Написание простой управляющей программы
Детали, обрабатываемые на станке с ЧПУ, можно рассматривать как геометрические объекты. Во время обработки вращающийся инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга по некоторой траектории. УП описывает движение определенной точки инструмента – его центра. Траекторию инструмента представляют состоящей из отдельных, переходящих друг в друга участков. Этими участками могут быть прямые линии, дуги окружностей, кривые второго или высших порядков. Точки пересечения этих участков называются опорными, или узловыми, точками. Как правило, в УП содержатся координаты именно опорных точек.
Рис. 3.3. Любую деталь можно представить в виде совокупности геометрических элементов. Для создания программы обработки необходимо определить координаты всех опорных точек
Попробуем написать небольшую программу для обработки паза, представленного на рис. 3.4. Зная координаты опорных точек, сделать это несложно. Мы не будем подробно рассматривать код всей УП, а обратим особое внимание на написание строк (кадров УП), непосредственно отвечающих за перемещение через опорные точки паза. Для обработки паза сначала нужно переместить фрезу в точку Т1 и опустить ее на соответствующую глубину. Далее необходимо переместить фрезу последовательно через все опорные точки и вывести инструмент вверх из материала заготовки. Найдем координаты всех опорных точек паза и для удобства поместим их в табл. 3.1.
 Рис. 3.4. Необходимо создать программу для обработки паза. Глубина паза равна 1 мм |  Рис. 3.5. Поместим деталь в прямоугольную систему координат и найдем координаты четырех опорных точек |
Таблица 3.1. Координаты опорных точек паза
| Точка | Координата по оси X | Координата по оси Y |
|---|---|---|
| Tl | 3 | 8 |
| Т2 | 3 | 3 |
| ТЗ | 7 | 3 |
| Т4 | 7 | 8 |
Подведем режущий инструмент к первой опорной точке:
Следующие два кадра заставляют инструмент опуститься на требуемую глубину в материал заготовки.
N60 G00 Z0.5
N70 G01 Z-l F25
Как только инструмент окажется на нужной глубине (1 мм), можно перемещать его через все опорные точки для обработки паза:
N80 G01 Х3 Y3
N90 G01 Х7 Y3
N100 G01 Х7 Y8
Теперь следует вывести инструмент из материала заготовки – поднять на небольшую высоту:
Соберем все кадры вместе, добавим несколько вспомогательных команд и получим окончательный вариант программы:
Источник статьи: http://planetacam.ru/college/learn/3-2/
Формат программы
Одна и та же управляющая программа может выглядеть по-разному. В качестве примера этого явления приведем фрагмент все той же программы обработки паза:
…
N70 G01 Z-1 F25
N80 G01 X3 Y3
N90 G01 X7 Y3
N100 G01 X7 Y8
N110 G01 Z0.5
…
Так как G01 является модальным кодом, то совсем не обязательно указывать этот код в каждом кадре линейных перемещений. Поэтому данный фрагмент УП может выглядеть следующим образом:
…
N70 G01 Z-1 F25
N80 X3 Y3
N90 X7 Y3
N100 X7 Y8
N110 Z0.5
…
СЧПУ читает первый кадр, в котором задается линейное перемещение по оси Z на глубину 1 мм (Z-1). Затем считывается второй кадр, в котором присутствуют координаты, но нет другого G-кода. Так как G01 является модальным кодом, то он сохраняется в памяти и используется СЧПУ для работы с новыми координатами. Можно сказать, что адреса X и Y также являются модальными. То есть значения координат сохраняются в памяти, пока СЧПУ не заменит (обновит) их другими значениями координат. Таким образом, данный фрагмент УП можно переписать еще раз:
…
N70 G01 Z-1 F25
N80 X3 Y3
N90 X7
N100 Y8
N110 Z0.5
…
Система ЧПУ читает программу обработки кадр за кадром. При этом в буфер памяти системы попадает один или несколько кадров целиком. Для современных систем ЧПУ не принципиально, в каком месте кадра находится тот или иной код (слово данных). Однако некоторые станки, имеющие старые системы ЧПУ, могут быть очень придирчивы к порядку слов данных в кадре и к пробелам между ними. Для современной стойки три приведенных ниже кадра будут иметь совершенно одинаковый эффект:
N01 G55 G01 X30.45 Y2.35 M08
N02 M08 Y2.35 G55 X30.45 G01
N03 G01 X30.45 Y2.35 G55 M08
Для того чтобы программисту было легче создавать и читать УП, рекомендуется следующий порядок расположения слов данных и знаков программирования в кадре:
- код пропуска кадра (/);
- номер кадра (N);
- подготовительные функции (G-коды);
- адреса осевых перемещений (X, Y, Z, I, J, К, А, В, С);
- команда подачи (F);
- команда числа оборотов (S);
- вспомогательные функции (М-коды).
