Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы числового программного управления и программирование обработки. Учебное пособие
.pdf
31
5.2. Размерная настройка фрезерного оборудования
В отличие от тела вращения на фрезерном оборудовании деталь
обрабатывается минимум по 3 координатам. При этом нулевая точка детали
может находиться в пяти местах по Х, Y и в одном по Z - рис. 9.
Рис. 9. Расположение 0 при фрезерной обработке
Фрезерное оборудование настраивают тремя методами:
- от касания;
- от датчика положения;
- вне станка на стенде.
Необходимо знать, что настройка координат X и Y осуществляется в
таблице «рабочие координаты», а координаты Z – в таблице «смещение». Это
связано с тем, что по осям X и Y настраивается положение оси шпинделя,
которое для всех инструментов может быть одно. Длина инструментов разная,
следовательно, она запоминается в другой отдельной таблице. Вид таблиц у
каждой системы ЧПУ свой, но логика построения одна.
5.2.1. Размерная настройка фрезерного оборудования
от касания
Самый простой и точный метод настройки фрезерного оборудования - это
настройка от касания. Однако по времени этот метод самый затратный. Его
сущность заключается в том, что инструмент (точная оправка) касается детали
по осям координат Х, Y, Z и это положение последовательно запоминается в
таблице корректоров – рабочие координаты в ячейках G54 – G59 для
настраиваемых координат Х, Y. Покажем это положение на рис. 10, а.
В зависимости от расположения 0 нужно учитывать знак ввода и радиус
инструмента. Например, при расположении 0, как на рис. 10, по оси Х
32
численное значение радиуса вводится со знаком минус, а по оси Y со знаком
плюс.
а б
Рис. 10. Схема размерной настройки координат X, Y, Z
При симметричном расположении 0 по осям Х или Y касание
осуществляется с двух сторон заготовки, координаты этих мест определяются
на мониторе, складываются и делятся на 2. Затем ось шпинделя выводится в
координату с рассчитанным значением в ручном режиме и запоминается.
Для настройки координаты Z касание осуществляется торцом
инструмента (рис. 10, б), и это положение запоминается в таблице «смещение».
5.2.2. Размерная настройка фрезерного оборудования
от датчика положения
Этот способ является самым распространенным. Для него применяют два
типа датчиков: датчик для настройки инструмента по оси Z и датчик для
настройки по осям Х, Y. При настройке по оси Z используют контактный или
бесконтактный способы определения длины инструмента. В бесконтактном
способе датчиком является лазерная скоба. Контактный датчик выполнен в
виде грибка – (рис. 11) и устанавливается на столе станка в самом удаленном от
обработки месте.
Рис. 11. Контактный датчик для настройки координаты Z
33
В ручном режиме или по макропрограмме режущий инструмент касается
контактной поверхности датчика с вертикальным перемещением по координате
Z. Длина инструмента определяется системой ЧПУ автоматически и вводится в
выбранную ячейку таблицы «смещение».
Для определения радиуса (диаметра) инструмент вращается (в сторону,
противоположную резанию) и касается датчика по координатам Х, Y в четырех
точках. Радиус рассчитывается автоматически и вводится в таблицу
«смещение».
Настройка по осям Х, Y производится с помощью триггерного
контактного датчика (или датчиками касания) - рис. 12.
Рис. 12. Измерение триггерным контактным датчиком
В нем реализована система срабатывания при контакте измерительного
наконечника (щупа) датчика с деталью при ее измерении или установке.
Степень повторяемости срабатывания является очень высокой. При
срабатывании датчик посылает сигнал в систему управления через интерфейс, и
система управления (почти одновременно) автоматически фиксирует
положение станка по его энкодерам, отправляя значение в таблицу «рабочие
координаты».
Выбор места положения 0 заложен в систему ЧПУ - рис. 13. Для каждой
схемы реализуется свой алгоритм настройки.
С помощью триггерного датчика можно не только настраивать станок, но
и контролировать деталь, составляя протоколы измерения в специальных
таблицах системы ЧПУ.
В основу принципа измерения положена замена элемента детали его
теоретической моделью, например окружностью, призматическим телом,
трехмерным угловым элементом и т.д.
После регистрации нескольких точек контакта становится известной
форма элементов и профиля деталей. Минимальное количество точек, в
которых требуется выполнить измерение в случае элемента каждого типа,
определяется его формой.
34
Рис. 13. Схемы настройки по осям X и Y
Сравнение фактического и расчетного размеров позволяет определить
отклонение и выполнить точный, исчерпывающий контроль. Результирующая
обратная связь является основой следующих видов контроля:
профилактического, прогнозирующего, активного и информативного, которые
необходимы для обеспечения комплексного эффективного контроля
технологических процессов.
5.2.3. Размерная настройка инструмента вне станка
С целью уменьшения подготовительно-заключительного времени
возможна размерная настройка инструмента вне станка. Для этого
применяются оптико-электронные приборы для определения длины
инструмента и его радиуса.
