Ćwiczenie 3 „Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC)”
Ćwiczenie 3 „Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC)”
Ćwiczenie 3 „Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC)”
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Podstawy technik wytwarzania PTWII<br />
- projektowanie<br />
<strong>Ćwiczenie</strong> 3<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong><br />
(<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
Instrukcja laboratoryjna<br />
„Człowiek - najlepsza inwestycja<strong>”</strong><br />
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską<br />
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego<br />
Warszawa 2011
2 <strong>Ćwiczenie</strong> 3<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
1. WSTĘP<br />
1.1. Cel ćwiczenia<br />
Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie budowy i zasady działania <strong>frezarki</strong> stero-<br />
wanej <strong>numerycznie</strong>. Zapoznanie się z podstawowymi komendami kodu stosowanego w ma-<br />
szynach sterowanych <strong>numerycznie</strong> (G-kodu). Sposobu mocowania narzędzi i materiałów.<br />
1.2. Zakres wymaganych wiadomości<br />
Poprawne przygotowanie do ćwiczenia wymaga zapoznania się z niniejszą instrukcją,<br />
przypomnienia odpowiednich treści wykładów z Podstaw Technik Wytwarzania oraz Techno-<br />
logii Urządzeń Mechatroniki, a także przestudiowania informacji podanych w literaturze uzu-<br />
pełniającej. Zakres wymaganych wiadomości jest następujący:<br />
– budowa <strong>frezarki</strong> konwencjonalnej,<br />
– narzędzia (frezy) stosowane do obróbki,<br />
– parametry technologiczne wymagane do wykonania obróbki danego materiału (prędkość<br />
obrotowa, posuw, głębokość skrawania),<br />
– błędy wykonania wyrobu.<br />
2. WPROWADZENIE<br />
2.1. Informacje ogólne<br />
Frezowanie na obrabiarkach numerycznych jest jedną z najczęściej używanych metod<br />
kształtowania wyrobów. Stosowana jest do wytwarzania wyrobów wymagających produkcji<br />
średnio– i wielkoseryjnej, przy bardzo dużej powtarzalności wymiarowej. Zastępuje ona ob-<br />
róbkę na obrabiarkach konwencjonalnych, gdzie powtarzalność zależy od operatora (czynnik<br />
ludzki). Wykorzystywane są tu te same narzędzia i parametry technologiczne obróbki.<br />
Maszyny przemysłowe oprócz ruchów X, Y, Z mają możliwość dodatkowych ruchów<br />
poprzez skręcenie każdej z osi, automatyczną wymianę narzędzia, układ chłodzący, układ<br />
pomiarowy. Są to wyspecjalizowane centra obróbcze przewidziane do wielkoseryjnej pro-<br />
dukcji, gdzie obsługa jest sprowadzona do zamontowania materiału, usunięcia gotowego wy-<br />
robu i wymiany zużytych narzędzi.<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
numerycznej.<br />
<strong>Ćwiczenie</strong> 3 3<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
Na rysunku 1 przedstawiono schemat rozmieszczenia poszczególnych osi we frezarce<br />
Rys. 1. Układ osi w frezarce numerycznej<br />
Do prawidłowego programowania <strong>frezarki</strong> numerycznej wymagana jest znajomość<br />
kodu maszynowego (G – kodu.). Dostępne są na rynku oprogramowania do tworzenia pro-<br />
gramów w środowisku przyjaznym dla użytkownika, gdzie wykonuje się rysunek wyrobu i<br />
dobiera się poszczególne narzędzia do obróbki oraz ich parametry pracy. Po wykonaniu<br />
całego procesu następuje przekompilowanie całego programu do kodu zrozumiałego dla<br />
maszyny.<br />
Opis poszczególnych komend kodu maszynowego (G – kodu):<br />
G00 Szybki przesuw (szybkie pozycjonowanie)<br />
G01 Interpolacja liniowa<br />
G02 Interpolacja kołowa zgodna z ruchem wskazówek zegara<br />
G03 Interpolacja kołowa przeciwna ruchowi wskazówek zegara<br />
G04 Zwłoka czasowa / zatrzymanie przy przygotowywaniu bloku<br />
G05 Zaokrąglanie narożnika<br />
G06 Punkt środkowy łuku we współrzędnych absolutnych<br />
G07 Narożnik prostokątny<br />
G08 Łuk styczny do poprzedniej drogi<br />
