3. Общие сведения о программировании станков с чпу

3.1 Система координат и направления движения исполнительных органов станка.

Обработка заготовки на станке с ЧПУ выполняется по командам управляющей программы, которые в числовой форме задают величины отдельных перемещений исполнительных органов.

Перемещения исполнительного органа станка KOSY 2 производятся в декартовой системе координат X, Y, Z. При задании круговой интерполяции используется местная система координат I, Y, K.

Система координат станка KOSY 2 приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Расположение координатных осей

3.2 Структура управляющей программы

Управляющая программа (УП) представляет собой текст, состоящий из записанных по определённой форме команд, которые выполняются станком в порядке очерёдности.

Текст УП состоит из слов. Слово в УП всегда состоит из двух частей – адресной и числовой. Адресная часть – это буква, представляющая собой функцию. Числовая часть может быть как целым, так и дробным числом.

Пример типичного вида слов:

G01

X136.728

Z-4.87

Следующим по иерархии элементом текста управляющей программы является кадр. Каждый кадр состоит из одного или нескольких слов, расположенных в определённом порядке. Отличительным признаком кадра как совокупности слов, является то, что в нём содержится вся геометрическая, технологическая и вспомогательная информация, необходимая для выполнения одного рабочего или вспомогательного действия исполнительных органов станка.

Пример записи одного кадра:

G01 Z-2.7 F30

Формат кадра управляющей программы:

<G2> <M2> <O2> <X3.3> <Y3.3> <Z3.3> <D3.3> <I3.3> <J3.3> <K3.3> <F3>

Определенным образом составленная последовательность кадров составляет текст управляющей программы. В целях уменьшения объёма УП рекомендуется в кадре записывать только новую по отношению к предыдущему кадру информацию, при этом неизменяемая часть информации от предыдущего кадра будет восприниматься станком по умолчанию.

Структурно УП может состоять из двух частей: основной программы и одной или нескольких подпрограмм. Основная программа – обязательный элемент УП и содержит команды, которые выполняются последовательно, кадр за кадром в том порядке, в каком записаны в тексте. Подпрограммой называется обособленная с помощью специальных команд (G22, G24, G98 и т.д.) совокупность кадров, которая управляет функционально законченной последовательностью действий рабочих органов станка, и к которой система ЧПУ неоднократно возвращается по ходу выполнения УП.

3.3 Буквенные символы, используемые в программном обеспечении nccad5.

В управляющих программах для станков KOSY используются следующие буквенные символы:

Таблица 2.

Символ	Смысловое значение	Содержание команд
G	Подготовительные функции	Вид и параметры перемещения исполнительных органов станка
M	Вспомогательные функции	Условия работы механизмов станка, например, включение и выключение шпинделя или программируемый останов программы
X	Величина прямолинейного перемещения по оси Х	Конечная точка перемещения исполнительного органа по оси X
Y	Величина прямолинейного перемещения по оси Y	Конечная точка перемещения исполнительного органа по оси Y
Z	Величина прямолинейного перемещения по оси Z	Конечная точка перемещения исполнительного органа по оси Z
F	Величина подачи	Результирующая скорость прямолинейного перемещения инструмента относительно инструмента
I	Величина интерполяции по оси Х	Величина интерполяции по оси X
J	Величина интерполяции по оси Y	Величина интерполяции по оси Y
K	Величина интерполяции по оси Z	Величина интерполяции по оси Z
P	Длительность паузы	Длительность паузы в работе станка. Выполнение управляющей программы возобновляется по окончании заданного интервала времени
W	Время начала выполнения программы	Реальное время начала выполнения управляющей программы
D	Угловая величина дуги	Угловая величина дуги при перемещении исполнительного органа по криволинейной траектории
B	Величина отвода режущего инструмента	Величина отвода режущего инструмента от обрабатываемой поверхности при программировании стандартных циклов
H	Коэффициент высоты шрифта	Высота стандартного шрифта при гравировке надписей
S	1) Гравировка шрифта 2) Скорость вращения вала шпинделя	1) Начало гравировки стандартного шрифта 2) Скорость вращения вала шпиндельной головки при её регулировании в управляющей программе

Все слова, используемые в программном обеспечении систем ЧПУ можно разделить на три группы исходя из их функционального назначения:

1. Командные слова

К командным словам относятся слова, начинающиеся с символов G и M. С их помощью задаются команды на перемещения исполнительных органов станка и на изменение их рабочих параметров.

2. Размерные слова

К размерным относятся слова, начинающиеся с символов X, Y, Z, U, I, K, D, B и H. С помощью данных слов задаются величины размерных перемещений исполнительных органов станка.

3. Слова, задающие величины технологических параметров обработки деталей

К данным словам относятся слова, начинающиеся с символов F, P, W и O.

3.4 Коды подготовительных функций G

С помощью подготовительных функций G задаются команды на выполнение перемещений исполнительными органами станка по определённому закону (выполнение линейной или круговой интерполяции и т.д.). Ниже представлено описание основных G функций применяемых на станке KOSY:

1. G00 – позиционирование (ускоренное перемещение). Применяется для выполнения перемещения на высоких скоростях с целью уменьшения потерь времени на действия станка, не связанные непосредственно с обработкой заготовки. В кадре должна быть указана следующая информация:

• Функция G00, задающая позиционирование;

• Координаты конечной точки перемещения по тем осям, по которым происходит изменение положения.