Покажем на рис. 14 типовой прибор для настройки.
Основанием служит станина из полимербетона с продольными
направляющими, по которым перемещается вертикальная колонна с
закрепленным на ней измерительным устройством оптиического типа,
информация с которого передается на компьютер или визирную шкалу (в
приборах предыдущего поколения).
35
Рис. 14. Прибор для настройки инструмента
При настройке инструмент с вспомогательной инструментальной
оснасткой базируется в посадочном конусе прибора, который идентичен
посадочному конусу шпинделя станка. Затем, перемещая отсчетное устройство
по координатам Х и Z, добиваются совмещения вершины инструмента с
центром визирной шкалы прибора. Значение длины инструмента и его радиусы
заносят в таблицу корректоров (таблица «смещение»).
Ввод информации в станок происходит двумя способами. В первом
способе оператор станка заносит данные вручную из протокола измерения. Во
втором способе в вспомогательной инструментальной оснастке имеется
электронный блок, в который бесконтактным методом (по ИК порту) на
приборе вводятся измеренные значения. При установке инструментальной
оснастки с инструментом в шпиндель станка система ЧПУ считывает значения
(также бесконтактным способом), занося данные в таблицу «смещение».
6. Коррекция на длину и радиус инструмента
В процессе разработки управляющей программы программируется
перемещение инструмента. Однако в силу его конструкции он имеет радиусы
скругления при вершине режущих кромок, диаметр, отличный от целого
значения, износ в процессе работы и т.д. Коррекция на длину инструмента и его
радиус позволяет компенсировать разницу между фактическим и
программируемым размерами каждого инструмента. Поэтому эти особенности
должны быть учтены при разработке управляющих программ через команды
коррекции инструмента на радиус и длину.
При токарной обработке коррекция на длину как таковая отсутствует, а
используется лишь команда коррекции на радиус инструмента. При фрезерных
работах применяют команду коррекции на радиус и длину.
36
6.1. Коррекция на радиус инструмента при токарной обработке
При обработке на токарном оборудовании программируется перемещение
вершины инструмента Р (рис. 15, а), а обработка ведется точкой К, поэтому
возникает погрешность при профилировании наклонных и радиусных участков.
Ее численное значение зависит от радиуса пластины СМП (для чистовой
обработки радиус 0,4 мм или 0,8 мм). Расчеты показывают, что максимальная
погрешность (расстояние между точками Р и К) профиля детали будет при угле
наклона обрабатываемой поверхности 45º, которая для радиуса пластины 0,8
мм составит 0,33 мм (для радиуса 0,4 мм равна 0,17 мм ).
а б
Рис. 15. Траектории перемещения
При наладке инструмента (рис. 6 и рис. 8) система ЧПУ определяет
координату Х и Z не на вершине режущей кромки, а в местах сопряжения
радиуса и прямой на СМП. Как видно из рис. 15, б, резание осуществляется
точками на режущей кромке, которые совпадают с точками при настройке.
Следовательно, резание участков детали, параллельных (перпендикулярных)
осям координат, погрешности обработки не имеет.
Таким образом, можно заключить, что коррекция на радиус инструмента
при токарной обработке включается только при резании фасонных или
криволинейных поверхностей. Однако в большинстве случаев к ним не
предъявляется высоких требований по точности (декоративный профиль
поверхности), поэтому коррекция на радиус при вершине резца практического
применения на токарном оборудовании не нашла.
6.2. Коррекция на радиус и длину инструмента при фрезеровании
При разработке управляющей программы обработки контура концевой
фрезой программируется перемещение оси шпинделя, т.е. центра инструмента.
37
Профилирование ведется периферией цилиндрической поверхности
инструмента - рис. 16. Чтобы получить требуемую поверхность, необходимо
пересчитать траекторию инструмента, которая будет представлять собой
эквидистанту к обрабатываемому профилю.
Данная проблема была решена путем внедрения в устройство ЧПУ
функции смещения контура на заданное расстояние, которая получила название
коррекции на радиус инструмента.
Рис. 16. Фрезеруемый контур
Таким образом, программисту было достаточно запрограммировать
траекторию движения центра фрезы, а при отработке ее на станке указать
системе ЧПУ, на какую величину нужно произвести смещение.
Для включения функции коррекции радиуса используются
подготовительные команды G41 и G42 для смещения влево и вправо по ходу
движения от исходного контура соответственно.
Это позволяет обрабатывать один и тот же контур фрезами разного
диаметра. Для этого величина смещения вводится в специальную ячейку
таблицы «смещение» корректоров УЧПУ, а в программе обозначается адресом
D и номером ячейки. Дополнительно функция коррекции на радиус позволяет
изменять размер детали одновременно по двум координатам и компенсировать
износ фрезы по диаметру.
Покажем на рис. 17 правило коррекции справа или слева от детали.
