Программирование обработки на станках с ЧПУ осуществляется на языке, который обычно называют языком ISO 7 бит или языком G и M кодов. Язык G и М кодов основывается на положениях Международной организации по стандартизации (ISO) и Ассоциации электронной промышленности (EIA).

Производители систем ЧПУ придерживаются этих стандартов для описания основных функций, но допускают вольности и отступления от правил, когда речь заходит о специальных возможностях своих систем.

Японские системы ЧПУ FANUC (FANUC CORPORATION) были одними из первых, адаптированных под работу с G и М кодами и использующими этот стандарт наиболее полно. В настоящее время стойки FANUC являются наиболее распространенными как за рубежом, так и в России.

Системы ЧПУ других известных производителей, например SINUMERIK (SIEMENS AG) и HEIDENHAIN, также имеют возможности по работе с G и М кодами, однако некоторые специфические коды могут отличаться. О разнице в программировании специфических функций можно узнать из документации к конкретной системе ЧПУ.

Существует три метода программирования обработки для станков с ЧПУ :

• Ручное программирование.

Все операторы станков с ЧПУ, технологи-программисты должны иметь хорошее представление о технике ручного программирования. Это как начальные классы в школе, обучение в которых дает базу для последующего образования.

• Программирование на пульте УЧПУ.

Когда программы создаются и вводятся прямо на стойке ЧПУ, используя клавиатуру и дисплей. Например, оператор станка может произвести верификацию УП или выбрать требуемый постоянный цикл при помощи специальных пиктограмм и вставить его в код управляющей программы.

• Программирование при помощи CAD/CAM системы.

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 управляющих программ.

Cовокупность команд на языке программирования, соответствующая алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки называется управляющая программа (УП) .

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.

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.

G коды для ЧПУ

G00 - быстрое позиционирование.

Функция G00 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.

Функция G01 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.

Функция G02 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).

Код G02 отменяется кодами: G00, G01, G03.

G03 - круговая интерполяция против часовой стрелки.

Функция G03 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.

Функция G04 - 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.

Код G17 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.

Код G18 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.

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

G40 - отмена коррекции на радиус инструмента.

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

G41 - левая коррекция на радиус инструмента.

Функция G41 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.

Функция G42 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.

Функция G43 применяется для компенсации длинны инструмента. Программируется вместе с функцией инструмента (H).

G54 - G59 - заданное смещение.

Смещение рабочей системы координат детали относительно системы координат станка.

G70 - ввод дюймовых данных.

Функция G70 активизирует режим работы с дюймовыми данными.

G71 - ввод метрических данных.

Функция G71 активизирует режим работы с метрическими данными.

G80 - отмена постоянного цикла.

Функция, которая отменяет любой постоянный цикл.

G81 - стандартный цикл сверления.

Цикл G81 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.

Цикл G82 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.

Цикл G83 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.

Цикл G84 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.

Цикл G85 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.

Цикл G86 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.

Цикл G87 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 или в миллиметрах за 1 минуту. 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 или в миллиметрах на 1 оборот шпинделя. Т.е. скорость подачи F синхронизируется со скоростью вращения шпинделя S. Код G95 отменяется кодом G94.

M коды для ЧПУ

М00 - программируемый останов.

Когда СЧПУ исполняет команду М00, то происходит останов. Все осевые перемещения останавливаются, при этом шпиндель (у большинства станков) продолжает вращаться. Работа по программе возобновляется со следующего кадра после нажатия кнопки "Старт".

М01 - останов с подтверждением.

Код М01 действует аналогично М00, но выполняется только после подтверждения с пульта управления станка. Если клавиша подтверждения нажата, то при чтении кадра с М01 происходит останов. Если же клавиша не нажата, то кадр М01 пропускается и выполнение УП не прерывается.

М02 - завершение программы.

Код М02 указывает на завершение программы и приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения.

М0З - вращение шпинделя по часовой стрелке.

При помощи кода М0З включается прямое вращение шпинделя с запрограммированным числом оборотов (S) . Код М0З действует до тех пор, пока он не будет отменен с помощью М04 или М05.

М04 - вращение шпинделя против часовой стрелки.

При помощи кода М04 включается обратное вращение шпинделя с запрограммированным числом оборотов (S). Код М04 действует до тех пор, пока он не будет отменен с помощью М03 или М05.

М05 - останов шпинделя.

Код М05 останавливает вращение шпинделя, но не останавливает осевые перемещения.

М06 - смена инструмента.

При помощи кода М06 инструмент, закрепленный в шпинделе, меняется на инструмент, находящийся в положении готовности в магазине инструментов.

М07 - включение охлаждения №2.

Код М07 включает подачу СОЖ в зону обработки в распыленном виде, если станок обладает такой возможностью.

М08 - включение охлаждения №1.

Код М08 включает подачу СОЖ в зону обработки в виде струи.