G09 Łuk definiowany przez 3 punkty<br />
G10 Odwołanie odzwierciedlania osi<br />
G11 Odzwierciedlenie osi na osi X<br />
G12 Odzwierciedlenie osi na osi Y<br />
G13 Odzwierciedlenie osi na osi Z<br />
G14 Odzwierciedlenie osi w programowanym kierunku<br />
G15 Definiowanie osi podłużnej<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
4 <strong>Ćwiczenie</strong> 3<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
G16 Wybór płaszczyzny głównej w dwóch kierunkach<br />
G17 Płaszczyzna główna X/Y i oś podłużna Z<br />
G18 Płaszczyzna główna i Z/X oś podłużna Y<br />
G19 Płaszczyzna główna i Y/Z oś podłużna X<br />
G20 Definicja dolnej wartości granicznej zabronionej strefy<br />
G21 Definicja górnej wartości granicznej zabronionej strefy<br />
G22 Zabroniona strefa aktywna/nieaktywna<br />
G23 Sonda<br />
G24 Dygitalizacja<br />
G25 Odwołanie sondy/dygitalizacji<br />
G26 Obmierzanie sondą<br />
G27 Definiowanie konturu sondą<br />
G28 Wybór drugiego wrzeciona<br />
G29 Wybór wrzeciona głównego<br />
G32 Posuw F jako funkcja powrotna czasu<br />
G33 Nacinanie gwintu<br />
G36 Automatyczne przejście promienia<br />
G37 Styczny dojazd<br />
G38 Styczny odjazd<br />
G39 Fazowanie<br />
G40 Odwołanie kompensacji promienia narzędzia<br />
G41 Kompensacja promienia narzędzia z lewej strony detalu<br />
G42 Kompensacja promienia narzędzia z prawej strony detalu<br />
G43 Kompensacja długości narzędzia<br />
G44 Odwołanie kompensacji długości narzędzia<br />
G47 Przesunięcie narzędzia według systemu współrzędnych<br />
G48 Transformacja TCP<br />
G49 Definicja płaszczyzny nie liniowej<br />
G50 Sterowanie zaokrągleniem narożnika<br />
G51 Przegląd<br />
G52 Przejazd do dotknięcia<br />
G53 Programowanie współrzędnych z uwzględnieniem zera maszyny<br />
G54 Przesunięcie punktu zerowego maszyny l<br />
G55 Przesunięcie punktu zerowego maszyny 2<br />
G56 Przesunięcie punktu zerowego maszyny 3<br />
G57 Przesunięcie punktu zerowego maszyny 4<br />
G58 Dodatkowe przesunięcie punktu zerowego maszyny l<br />
G59 Dodatkowe przesunięcie punktu zerowego maszyny 2<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
<strong>Ćwiczenie</strong> 3 5<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
G60 Cykl wielokrotnego obrabiania równolegle do wzorca<br />
G6l Cykl wielokrotnego obrabiania według prostokąta<br />
G62 Cykl wielokrotnego obrabiania według siatki<br />
G63 Cykl wielokrotnego obrabiania według okręgu<br />
G64 Cykl wielokrotnego obrabiania według łuku<br />
G65 Cykl obróbki według cięciwy<br />
G66 Cykl obróbki nieregularnej kieszeni<br />
G67 Cykl obróbki zgrubnej nieregularnej kieszeni<br />
G68 Cykl obróbki wykańczającej nieregularnej kieszeni<br />
G69 Kompleksowe głębokie wiercenie<br />
G70 Programowanie w calach<br />
G71 Programowanie w mm<br />
G72 Ogólne i specjalne współczynniki skalowania<br />
G73 Obracanie wzorca<br />
G74 Szukanie punktu odniesienia maszyny<br />
G75 Sondowanie aż do dotknięcia<br />
G76 Sondowanie przy dotyku<br />
G77 Oś pomocnicza<br />
G78 Odwołanie osi pomocniczej<br />
G79 Zmiana parametrów cyklu<br />
G80 Odwołanie cyklu<br />
G81 Cykl wiercenia<br />
G82 Cykl wiercenia ze zwłoką czasową<br />
G83 Głębokie wiercenie<br />
G84 Cykl gwintowania<br />
G85 Cykl rozwiercania<br />
G86 Cykl wtaczania z powrotem w GOO<br />
G87 Cykl frezowania kieszeni prostokątnej<br />
G88 Cykl frezowania kieszeni okrągłej<br />
G89 Cykl wtaczania z powrotem w GOI<br />
G90 Programowanie absolutne<br />
G91 Programowanie przyrostowe<br />
G92 Ustawienie współrzędnych ograniczenie obrotów wrzeciona<br />
G93 Ustawienie współrzędnych biegunowych<br />
G94 Prędkość posuwu w mm(cal) na minutę<br />
G95 Prędkość posuwu w mm(cal) na obrót<br />
G96 Stała prędkość skrawania<br />
G97 Stała prędkość środka narzędzia<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
6 <strong>Ćwiczenie</strong> 3<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