Формат кадра имеет вид: G41(G42) X(число) Y(число) D(число - номер
ячейки корректора из таблицы «смещение»).
После прохождения фрезы относительно заданного контура со
смещением коррекцию необходимо выключить, для этого используется
функция G40.
Коррекция на радиус инструмента применяется только при обработке
фрезами различных контуров. К инструментам, которые при работе совмещают
38
свою ось вращения с осью обрабатываемой поверхности (сверла, развертки,
зенкеры, метчик и т.д.), коррекция на радиус не применяется.
Рис. 17. Коррекция на радиус инструмента справа или слева
Необходимо помнить, что коррекция на радиус инструмента может
приводить к «подрезам», так как при изменении направления движения
инструмента выполняется обход по траектории, которая заложена в
математическом аппарате системы ЧПУ.
Обрабатываемый контур (например, на пресс-формах) состоит из
чередующихся участков прямых и дуг окружности с плавными и резкими
переходами. В местах «сшивки» контура траектория центра фрезы не будет
являться эквидистантой обрабатываемого контура (рис.18).
Как видно из рисунка, участок SS' и участок SS'L будут отличаться от
эквидистанты. При программировании такие места обрабатывают по
отдельности, а не последовательно.
Коррекцию на длину инструмента программируют при помощи функции
G43 (G44) адреса Н, которые действуют до отмены. При этом знак коррекции
определяется функцией G43 (G44).
При наличии функции G43 к перемещению в кадре (по данной
координате) прибавляется введенная коррекция со знаком плюс. При наличии
функции G44 к перемещению в кадре (по заданной координате) прибавляется
введенная коррекция с обратным знаком. Команда G44 практически
применяется ограниченно или не применяется совсем.
Формат кадра имеет вид: G43(G44) Z (число) Н (число - номер ячейки
корректора на длину из таблицы «смещение»).
39
Рис. 18. Погрешности эквидистанты
7. Программирование обработки
Самой распространенной системой ЧПУ на российских предприятиях
является FANUC, поэтому в дальнейшем написание управляющих программ
для токарной и фрезерной обработок приведем для нее.
7.1. Код ISO-7bit
Для программирования современного оборудования используется
буквенно-цифровой код ISO-7bit, разработанный в начале 60-х годов
компанией Electronic Industries Alliance с финальной доработкой в начале 80-х
годов. Также известен как G или CNC код. Основные термины и определения
ГОСТ 20523-80.
Управляющая программа в числовом программном управлении -
совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному
алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки.
Кадр управляющей программы в числовом программном
управлении - составляющая часть управляющей программы, вводимая и
отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды.
Например:
N010 G1 X10 Y-12 Z-50 М03 F1500.
Слово управляющей программы в числовом программном
управлении - составляющая часть кадра управляющей программы,
содержащая данные о параметре процесса обработки заготовки и (или) другие
данные по выполнению управления.
Например:
Y-12 – координата перемещения;
40
G1 – перемещение по прямой линии с рабочей подачей (линейная
интерполяция);
F1500 - задание скорости перемещения.
Номер кадра управляющей программы в числовом программном
управлении - слово в начале кадра, определяющее последовательность кадров
в управляющей программе. Обозначается адресом N.
Адрес в числовом программном управлении - часть слова
управляющей программы, определяющая назначение следующих за ним
данных, содержащихся в этом слове.
Например:
X, Y, Z и т.д. - адреса перемещения по соответствующим координатам.
Команда - часть слова УП, следующая за соответствующим адресом.
Например:
010, 10, 03, 1500 и т.д.
Формат кадра управляющей программы в числовом программном
управлении - условная запись структуры и расположения слов в кадре
управляющей программы с максимальным числом слов.
Например:
G01 X200 Y100 F200
G81 X(число) Y(число) Z(число) R(число) F(число)
G01 X(число) Y(число) F (число)
G02 X(число) Y(число) R (число)
G02 X(число) Y(число) I (число) J(число) F (число)
Формат кадра для системы ЧПУ FANUC 0i:
G81 R2 Z-20.
Формат кадра для системы ЧПУ SIMENS:
CYCLE81 (100, 90, 2, , 60).
Адреса и команды
Металлорежущие станки с ЧПУ могут иметь несколько рабочих органов,
перемещающихся по каждой оси. Если программируются перемещения первых
рабочих органов, то применяют буквенные символы Х,Y,Z. Программирование
перемещений вторых и третьих рабочих органов по осям X,Y,Z осуществляют
соответственно символами U,V,W и P,Q,R.
Символы A, B, C, D и E служат для адресования информации о
вращательных перемещениях вокруг тех или иных осей.
Х, Y, Z – координатные оси первого рабочего органа.
, ,
A, B, C, D, E - вращение вокруг соответствующих координатных осей.
, ,
U, V,W – координатные оси второго рабочего органа.
, ,
P, Q, R – координатные оси третьего рабочего органа.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]