М09 - отключение охлаждения.

Код М09 выключает подачу СОЖ и отменяет команды М07 и М08.

М10 - зажим.

Код М10 относиться к работе с зажимным приспособлением подвижных органов станка.

М11 - разжим.

Код М11 относиться к работе с зажимным приспособлением подвижных органов станка.

МЗ0 - конец информации.

Код МЗ0 информирует СЧПУ о завершении программы, приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения.

Дополнительные функции и символы при программировании станков с ЧПУ

X, Y, Z - команды осевого перемещения.

А, В, С - команды кругового перемещения вокруг осей X, Y, Z соответственно.

I, J, К - параметры круговой интерполяции параллельные осям X, Y, Z соответственно.

При круговой интерполяции G02 или G03, R определяет радиус, который соединяет начальную и конечную точки дуги. В постоянных циклах R определяет положение плоскости отвода. При работе с командой вращения R определяет угол поворота координатной системы.

D - значение коррекции на радиус инструмента.

Н - значение компенсации длины инструмента.

F - функция подачи.

S - функция главного движения.

Т - значение определяющее номер инструмента, который необходимо переместить в позицию смены, путем поворота инструментального магазина.

N - нумерация кадров УП.

/ - пропуск кадра.

(...) - комментарии в УП.

Для правильной эксплуатации станков с числовым программным управлением (СЧПУ ), с тем, чтобы ими в полной мере реализовывались заложенные в них функциональные возможности, необходимо создание специальных управляющих программ (УП ). При создании таких программ используется язык программирования, известный среди специалистов как язык ISO 7 бит или язык G и M кодов. Различают три основных метода создания программ обработки для СЧПУ : метод ручного программирования, метод программирования непосредственно на стойке ЧПУ и метод программирования с использованием CAM -систем.

Следует сразу же подчеркнуть, что любой из перечисленных способов обладает своей нишей применительно к характеру и специфике производства. А потому ни один из них не может быть использован в качестве панацеи на все случаи жизни: в каждом случае должен существовать индивидуальный подход к выбору наиболее рационального для данных конкретных условий метода программирования.

Метод ручного программирования

При ручном написании УП для станка с ЧПУ целесообразнее всего использовать персональный компьютер с установленным в его операционной системе текстовым редактором. Метод неавтоматизированного программирования строится на записи посредством клавиатуры ПК (либо, если в условиях производства наличие ПК не предусмотрено, то просто на листе бумаги) необходимых данных в виде G и M кодов и координат перемещения обрабатывающего инструмента.

Ручной способ программирования – занятие весьма кропотливое и утомительное. Однако любой из программистов-технологов обязан хорошо понимать технику ручного программирования вне зависимости от того, использует ли он ее в реальной действительности. Применяется ручной способ программирования главным образом в случае обработки несложных деталей либо по причине отсутствия необходимых средств разработки.

В настоящее время пока еще существует много производственных предприятий, где для станков с ЧПУ используется лишь ручное программирование. В самом деле: если в производственном процессе задействовано небольшое количество станков с программным управлением, а обрабатываемые детали отличаются предельной простотой, то опытный программист-технолог с хорошим знанием техники ручного программирования по производительности труда превзойдет технолога-программиста, предпочитающего использование САМ -системы. Еще один пример: свои станки компания использует для обработки небольшого номенклатурного ряда деталей. После того, как процесс обработки таких деталей будет запрограммирован, программу когда-либо вряд ли изменят, во всяком случае, в ближайшем будущем она будет оставаться все той же. Разумеется, в подобных условиях ручное программирование для ЧПУ окажется наиболее эффективным с экономической точки зрения.

Отметим, что даже в случае использования CAM -системы как основного инструмента программирования весьма часто возникает необходимость в ручной коррекции УП по причине выявления ошибок на стадии верификации. Потребность в ручной коррекции управляющих программ всегда возникает и в ходе их первых тестовых прогонов непосредственно на станке.

Способ программирования на пульте стойки СЧПУ

Современные станки с ЧПУ , как правило, обеспечены возможностью создания рабочих управляющих программ непосредственно на пульте, оснащенном клавиатурой и дисплеем. Для программирования на пульте может быть использован как диалоговый режим, так и ввод G и M кодов. При этом уже созданную программу можно протестировать, используя графическую имитацию обработки на дисплее СЧПУ управления.

Способ программирования с применением CAD/САМ

САМ – система, осуществляющая в автоматическом режиме расчёт траектории перемещения обрабатывающего инструмента и применяемая при составлении программ для станков с ЧПУ в случае обработки деталей сложных форм при необходимости использования множества различных операций и режимов обработки.

CAD – система автоматизированного проектирования, обеспечивающая возможность моделирования изделий и минимизирующая затраты времени при выполнении конструкторской документации.