G98 Powrót do płaszczyzny wyjściowej [wyjazd narzędzia nad detal z = 60 mm ]<br />
G99 Powrót do płaszczyzny odniesienia [wyjazd narzędzia nad detal z = 2 mm ]<br />
Przykład formatu polecenia zapisanego w kodzie maszynowym (G–kod):<br />
N G XYZAB F S T M<br />
Gdzie:<br />
N – numer linii<br />
G – funkcja<br />
XYZAB – dane wymiarowe<br />
F feed – prędkość posuwu<br />
S – spindle speed – szybkość wrzeciona (skrawania)<br />
T – tool – ustawienie narzędzia w magazynie narzędziowym<br />
M – machine function – funkcja maszynowe (pomocnicze)<br />
M funkcje pomocnicze<br />
M00 bezwarunkowe zatrzymanie programu<br />
M02 end of program<br />
M03 spindle cw – włączenie prawych obrotów wrzeciona<br />
M04 spindle ccw – włączenie lewych obrotów wrzeciona<br />
M05 spindle off – wyłączenie wrzeciona<br />
M06 tool change – wymiana narzędzia<br />
M08 włączenie chłodziwa<br />
M09 wyłączenie chłodziwa<br />
M30 end of tape – zakończenie wykonywania programu głównego<br />
; – komentarz, pojawienie się tego znaku powoduje pominięcie dalszej informacji<br />
znajdującego się w linii tekstu, maszyna nie reaguje na takie informacje.<br />
2.2. Literatura źródłowa<br />
1. Wolski P. Podstawy obróbki <strong>CNC</strong> – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999<br />
2. Wolski P. Programowanie obrabiarek <strong>CNC</strong> – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
<strong>Ćwiczenie</strong> 3 7<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
3. http://www.cnc.info.pl//files/cnc_computer_numerical_control_programmig_basics.pdf<br />
4. http://www.akcesoria.cnc.info.pl/oprogramowanie.htm - oprogramowanie użyte w ćwiczeniu<br />
5. http://www.machsupport.com/documentation.php - dokumentacja oprogramowania<br />
3. STANOWISKO LABORATORYJNE<br />
Stanowisko laboratoryjne składa się z <strong>frezarki</strong> oraz komputera PC.<br />
Rys. 2. Frezarka <strong>CNC</strong> wykorzystana w ćwiczeniu.<br />
Dostępne na ćwiczeniu urządzenie posiada trzy osie sterowane niezależnie X, Y i Z,<br />
operator ustala również prędkość obrotową wrzeciona. Ruch w płaszczyźnie XY zapewnia<br />
stół <strong>frezarki</strong>, natomiast ruch w osi Z wykonuje wrzeciono. Na rysunku 2 pokazano podsta-<br />
wowe elementy funkcjonalne <strong>frezarki</strong>:<br />
1 – stolik krzyżowy wykonujący ruch w płaszczyźnie XY<br />
2 – oś „Z<strong>”</strong> na której zamocowany jest silnik z uchwytem narzędziowym<br />
3 – wymienny uchwyt narzędziowy<br />
4 – wyłącznik bezpieczeństwa „STOP<strong>”</strong><br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
8 <strong>Ćwiczenie</strong> 3<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
Rys. 3. Widok ekranu programu sterującego.<br />
Na rysunku 3 przedstawiono widok ekranu programu sterującego. Okno programu<br />
można podzielić na kilka grup:<br />
1 – program kodu maszynowego napisany w G–kodzie<br />
2 – obraz gotowego wyrobu<br />
3 – pozycje narzędzia<br />
4 – funkcje programu.<br />
Kod programu pisany jest w dowolnym edytorze tekstu. Plik odczytywany ma mieć<br />
rozszerzenie txt.<br />
4. REALIZACJA EKSPERYMENTÓW TECHNOLOGICZNYCH<br />
4.1. Uwagi bhp<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
<strong>Ćwiczenie</strong> 3 9<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
Podczas wykonywania w tym ćwiczeniu prac laboratoryjnych istnieje zagrożenie prą-<br />
dowe – obrabiarki i przyrządy pomiarowe są zasilane prądem przemiennym o napięciu 230 V.<br />
Ponadto wirujące narzędzia powodują rozrzucanie mikroskopijnych wiórów siłą odśrodkową.<br />
Z tego względu obserwacje procesu obróbki należy prowadzić z użyciem mikroskopów lub<br />
okularów ochronnych. Ponieważ frezy posiadają ostre krawędzie to wszelkie czynności po-<br />
mocnicze, takie jak mocowanie lub wyjmowanie narzędzi oraz elementów próbnych, należy<br />
wykonywać przy wyłączonych ruchach. Sposób przeprowadzania prób technologicznych de-<br />
monstruje prowadzący ćwiczenie.<br />
4.2. Program ćwiczenia<br />