После номера кадра N обычно следует G-код. Это как глагол в предложении – G-коды говорят нам, какую функцию несет каждый кадр. Далее следуют адреса и координаты позиций осевых перемещений. М-коды обычно ставятся в конец кадра. Это правило действует, когда в кадре присутствует G-код. Тем не менее если в кадре нет G-кода, то многие программисты предпочитают ставить М-код в начало:
…
N40 M03 S1000
N50 G00 X3 Y8
…
В УП не допускаются пробелы между адресом (буквой) и числом или внутри G- и М-кодов. В приведенном кадре есть несколько ошибок, и СЧПУ станка обязательно будет на них «ругаться»:
Большинство современных стоек прекрасно работает и без пробелов между словами данных. Удаление пробелов позволяет сократить размер управляющей программы. Однако человеку, в отличие от компьютера, будет непривычно читать УП в таком варианте. Сравните два варианта одного и того же кадра:
Первый вариант явно читается легче, что означает меньшую вероятность ошибки при написании или проверке программы обработки.
Номера кадров для большинства современных СЧПУ не обязательны. Они используются для облегчения поиска требуемой информации в УП и для создания переходов к определенному кадру в некоторых особых случаях. Поэтому фрагмент программы, с которым мы работаем:
…
N70 G01 Z-1 F25
N80 X3 Y3
N90 X7
N100 Y8
N110 Z0.5
…
перепишем следующим образом:
Необходимо уделить особое внимание числовому формату, с которым ваша стойка ЧПУ сможет работать. Обычно система ЧПУ работает с десятичным форматом и позволяет использовать несколько знаков до десятичной точки и несколько знаков после нее (например, 999.999). Возможны различные варианты употребления ведущих (перед десятичной точкой) и последующих (после десятичной точки) нулей. Сравните:
В некоторых случаях наличие десятичной точки в определенных словах данных обязательно, а в других случаях недопустимо. Поэтому внимательно ознакомьтесь с разделом документации станка с ЧПУ, в котором говорится о формате программирования.
При работе с положительными числами не требуется вводить знак «+», так как СЧПУ исходит из положительного значения числа, если не введен никакой знак. Но при необходимости ввода отрицательного числового значения знак «–» должен быть запрограммирован обязательно.
Теперь мы можем сравнить первоначальный вариант программы обработки паза и новый вариант, созданный в этой главе (табл. 5.3). Несмотря на то что второй вариант УП имеет меньший размер (экономия программной памяти системы ЧПУ), его гораздо труднее читать.
Следовательно, при работе с «экономичной» версией УП появляется вероятность сделать ошибку или ее не заметить. Так как современные СЧПУ и компьютеры обладают достаточно большим объемом памяти, то нет смысла «экономить байты», убирая пробелы между словами данных, не ставя номеров кадров и забывая про комментарии.
Таблица 5.3. Два варианта одной программы
Источник статьи: http://planetacam.ru/college/learn/5-5/
Проверка управляющей программы на станке
После того как вы написали УП, проверили ее на компьютере и передали в память СЧПУ, необходимо провести тест программы обработки прямо на станке. Дело в том, что не все ошибки, содержащиеся в программе, могут быть распознаны инструментами верификации на компьютере. Вы можете легко увидеть, что фреза идет не в ту координату, но можете не заметить, что нет команды на включение вращения шпинделя или на подачу смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ).
Но даже если в коде УП нет ни одной ошибки, оператор станка может случайно внести в корректора СЧПУ неверные значения длины и радиуса инструментов или ошибиться в «привязке» к детали, что неизбежно приведет к браку. Для того чтобы исключить любую ошибку, перед изготовлением реальной детали прямо на станке производят пробный прогон или тестовую обработку. В табл. 3.3 приведены типичные ошибки программиста или оператора станка с ЧПУ и их возможные последствия.