Разработка управляющих программ с применением CAD/САМ систем существенно упрощает и ускоряет процесс программирования. При использовании в работе CAD/CAM системы программист-технолог избавлен от необходимости выполнять трудоемкие математические расчеты и получает инструментарий, способный значительно ускорить процесс создания УП .

Методы программирования систем ЧПУ

Существует три основных способа разработки управляющих программ:

· ручное программирование (manual programming techniques);

· программирование на стойке ЧПУ (shop-floor);

· программирование при помощи CAM-систем.

До настоящего момента мы использовали исключительно ручное программирование на уровне G-кодов, чтобы проще было понять основы ЧПУ. Далее мы рассмотрим другие методы создания управляющих программ и покажем на реальных примерах использование каждого метода для того, что бы вы решили – который из них является лучшим. Следует уяснить себе различия в этих трех способах программирования и помнить, что ни один из них не является панацеей для любого из производств. Каждый метод имеет свою нишу в машиностроительной отрасли.

Ручное программирование. Ручное программирование является весьма утомительным занятием. По общему признанию, слова, адреса и кадры воспринимаются большинством новичков, как "китайская грамота". Однако все программисты-технологи обязаны иметь хорошее понимание техники ручного программирования независимо от того, действительно ли они ее используют.

Можно сопоставить ручное программирование для ЧПУ с выполнением арифметических вычислений при помощи ручки и бумаги в противоположность вычислениям на электронном калькуляторе. Преподаватели математики единодушно соглашаются с тем, что школьники сначала должны научиться выполнять арифметические вычисления вручную. И только потом использовать калькулятор для того, чтобы ускорить процедуру нудных вычислений.

Что может быть лучше, чем ручное программирование? Все еще остается немало производств, в которых применяют исключительно ручное программирование для станков с ЧПУ. Действительно, если используется несколько станков с ЧПУ, а изготавливаемые детали достаточно просты, то грамотный технолог-программист с великолепной техникой ручного программирования будет способен превзойти по производительности труда мощного программиста-технолога, использующего CAM-систему. Или используются станки для выполнения ограниченной номенклатуры изделий. Как только обработка таких изделий запрограммирована, она вряд ли будет изменена когда-либо в будущем.

В этом случае ручное программирование для ЧПУ наиболее экономически эффективно.

Наконец, даже в случае применения CAM-системы нередко возникает потребность коррекции кадров УП вследствие обнаружения ошибок на этапе отработки. Также, общепринятой является коррекция кадров УП после ряда первых пробных прогонов на станке с ЧПУ. Если для выполнения этих, часто элементарных, корректировок программист должен опять использовать CAM-систему, то это неоправданно удлинит процесс подготовки производства.

Программирование на пульте системы ЧПУ (оперативные системы). Этот метод программирования стал весьма популярен в последние годы. Программы создаются и вводятся непосредственно на стойке системы ЧПУ, используя клавиатуру, дисплей, а также систему графических пиктограмм и меню.

Программист может немедленно проверить кадры УП путем графической имитации обработки на экране стойки.

Системы диалогово-графического проектирования существенно различаются между собой. В большинстве случаев, любая из них является одноцелевой системой, предназначенной для автоматизации программирования определенного типа обработки на определенном оборудовании. Мало того, некоторые модели, особенно уже снятые с производства, были рассчитаны только на ручной ввод управляющей программы и тем самым не могли обеспечить технологию удаленного программирования при помощи CAM-системы. Однако более современные модели могут работать как в диалоговом режиме, так и имеют устройства для ввода G-кодов, которые сгенерированы другими CAM-системами. Имеются проблемы, связанные с программированием на пульте системы СПУ. Некоторые программисты используют исключительно метод программирования на стойке ЧПУ. Другие рассматривают такой метод экономически неэффективным, даже расточительным. Неудивительно, что каждая из сторон в споре имеет свои аргументы "за и против".

Предприятия, которые используют ограниченное число рабочих и выпускает широкий ассортимент деталей, склонны использовать метод программирования непосредственно у станка с ЧПУ. Здесь один работник может использоваться для выполнения разнообразных задач, связанных с обслуживанием станков с ЧПУ. Например, оператор станка с ЧПУ занимается установкой заготовки, ее закреплением, вводом УП, проверкой и оптимизацией УП и следит за обработкой. В этом случае метод программирования "у стойки с ЧПУ" весьма оправдан и более эффективен, чем оплата услуг некого "удаленного" программиста-технолога.

В условиях крупного производства основная цель состоит в максимальной загрузке станка с ЧПУ. Тогда используется уже целый штат сотрудников, поддерживающих максимальную загрузку станков и бесперебойное изготовление деталей на каждом станке. Независимо от причины, время простоя станка будет воспринято руководством как потеря времени и денег. Один человек может устанавливать инструменты для изготовления следующей детали в то время как обрабатывается текущая деталь (готовит переналадку станка заранее). Остальные работники в этот момент загружают УП и отлаживают их. В этом случае оператор станка только устанавливает заготовки и снимает готовые детали. Штат поддержки минимизирует потери времени, связанные с установкой и наладкой, а также разгрузкой станка, выполняя главную задачу – минимизировать время, в течение которого станок простаивает. Можно легко понять, что руководство не будет заинтересовано в разработке УП непосредственно у станка, поскольку это приведет к колоссальным затратам машинного времени.

