции).

Линейная интерполяция предполагает движение по прямой линии в трех-координатном пространстве. Перед началом интерполяционных расчетов система ЧПУ определяет длину пути на основе запрограммированных координат. В процессе движения осуществляется контроль контурной подачи так, чтобы ее величина не превышала допустимых значений. Движение по всем координатам должно завершиться одновременно.

При круговой интерполяции движение осуществляется по окружности в заданной рабочей плоскости. Параметры окружности (например, координаты конечной точки и ее центра) определяются до начала движения на основе запрограммированных координат. В процессе движения осуществляется контроль контурной подачи так, чтобы ее величина не превышала допустимых значений. Движение по всем координатам должно завершиться одновременно.

При программировании окружность задают с помощью ее радиуса или координат ее центра. Дополнительная опция программирования окружности определяется инструкцией G05: круговая интерполяция с выходом на траекторию по касательной.

Программирование окружности при помощи радиуса. Радиус всегда задают в относительных координатах; в отличие от конечной точки дуги, которая может быть задана как в относительных, так и в абсолютных координатах.

Используя положение начальной и конечной точек, а также и значение радиуса, система ЧПУ прежде всего определяет координаты центра окружности. Результатом расчета могут стать координаты двух точек, ML MR, расположенных соответственно слева и справа от прямой, соединяющей начальную и конечную точки. Расположение центра окружности зависит от знака радиуса; при положительном радиусе центр будет находиться слева, а при отрицательном радиусе - справа. Расположение центра определяется также инструкциями G02 или G03.

Программирование окружности при помощи координат ее центра. Текущее положение используется в качестве начальной точки. Окружность, заданная координатами центра, проходит через начальную и конечную ее точки. Координатные оси, вовлеченные в процесс круговой интерполяции, имеют параметры I, J и К, приданные осям соответственно. Параметры устанавливают расстояние между начальной точкой и центром М дуги окружности в направлении, параллельном осям. Знак определяется направлением вектора от А к М.

В полярной системе координат поло­жение конечной точки определяется ра­диусом и углом. Возможно назначение специальной полярной плоскости функ­цией G20 с указанием координат выбран­ного полюса. При использовании поляр­ной системы координат вводят следую­щие подготовительные функции движе­ния: G10 — ускоренное перемещение (аналог G00); G11 —линейная интерпо­ляция (аналог G01); G12—круговая интерполяция по часовой стрелке (ана­лог G02); G13 — круговая интерполяция против часовой стрелки (аналог G03). В ряде СЧПУ можно одновременно ис­пользовать как прямоугольную, так и по­лярную системы координат.

Если координаты полюса не указаны, то полюс совпадает с началом декартовых координат. Положение точки задают начальным положением радиуса (совпадающим с одной из двух осей, определяющих плоскость полярных координат), величинами радиуса и угла. Угол отсчитывается по отношению к начальному радиусу. Функция А может иметь различный синтаксис, который устанавливается машинными параметрами.

Программирование сложных контуров. Эквидистантная коррекция. Сопряжение эквидистант на стыке кадров. Подавление кадров. Генерация кадров. Сплайновая интерполяция. Акима-сплайн, кубический сплайн, NURBS. Наносглаживание линейного контура (компрессия кадров). Программирование скорости резания и подачи. Повышение точности обработки. Компенсация положения заготовки. Опции точного позиционирования. Программирование сложных поверхностей. Особенности программирования при высокоточной и высокоскоростной обработке. Управление коллизиями. Использование функций опережающего просмотра кадров.

Программирование стандартных циклов. Программирование стандартных циклов. Циклы токарной обработки. Циклы точения. Циклы глубокого сверления. Циклы резьбонарезания. Программирование стандартных циклов. Циклы фрезерно-сверлильной обработки. Циклы обработки отверстий. Циклы резьбонарезания. Циклы обработки карманов, пазов. Многопроходное фрезерование плоскостей. Измерительные циклы. Комбинирование циклов.

Альтернативные способы программирования. Программирование с помощью CAD/CAM-систем. Постпроцессоры. Диалоговое программирование. Стандарт управляющей программы STEP-NC. Программирование с помощью языков высокого уровня. Параметрическое программирование.