Таблица 3.3. Возможные ошибки программиста и оператора
| Ошибка | Последствия |
|---|---|
| Не включена подача СОЖ при обработке, когда это необходимо | Испорченный инструмент Ухудшение качества поверхности |
| Неправильные режимы резания | Испорченный инструмент/ Заготовка сдвигается в приспособлении |
| В инструментальном магазине станка находится неправильный инструмент | Деталь с неверными размерами (брак) |
| Не включены обороты шпинделя при обработке | Испорченный инструмент/Испорченная заготовка |
| Неправильный порядок выполнения операций. Например, сначала нарезание резьбы, затем сверление (должно быть наоборот) | Сломанный инструмент/ Испорченная заготовка |
| В корректорах стоят неправильные значения | Испорченный инструмент или заготовка/ Деталь с неверными размерами (брак) |
| Траектория перемещения инструмента пересекается с приспособлением | Сломанный инструмент/Испорченное приспособление |
| При обработке нескольких карманов инструмент после обработки первого из них не был возвращен в безопасную позицию над деталью для перемещения к следующему карману | Испорченная деталь/ Сломанный инструмент |
| Оператор станка неправильно «привязался» к обрабатываемой детали (неправильно установлена рабочая система координат) | Деталь с неверными размерами (брак)/ Испорченный инструмент/ Испорченная заготовка |
Тестовые режимы станка с ЧПУ
Большинство современных станков с ЧПУ имеют тестовые режимы для дополнительной проверки УП. Основной тестовой функцией является отработка УП на холостых ходах (Dry run). При запуске УП в этом режиме станок блокирует перемещения исполнительных органов по оси Z, по осям X и Y или по всем осям одновременно. Например, если ваш станок блокирует ось Z, то будут осуществляться перемещения по осям X и Y, при этом шпиндель будет вращаться как обычно. Это позволит вам спокойно посмотреть, как работает вся УП, без опасения «зарезаться» в материал заготовки. Вообще, поведение станка в этом режиме может быть различным, поэтому перед работой в режиме отработки УП на холостых ходах внимательно прочтите руководство оператора станка.
Режим покадровой отработки (Single block) предназначен для выполнения программы обработки по отдельным кадрам. СЧПУ приостанавливает работу в конце каждого кадра и ожидает, когда оператор нажмет клавишу Старт цикла для исполнения следующего кадра. Пользуясь этим режимом, легко увидеть, пришел ли инструмент в правильную позицию или в программе есть ошибка. Обычно режим покадровой отработки УП применяется совместно с режимом отработки УП на холостых ходах или при «поднятой» нулевой точке детали.
Может показаться, что перечисленные тестовые режимы станка с ЧПУ немного устарели в эпоху современных компьютеров и мощных программ верификации. С одной стороны, это так. Но, с другой стороны, эти режимы позволяют новому оператору проще и спокойнее учиться программированию обработки и реальной работе на станке.
Применяются и иные методы для цеховой проверки УП. Контролировать правильность перемещений в программе обработки оператору помогает экранный режим, который называется Distance to GO (Оставшееся расстояние). Многие СЧПУ имеют функцию отображения оставшегося расстояния перемещения по каждой из осей. Перейдя в этот режим, оператор видит, сколько миллиметров (дюймов) осталось переместиться инструменту в текущем кадре УП. К примеру, вы знаете, что фрезе нужно пройти до касания с поверхностью заготовки по оси Z 50 мм, а в строке Z экранного режима Distance to GO стоит 100 мм. Это означает, что фреза пройдет лишних 50 мм и врежется в материал заготовки. Таким образом, информация об оставшемся расстоянии перемещения позволяет оператору сравнивать фактическое и заданное расстояния перемещения визуально и дает возможность избежать серьезной ошибки.
Зачастую для проверки УП применяются методы, не использующие тестовых режимов станка с ЧПУ. Например, после установки рабочей системы координат («привязки» к детали) можно поднять нулевую точку на безопасную высоту над поверхностью заготовки. Эта высота должна быть немного больше, чем самое «глубокое» перемещение инструмента в данной УП. Таким образом, выполнение данной программы обработки ничем не будет отличаться от заданного, за исключением того, что инструмент будет «резать воздух».
Рис. 3.11. Очень часто перед настоящей обработкой детали «поднимают» нулевую точку по оси Z и УП «прогоняют по воздуху»
Пожалуй, самым реалистичным способом проверки УП является настоящая обработка «ненастоящего» материала. Обработав заготовки из специального воска или пластика, вы поймете, что на самом деле делает ваша программа. При этом можно использовать очень высокие режимы резания и не бояться сломать инструмент или испортить заготовку из дорогостоящего металла.
Выбор того или иного способа проверки УП на станке зависит от многих факторов. Для начинающего программиста рекомендуется выполнять полную проверку. Профессионал же может ограничиться частичной проверкой или вообще проводить тесты УП только на персональном компьютере, используя инструменты бэкплота и твердотельной верификации. При написании программы и работе на станке с ЧПУ главное – быть внимательным и не торопиться, а в случае сомнений лучше обратиться к документации станка или за советом к специалисту.
Источник статьи: http://planetacam.ru/college/learn/3-5/