Существуют два других фактора, влияющих на использование того или иного метода. Первый имеет отношение к стимулированию оператора станка с ЧПУ. Человек, выполняющий диалоговое проектирование УП, должен иметь более высокую оплату труда и мотивацию. Ведь этот сотрудник вносит существенный вклад в успех дела. Имея такие стимулы, сотрудник может превзойти "обычного" программиста-технолога, неспешно разрабатывающего УП вдалеке от цеха.

Другой фактор, влияющий на выбор метода программирования, это номенклатура изготавливаемых деталей, для которых нужно написать управляющие программы. Если номенклатура значительна, то вряд ли будет успешно программирование у стойки.

Программирование при помощи САМ-систем. САМ-системы позволяют "поднять" программирование для станков с ЧПУ на более высокий уровень по сравнению с рутинным ручным программированием. САМ-системы постоянно привлекают на свою сторону все большее число сторонников. Обобщая, можно сказать, что САМ-системы облегчают труд технолога-программиста в трех главных направлениях:

· избавляют технолога-программиста от необходимости делать математические вычисления вручную;

· позволяют создавать на одном базовом языке управляющие программы для различного оборудования с ЧПУ;

· обеспечивают технолога типовыми функциями, автоматизирующими ту или иную обработку.

Для использования САМ-системы, технолог-программист применяет персональный компьютер или рабочую станцию. Компьютерная программа автоматически генерирует управляющую программу(G-код). Затем управляющая программа передается тем или иным способом в память стойки станка с ЧПУ.

САМ-системы можно разделить на две категории – с языковым и графическим способом ввода информации. Используя первые, технолог обязан использовать язык программирования, подобный БЕЙСИКУ или С (си). Эти САМ-системы требуют программирования и некоторые из САМ-систем в силу этого весьма сложны для освоения.

На другом полюсе располагаются САМ-системы, где каждый шаг обработки задается интерактивно в графическом режиме. Программист имеет зрительную обратную связь в течение каждого шага задачи программирования. Поэтому в общем случае такие системы более просты в изучении и работе.

Последовательность процедур в САМ-программировании. Несмотря на то, что возможности и "внешний вид" САМ-систем отличаются друг от друга, все же есть нечто общее, что их объединяет – это методология их использования. Сначала, программист должен ввести некую общую информацию. Во-вторых, описать параметры заготовки, а также рабочего места (зажимного приспособления и инструмента). Необходимо также определить последовательность обработки.

Общая информация (1 шаг). На этом шаге от программиста потребуется ввод информации о наименовании детали, ее шифра, даты разработки и имени управляющей программы. Нередко на этом шаге задаются габариты детали и размер экрана дисплея для того, чтобы настроить автоматическое масштабирование. Как правило, на этом этапе вводится информация о материале и параметрах заготовки.

Определение и уравновешивание геометрии (2 шаг). Используя ряд методов определения разобщенной геометрии, программист постепенно описывает форму обрабатываемой детали. В САМ-системах с графическим вводом программист к тому же увидит на экране каждый элемент геометрии. Программист имеет возможность выбора наиболее подходящего способа для построения разобщенной геометрии, служащей задаче описания формы обрабатываемой детали.

Как только геометрия определена, большинство САМ-систем предполагает проведение процедуры уравновешивания геометрии (the geometry be trimmed) для того, чтобы геометрия соответствовала фактической форме обрабатываемой детали, которую нужно получить. Например, линия, выходящая за пределы экрана, ограничивается до отрезка. Уравновешиванию подвергается и каждая дуга окружности.

Формирование строки обхода. Большинство САМ-систем допускает импортирование геометрии детали, спроектированной в CAD-системе. Это особенно полезно в случае деталей сложной формы, ведь технологу не нужно тратить усилия на повторное описание сложной геометрии. Однако имеются четыре немаловажных замечания, которые "портят" идеалистическую картину "сквозного проектирования-изготовления".

Во-первых, все элементы чертежа, созданного в САD-системе, должны быть выполнены строго в одном масштабе. Нам хорошо известна практика подгонки отдельных размеров конструктором только для того, что бы сделать качественную прорисовку чертежа или просто ускорить черчение. Например, выбран уменьшающий масштаб, при котором мелкие детали чертежа будут не видны на прорисовке. Значит надо изобразить мелкий элемент увеличенным, а размер поставить который требуется. В результате у технолога возникнет масса неприятностей и на поиск и коррекцию ошибочного элемента.