Примеры записи кадра:

G00 Z0.7

G00 X138.4 Y16.79 Z-1.22

2. G01 – линейная интерполяция. Устанавливает перемещение по прямой линии со скоростью подачи, заданной символом «F». Основное применение - задание рабочего хода по прямолинейной траектории. Особенности записи кадра:

• Если в предыдущих кадрах не была задана скорость подачи символом «F», её необходимо задать в текущем кадре;

• Назначенная символом «F» подача является действующей для всех последующих кадров, пока её значение не будет переопределено.

Примеры записи кадра:

G01 Y118.36 F30

G00 X27.34 Y102.65 Z-2.43

3. G02, G03 – круговая интерполяция по часовой стрелке и против часовой стрелки. Основное применение – задание рабочего хода по круговой траектории. Особенности задания скорости подачи такие же, как и у G01.

Для программирования круговой интерполяции в системе KOSY используется два способа задания траектории движения:

• С помощью углового значения дуги и координат её центра (рис. 2);

• С помощью координат начальной и конечной точек дуги, а также её центра (рис. 3).

При программировании по первому способу угловое значение задаётся в градусах в диапазоне от 0 до 360, а координаты центра дуги – в относительных координатах с началом в начальной точке дуги. Начальной точкой дуги считается конечная точка предыдущего перемещения (см. рис. 2).

Пример задания круговой интерполяции по первому способу:

G02 D50 I40 J-5 F20

В этом кадре:

G02 – команда на выполнение перемещения по дуге по часовой стрелке;

D50 – угловое значение дуги, равное 50°;

I40 – расстояние от начальной точки дуги до центра дуги по оси X;

J-5 – расстояние от начальной точки дуги до центра дуги по оси Y;

F20 – скорость подачи, заданная в текущем кадре.

Рисунок 2. Задание круговой интерполяции первым способом

При программировании круговой интерполяции по второму способу начальная точка дуги совпадает с конечной точкой предыдущего перемещения, а координаты конечной точки дуги и её центра задаются в той же системе координат, что и начальная точка дуги.

Пример задания круговой интерполяции по второму способу:

G01 X10 Y10 F20

G03 X20 Y-10 I25 J5

Рисунок 3. Задание круговой интерполяции вторым способом

При задании кругового перемещения по второму способу на величину полной окружности координаты начальной и конечной точек перемещения по дуге должны совпадать.

Фрагмент УП на круговое перемещение по полной окружности:

G01 X10 Y10 F20

G03 X20 Y-10 I25 J5

Расстояние от центра дуги до её начальной точки будет положительным, если центр дуги по оси Х находится правее начальной точки дуги, а по оси Y – если центр дуги находится выше начальной точки дуги.

4. G99 – окончание программы. С помощью G99 задаётся команда не только на окончание самой УП, но и различных её разделов, выделенных в отдельные текстовые модули.

Пример УП с применением функции G99:

G00 Z02

G00 X100 Y50

G01 Z-1 F40

G01 X200 Y100 F70

G00 Z10

G99

5. G90 – перемещение в абсолютных координатах

G91 – перемещение в относительных координатах.

Пример записи кадра:

G00 Z4

G01 Z-5 F30

G90

G01 X20

G01 Y30

G99

6. G20 – переход к внеочередному кадру. Для перехода на определённый кадр, необходимо в начале того кадра, к которому необходимо выполнить переход, поместить соответствующую метку. Такую же метку нужно поместить и в конце кадра с функцией G20.

Пример записи кадра:

G20 START

7. G22 – переход к подпрограмме. Данная функция пишется в том кадре УП, в котором необходимо вызвать подпрограмму. В этом же кадре ставится метка, например, слово «SUB». Такая же метка ставится в первом кадре подпрограммы. Количество вызовов подпрограммы в рамках одной УП не должно превышать десяти.

Рисунок 4. Пример использования подпрограммы

Пример УП (рис. 4):

G00 Z04

G00 X30 Y40

G22 SUB //вызов подпрограммы

G00 X120 Y80

G22 SUB

G99 // завершение основной программы

SUB G01 Z-1 F40 // начало подпрограммы

G03 D360 I10 J-10

G01 Z2

G99 // завершение подпрограммы

8. G60, G61 – встроенный гравировальный цикл. Для программирования гравировального цикла применяются две функции: G60 – программирование геометрии и технологии цикла и G61 –задание гравировального цикла.

Пример записи кадра с функциями G60 и G61:

G60 D0 H10 B1 Z1 F60

G61 KOSY

Здесь:

D0 – угол разворота строки текста относительно оси абсцисс в градусах, измеряемый в направлении против часовой стрелки;

H10 – высотный размер букв в миллиметрах;

В1 – высота отвода гравера или фрезы от обрабатываемой поверхности (всегда положит. число);

Z1 – глубина гравировки букв текста (всегда положит. число);

F60 – скорость подачи.

KOSY – слово составляющее гравировальный текст.

В кадре с функцией G61 имеется ограничение на количество знаков в строке до 76 символов.

9. Прочие G-функции

Таблица 3.

Функция	Назначение	Пример кадра	Параметры
G54	Заданное смещение начала отсчета системы координат управляющей программы	G54 X20 Y30 Z10	X20 – координата по оси X Y30 – координата по оси Y Z10 – координата по оси Z
G74	Перемещение в нулевую точку заготовки	G74
G76	Перемещение в нулевую точку станка	G76
G77	Перемещение в позицию смены заготовки	G77