Program ćwiczenia składa się z następujących zadań szczegółowych:<br />
1. Praktyczne poznanie budowy <strong>frezarki</strong> numerycznej.<br />
2. Opracowanie procesu technologicznego zadanej części.<br />
3. Opracowanie programu.<br />
4. Wprowadzenie programu do programu sterującego <strong>frezarki</strong>.<br />
5. Sprawdzenie programu na ekranie programu sterującego.<br />
6. Dokonanie ustawienia narzędzia.<br />
7. Wykonanie obróbki.<br />
8. Dokonanie pomiaru wykonanej części.<br />
9. Opracowanie sprawozdania.<br />
4.3. Wykonanie zadań<br />
Manualna obsługa <strong>frezarki</strong> numerycznej. Proste programy wykonujące poszczególne<br />
etapy programowania <strong>frezarki</strong> <strong>CNC</strong>: obróbka powierzchni czołowej, nacięcie rowka, wymia-<br />
na narzędzi.<br />
Przykładowy program do obróbki powierzchni. Tekst zaznaczony na niebiesko jest<br />
komentarzem i nie jest odczytywany przez program.<br />
;planowanie 100 mm długości dwukierunkowe w osi x<br />
;98mm szerokości + szerokość freza (nie 100 by nie wyjść poza zakres)<br />
;użyj frezu walcowego min 25mm szerokości<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
10 <strong>Ćwiczenie</strong> 3<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
;zacznij od lewego dolnego rogu, obok (po osi x) materiału na docelowej wysokosci, ustaw<br />
tam zero<br />
; tu zaczyna się właściwy program<br />
G90 ; szybki posuw<br />
G21 ; Definicja górnej wartości granicznej zabronionej strefy<br />
F50 ; prędkość posuwu 50% wartości maksymalnej ustawionej w programie<br />
G00 X0. Y0. Z0. ; szybki posuw do punktu x = 0, y = 0, z = 0<br />
M03 ; włączenie prawych obrotów wrzeciona<br />
; ruch jałowy, ze względu na czas potrzebny do ustalenia prędkości obrotowej<br />
G01 Z1 ; Interpolacja liniowa ruch w osi z 1mm do góry<br />
G01 Z0 ; Interpolacja liniowa ruch do materiału o 1 mm chodzi o czas na rozpędzenie wrze-<br />
ciona<br />
; początek ruchu roboczego<br />
X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x<br />
Y20 ; ruch stołu o 20 mm w osi y<br />
X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny<br />
Y40 ; ruch stołu o 20 mm w osi y<br />
X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x<br />
Y60 ; ruch stołu o 20 mm w osi y<br />
X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny<br />
Y80 ; ruch stołu o 20 mm w osi y<br />
X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x<br />
Y98 ; ruch stołu o 18 mm w osi y<br />
X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny<br />
;koniec ruchu roboczego<br />
M05 ; wyłączenie wrzeciona<br />
M30 ; koniec programu<br />
; koniec programu<br />
5. SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
<strong>Ćwiczenie</strong> 3 11<br />
<strong>„Programowanie</strong> <strong>frezarki</strong> <strong>sterowanej</strong> <strong>numerycznie</strong> (<strong>CNC</strong>)<strong>”</strong><br />
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: uwagi bhp, program ćwiczenia, czyli<br />
treść zadań, opracowanie zadań w postaci szkiców, podanie zastosowanych wartości para-<br />
metrów i warunków technologicznych eksperymentów, wyniki eksperymentów, ilustracje<br />
wyników wykresami, oszacowania błędów pomiarów oraz wnioski dotyczące przeprowadzo-<br />
nych doświadczeń.<br />
6. LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA<br />
1. Wolski P. Podstawy obróbki <strong>CNC</strong> – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999<br />
2. Wolski P. Programowanie obrabiarek <strong>CNC</strong> – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999<br />
3. http://www.cnc.info.pl//files/cnc_computer_numerical_control_programmig_basics.pdf<br />
4. http://www.akcesoria.cnc.info.pl/oprogramowanie.htm - oprogramowanie użyte w<br />
ćwiczeniu<br />
5. http://www.machsupport.com/documentation.php - dokumentacja oprogramowania<br />
Podstawy technik wytwarzania<br />
PTW – projektowanie
Change language