Во-вторых, из чертежа детали, сделанного конструктором, технологу нужно совсем немного информации. Если в САМ-систему импортируется полный чертеж, то технолог потратит немало времени на то, чтобы удалить лишние элементы геометрии, размеры, штриховки и т. п. До тех пор, пока CAD-системы не оснастят простыми, удобными и мощными средствами фильтрации геометрии, технолог по-прежнему будет терять драгоценное время на "чистку".

Третье замечание. Важно уже в процессе проектирования соблюсти соглашение о местонахождении нулевой точки чертежа. Начало координат чертежа желательно расположить в нижнем левом углу чертежа. В этом случае процесс импортирования чертежа в CAM-систему пройдет без запинки. В противном случае, технологу опять потребуется время для устранения проблем.

Четвертое замечание. В большинстве САМ-систем предполагается, что геометрия детали будет описана в некотором формате, наиболее подходящем для программирования обработки. Яркий пример – токарная обработка. Вам знакомы размерные цепи. В большинстве своем, конструкторы редко задумываются об этом. В результате технолог повторно рассчитывает весь контур детали вручную.

Именно поэтому, многие пользователи САМ-систем часто приходят к выводу, что проще заново переопределить чертеж в САМ-системе (для простых обрабатываемых деталей), чем импортировать рисунки из CAD-систем. Поскольку обрабатываемые детали становятся все более сложными и весьма трудно переопределить элементы чертежа, способность импортировать геометрию из CAD системы в CAM-систему становится очень важной проблемой.

Определение процедуры обработки (3-й шаг). На третьем шаге программист задает в САМ-системе способ обработки детали. Ему предоставляяется немалое количество готовых решений. Многие САМ-системы включают интерактивные меню для задания параметров конкретного вида обработки. Программисту остается только ввести параметры, а САМ-система сама рассчитает траекторию обработки. На этом шаге САМ-система визуализирует траекторию инструмента, предоставляя программисту возможность визуального анализа того, что может произойти на станке. Эта способность визуализировать УП прежде, чем она реально исполниться на станке, является одним из преимуществ САМ-систем. В конце концов, программист может ввести команду для выработки управляющей программы в виде G-кодов.

Как сохраняют управляющие программы. Независимо от того, каким образом была создана CNC-программа, заводские технологи всегда обеспокоены вопросами сохранения архивов УП и процедурами поиска в них. Даже в том случае, когда станок с ЧПУ выполняет одну и ту же программу, необходимо предварительно скопировать УП на случай возникновения сбоя при чтении в стойке станка.

Конечно, как только программа проверена на станке, пользователь захочет сохранить программу в ее эталонном виде для использования в недалеком будущем. Это может быть сделано несколькими способами.

Запоминающие устройства для хранения УП и организации поиска, включают: устройства записи-чтения на магнитной ленте, устройство ввода-вывода на перфоленту, переносимые гибкие магнитные дискеты, устройства оперативной памяти, портативный компьютер и настольные компьютеры. Персональные компьютеры – наиболее популярный способ хранения, поиска и передачи управляющих программ. Давайте кратко обсудим, как они могут использоваться для передачи УП на станок с ЧПУ.

Все современные системы с ЧПУ типа CNC укомплектованы RS-232-C портом. Все современные персональные компьютеры также оборудованы RS-232-C портом. Подключая кабелем перечисленные выше два порта, пользователь может управлять процессом передачи данных от компьютера в ОЗУ системы с ЧПУ.

Безусловно, для этого требуется специализированная программа, которая может как загружать, так и выгружать УП из стойки ЧПУ. Большинство современных САМ-систем включают в свой состав программы для загрузки УП. Более того, имеется масса независимых поставщиков, они специализируются не только на передаче УП, но и на прямом управлении станков ЧПУ от компьютеров. В этих случаях стойка с ЧПУ уже практически не нужна. Подобные системы сокращенно именуют DNC.

2. ТИПЫ СТАНКОВ С ЧПУ

В пособии представлены основы ручного программирования и наладки металлорежущих станков с ЧПУ в условиях мелкосерийного производства. Рассмотрены вопросы составления расчетно-технологических карт, приведены фрагменты управляющих программ для станков с ЧПУ. представлены элементы наладки станков с ЧПУ.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств». 150700 «Машиностроение» и профилю «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов».

Технологическая подготовка производства на станках с ЧПУ.
Тенденция современного производства - «...постоянное обновление продукции, - это объективный процесс, коренным образом связанный с научно-техническим прогрессом и взаимообусловленный им» . Основные пути обновления продукции:
модернизация устаревших моделей и конструкций:
разработка и выпуск принципиально новых, не имеющих аналогов изделий:
обновление продукции, связанное с изменением ее потребительских качеств:
обновление или модернизация продукции, связанные с совершенствованием методов или процессов производства.

Интенсификация темпов обновления продукции возможна на производстве. оснащенном оборудованием с числовым программным управлением (ЧПУ).

Для выпуска заданной продукции на предприятии необходимо произвести техническую подготовку производства. Техническая подготовка производства подразделяется на конструкторскую подготовку, технологическую подготовку и календарное планирование. Конструкторская подготовка производства включает разработку конструкции изделия с подготовкой всей необходимой конструкторской документации.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
1.2. Числовое программное управление оборудованием
1.3. Особенности проектирования технологического процесса на станках с ЧПУ
1.4. Система координат и базовые точки станка
1.5. Структура управляющей программы
1.6. Формат управляющей программы
1.7. Кодирование подготовительных функций
1.8. Программирование циклов
1.8.1. Технологические решения в циклах
1.8.2. Программирование циклов
1.9. Кодирование вспомогательных функций
1.10. Программирование размерных перемещений
1.10.1. Разработка расчетно-технологической карты
1.10.2. Особенности разработки РТК для токарных станков
1.10.3. Особенности разработки РТК для фрезерных
1.10.4. Особенности разработки РТК для сверлильных станков
1.10.5. Линейная интерполяция
1.10.6. Задание размеров в приращениях
1.10.7. Задание размеров в абсолютных значениях
1.10.8. Программирование круговой интерполяции
1.11. Ввод плавающего нуля
1.12. Нарезание резьбы
1.13. Программирование состояния станка
1.14. Программирование коррекции инструмента
1.15. Программирование подпрограмм
1.16. Разработка карты наладки
2. ОСНОВЫ НАЛАДКИ СТАНКОВ С ЧПУ
2.1. Порядок настройки станков с ЧПУ
2.2. Настройка токарных станков с ЧПУ
2.2.1. Особенности настройки токарных станков с ЧПУ
2.2.2. Подготовка, настройка и установка режущего и вспомогательного инструмента
2.2.3. Требования к режущему инструменту для станков с ЧПУ
2.2.4. Установление рабочих органов станка в исходное положение
2.3. Настройка фрезерных станков с ЧПУ
2.3.1. Нули станка
2.3.2. Оснастка фрезерного станка
2.3.3. Привязка заготовки и режущего инструмента
2.4. Настройка многооперационных станков с ЧПУ
2.4.1. Установка заготовок на металлорежущем станке
2.4.2. Базирование заготовок на столе
2.4.3. Закрепление заготовок на столе
2.4.4. Установка заготовки в приспособлении
2.4.5. Требования к станочным приспособлениям
2.4.6. Требования к приспособлениям для многооперационных станков
2.4.7. Переналаживаемые н непереналаживаемые приспособления
2.4.8. Подготовка, настройка н установка режущего и вспомогательного инструмента
2.5. Отладка управляющей программы на станке
2.6. Отработка управляющих программ, полученных с помощью CAD/CAM-систем
2.7. Технологические параметры точности отработки управляющих программ
3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. ПРИЛОЖЕНИЯ
5.1. Базовые символы на пультах управления УЧПУ (ГОСТ 24505-80)
5.2. Символы пультов управления УЧПУ (ГОСТ 24505-80)
5.3. Дополнительные символы для станка ИР320ПМФ4
5.4. Дополнительные символы для станка СТП220АП
5.5. Подготовительные функции станка Mill 155
5.6. Подготовительные функции станка ИР320ПМФ4
5.7. Подготовительные функции станка СТП220АП
5.8. Вспомогательные функции станков ИР320ПМФ4 и СТП220АП.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Основы программирования и наладки станков с ЧПУ, Должиков В.П., 2011 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

• Электрическое оборудование тепловозов и дизель-поездов, Белозеров И.Н., Балаев А.А., Баженов А.А., 2017
• Теоретические основы ускоренной оценки и прогнозирования надежности технических систем, Гишваров А.С., Тимашев С.А., 2012

Появившись в середине минувшего столетия, станки с ЧПУ стали надежными помощниками людей в производстве. Они обрабатывают быстро, точно и качественно, при низкой себестоимости. Отдельные единицы оборудования объединяются в производственные роботизированные комплексы.

За непосредственную работу каждого станка отвечает два специалиста – и . Но, прежде чем они приступят к своим функциональным обязанностям, надлежит много потрудиться программисту.

В ведении инженера-программиста станков с ЧПУ – решение многих задач. Они занимаются:

• разработкой техдокументации, внедряют и настраивают УП, их сохраняют и систематизируют;
• закупкой и отладкой оборудования, введением в действие новых программируемых станков, контролируют их исправность;
• обучением кадров (операторов), обслуживающих станки с ЧПУ, техническими консультациями.

Кого примут в штат

Занимать вакансию инженера-программиста станков с ЧПУ (правда, по низкой категории) сможет и выпускник колледжа без стажа по специальности. Он должен иметь отличную подготовку: теоретические знания о технологических процессах на данном оборудовании; владеть азами составления программ и настройки УП, опытом работы в AutoCAD. Конечно, стартовые зарплаты не столь высокие, но впереди – профессиональный рост.

Немного выше зарплатный диапазон ожидает соискателей, имеющих опыт инженера-программиста свыше одного года. Ещё одно требование: знание технических терминов английского и умение работать в САМ/CAD.

Солидный оклад будет предложен работодателем кандидату на вакансию, имеющему высшее образование по специальности и стаж, превышающий 2 года.

На максимально высокую зарплату могут рассчитывать инженеры-программисты станков с ЧПУ (со стажем свыше 3-х лет), способные решать сложные задачи на производстве. Большинство претендентов – мужчины, женщин на уровне 2-3 %, но они с задачами по программированию справляются не хуже мужчин. Что касается знания английского, то языком в совершенстве владеет каждый десятый среди инженеров-программистов.

Круг умений специалиста

Каждый работодатель желает принять в штат готового специалиста, который многое знает и умеет. Поэтому, от инженера-программиста станков с ЧПУ ожидают выполнения типичного функционала:

• разработки и внедрения УП для станков;
• создания 3D моделей по чертежам для их производства;
• обеспечения работоспособности оборудования с ЧПУ;
• плодотворного обучения на программируемых станках;
• систематизации техдокументации и архивизации;
• умения подбирать оборудование.

Приходится слышать такие фразы, формирующие уровень притязания: «Есть такая специальность ЧПУ (CNC – в английской аббревиатуре), где совсем ничего не надо делать – станок работает сам! Вот бы пройти обучение!» С одной стороны, ни за что никто платить не будет. А с другой, – в этом есть и доля правды. Когда инженер ЧПУ написал правильную программу, грамотно настроил станок, то его присутствие у станка – необязательно. Он действительно четко работает самостоятельно, но добиться такого положения дел сможет специалист, имеющий комплекс знаний и умений. Именно поэтому программист-наладчик с опытом востребован во всех странах.

Специализация – технолог-программист

Суть технологической подготовки производства (ТПП) состоит в том, чтобы выполнить в совокупности все мероприятия, способствующие готовности к выпуску определенного вида продукции. В порядке призвана быть вся документация, оснащение оборудованием, инструментом, заготовками, УП, необходимыми для производства нужного объема продукции на уровне заданных показателей.

К инженеру технологу-программисту ЧПУ круг требований – не меньше. Более того, на многих предприятиях грамотный инженер с высшим образованием совмещает функции технолога и программиста, обладая необходимыми профессиональными навыками.

Хотя для начинающих и не имеющих рабочего опыта, порой планку занижают, принимая на должность и со средним специальным техническим образованием, убедившись, что претендента можно отнести к уверенным пользователям AutoCAD, знающим специфику оборудования и технологии.

Технолог программист станков с ЧПУ со стажем уже обязан владеть английским на уровне, который достаточен для чтения техдокументации. Вопрос внедрения изделий новой номенклатуры в производство также решается технологом-программистом, который разработает технологические карты, а на их основе и УП.

Проектируется технологический процесс

Для этого используются различные специальные знания, без которых не составишь УП. Это повышает требования к уровню квалификации технолога, который должен в процессе расчета данных, которые станут основой программы, грамотно применять технические средства. Он призван быть не только программистом, но и математиком, и электронщиком, и хорошим организатором производства.

Технолог-программист станков ЧПУ прорабатывает рабочие чертежи на предмет их технологичности, выбирает инструмент и оснастку, разрабатывает требования к качеству заготовки.

Таким образом, выделяются все операции обработки в виде отдельных программ. Затем, учитывая конфигурацию поверхностей деталей, которые обрабатываются, уточняется траектория движений инструмента, его скорость в различных режимах. Установленную последовательность процесса обработки кодируют и записывают на программоноситель.

Что получается в итоге? УП – совокупность указаний в адрес каждого рабочего органа станка, где предписывается выполнять действия строгой последовательности.

Путь становления программиста

Инженеры, прошедшие обучение с профилем металлообработка, способны на основе своей квалификации и техзаданий заказчика, приготовить базу для создания УП. Но если у них есть задатки и навыки программирования, это будет универсальный специалист – технолог-программист ЧПУ. Таковые – на вес золота.

Именно поэтому многие инженеры-программисты имеют желание пройти обучение и по профессии технолога, чтобы расширить свою квалификацию. Или, наоборот, технолог осваивает азы новой профессии, в стремлении стать программистом.

И хорошо, когда в приобретении специалистом второй смежной профессии весьма заинтересована администрация предприятия и готова содействовать этому. Например, оплатить все затраты на его обучение.

Но, увы, желание получить дополнительную квалификацию не всегда находит отклик у руководства. Зачем им обучать, тратя на это средства, если можно принять на работу уже готового специалиста. Поэтому многие россияне принимают решение: научиться программированию самостоятельно.

Вновь учиться, но уже на практике

С чего же начать обучение? Иногда хорошей школой становится практика, когда человек осваивает новое, преодолевая трудности, шаг за шагом поднимается на вершину профессии. Иногда приобретение практического опыта длится не один год, но при наличии мудрых наставников, в совершенстве владеющих программированием, реально и самому стать хорошим специалистом.

Одному из операторов станка удалось овладеть профессией программист ЧПУ со второй специальностью – наладчик станков – посредством интернет-версии курса «PRACTICA». Там взвешенные порции теоретического материала (в сжатом виде) и серия практических видеоуроков, некоторые справочные материалы. Кстати, на первом видеоуроке знакомят с устройством и .

Понятно, что сразу после изучения курса никто не предоставит должность высококвалифицированного программиста. Нужно, продолжая работать оператором, осваивать программирование на практике. И уже через полгода продемонстрировать руководству свои знания и умения, предложив услуги работника в новом качестве.

С ЧПУ сегодня работают токарные, фрезерные, сверлильные и гибочные станки, и если «станут в позу» на родном предприятии, новоиспеченного специалиста с практическим опытом оценят на других, предложив хорошие условия оплаты труда.

Разнообразие форм обучения

Чтобы стать программистом, можно пойти и другим путем – обучению готовы послужить создатели «LAUFER CNC» – дистанционных курсов. Для этого нужен планшетный компьютер, нетбук, смартфон или телефон (мобильный интернет от 1 мб/сек), при помощи которого будет возможность участвовать в занятиях группы, проводимых преподавателем в режиме онлайн.

За полгода обучения, прослушавшие на вебинарах программу по полному курсу, изучат 8 предметов, будут выполнять домашние задания и интерактивные упражнения, напишут ряд контрольных работ по созданию УП. Их также научат строить чертежи в САПР. Предстоит им пройти тест в спецсервисе.

Тот, кто выберет форму самостоятельного обучения (тренинг), сможет стартовать в любой момент, не ожидания формирования группы. Возможен и вариант индивидуальных занятий с преподавателем (дистанционно) во время, устраивающее обоих. Темы занятий и их длительность обсуждаются предварительно.

«Высший пилотаж» для специалиста

Иногда перед инженером технологом-программистом стоят очень сложные задачи: выполнять работы высокой квалификации, уметь разбираться в чертежах, знать в совершенстве токарно-фрезерную, фрезерную обработку на станках с ЧПУ. Имея высшее образование (специальность – обработка материалов, а ведущий профиль – машиностроение).

Специалист такого уровня обязан досконально знать cad/cam; систему, которая предназначена для того, чтобы автоматизировать процесс проектирования (САПР); а также ей подобную версию NX (Unigraphics). Эта система, которая построена на лучших технологиях, в России широко применяется в различных промышленных сферах. Она предназначена для обработки заготовок станками любого уровня сложности.

Еще одно требование к специалисту такой квалификации – иметь опыт работы (свыше 3 лет) на пятикоординатных обрабатывающих центрах. Благодаря им можно выполнять обработку одновременно в пяти координатах. Именно поэтому станки приобретают многие предприятия машиностроительной отрасли, аэрокосмическая – не исключение.

Высокая точность и скорость резания обеспечивается за счет системы двойного привода по оси Y. Большим плюсом является наличие наклонно-поворотного стола и 60-ти инструментальных позиций.

Системы ЧПУ для станков

По мере совершенствования электронных и вычислительных устройств, в новом поколении станков появились управляющие модули на микропроцессорной основе с микроконтроллерами, способные гибко управлять процессами обработки материалов.

Системы управления классифицируются по нескольким признакам:

1. Способами управления (позиционные, контурные, универсальные).
2. Подходами к позиционированию (абсолютный и относительный отсчет).
3. Типом обратной связи (открытая и закрытая, самонастраивающаяся).
4. Техническим уровнем, различаются системы 1-го, 2-го и 3-го поколений.
5. Числом осей координат (от 2 до 5).
6. Способом подготовки и ввода УП.

Эксплуатируя оборудование с ЧПУ, используют системные (служебные) и управляющие (внешние) программы. Было время, когда компании применяли специально разработанные ними команды при программировании станков. Для того, чтобы была обеспечена совместимость оборудования разных брендов, был создан G-код – унифицированный язык программ. Среди признанных в мире систем ЧПУ – SINUMERIK, FANUC и FAGOR.

Заключение

Программируемый станок – предельно точный и, работая в различных режимах, может выполнять много всевозможных технологических операций. Главное, – наличие качественных заготовок, грамотных УП, исправного и хорошо наточенного инструмента. Одна из главных фигур в работе на этом оборудовании – программист, без участия которого станки ЧПУ просто не смогут работать.