METHOD / Прогаммирование ЧПУ / Программное управление станками

6. Технологическая наладка станков сверлильно - фрезернорасточной группы.

Электроприводы станка отрабатывают программное перемещения в СКС. Технолог - программист, при разработке УП, определяет траекторию движения инструмента в СКД. Следовательно основная задача технологической наладки программных станков - определение смещения СКД относительно СКС.

6.1 Особенности определения направления осей КД для станков сверлильно - фрезерно - расточной группы

Рис.6.1 Неправильное направление осей СКД

Рис.6.2 Правильное направление осей СКД

При формообразование детали, на станках данной группы, движение подачи может выполняться перемещением инструмента или столом с заготовкой, в

- 42 -

отличии от токарных станков, где подача всегда осуществляется движением инструмента. Однако, в целях упрощения разработки УП, всегда считается подвижным инструмент. В связи с этим, возникают некоторые особенности в определении направления осей СКД.

На рис.6.1 и 6.2 вертикальная подача по оси Z осуществляется пинолью шпинделя с инструментом, а перемещение в горизонтальной плоскости XY подачей стола с заготовкой. Начало СКД (Xд Yд Zд ) совмещено с центром симметрии детали.

Если СКД (Xд Yд Zд ) ориентирована так, как показа но на рис.6.1, то для обработки отверстия (рис.6.1а), в УП будет записано: X-200 Y-200. Приводы станка, отрабатывают программные перемещения в СКС (Xст Yст Zст), следовательно программное задание будет отработано подачей стола в отрицательном направлении оси Xст и оси Yст (рис.6.1б), что вызовет неправильное позиционирование инструмента - X200 Y200.

Если СКД ориентирована так, как показа но на рис.6.2, то для обработки отверстия (рис.6.1а), в УП будет записано: X200 Y200. Приводы станка, отрабатывают программные задание в СКС (Xст Yст Zст), подачей стола, в положительном направлении оси Xст и оси Yст (рис.6.2б), что вызовет правильное позиционирование инструмента - X200 Y200.

Отсюда можно сделать вывод. Если подача, по данному координатному направлению, осуществляется перемещением инструмента (что соответствует предположению при разработке УП), то направление этих осей в СКД и СКС совпадают. Если подача, по данному координатному направлению в СКС, осуществляется перемещением заготовки, то направление оси СКД противоположно оси СКС. Следует отметить, что в этом случае мы можем получить СКД с направлением осей, отличной от канонической, принятой в математике.

6.2 Базирование заготовки на станках

Схема базирования на станках с ЧПУ должна обеспечивать достаточную устойчивость и жесткость установки заготовки, а также требуемую точность ориентации заготовки относительно режущего инструмента. Это достигается качеством базовых поверхностей детали как правило подготовленных на не программно управляемых станках. Расположение базирующих элементов, должно легко определяться в координатной системе станка (СКС), что упрощает программирование обработки и размерную привязку инструмента.

На станках с ЧПУ сверлильно–фрезерно–расточной группы, обрабатываются заготовки сложной конфигурации, с отверстиями к точности обработки которых и их взаимному расположению предъявляются повышенные требования, отдельные поверхности которых ограничены плоским или пространственным контуром.

Приспособление для этих станков, должно быть ориентировано вместе с закрепленной на ней заготовкой, с учетом взаимосвязи СКС, СКД и исходной точки обработки.

Рассмотрим базирование заготовки по трем взаимно перпендикулярным плоскостям на столе станка ГФ2171. Заготовка 3 (рис. 6.3) базируется на плите 2 по плоскости плиты и трем регулируемым упорам 6. Плита установлена на столе станка 1, ориентируется двумя цилиндрическим штифтам D 5 и закрепляется болтами 4 установленными в Т – образном пазу стола станка. Движение подачи выполняется по вертикали, перемещением пиноли

- 43 -

шпинделя с инструментом (ось Z), а в горизонтальной плоскости XY перемещением стола, что обуславливает направление осей СКД.

Рис.6.3 Базирование по плоскости и трем упорам.

Рассмотрим базирование заготовки (рис 6.4) на столе станка ИР500. Угольник 1 установлен и закреплен на столе 4, в ориентированном положении цилиндрическими штифтами d1. Заготовка 2, базируется по плоскости угольника 1, центральному отверстию D и цилиндрическому штифту d, закрепляется болтами 3 в Т – образном пазу. Движение подачи выполняется перемещением шпиндельной бабки 5 с колонной (плоскость YZ) и движением стола с заготовкой (ось X), что обуславливает направление осей СКД.

Рис.6.4 Базирование заготовки по центральному отверстию D и штифту d

- 44 -

6.3. Свойства технологической наладки станков сверлильно - фрезернорасточной группы.

Рассмотрим схему технологической наладки станков данной группы.

На столе станка 1 (рис 6.5) ,закреплена плита приспособления на которой базируется деталь 3. СКД (Xд; Yд; Zд) связана с центром базирующего пальца 4. СКС (Xст ; Yст ; Zст) связана с центральной точкой зеркала шпинделя 5. Начало СКС - ноль станка - ’’0СТ’’. Начало СКД - ноль детали -’’ 0Д’’.

В процессе технологической наладки необходимо определить и ввести в память УЧПУ следующие величины :

1.∆X, ∆Y, ∆Z - эти значения дают геометрическую взаимосвязь двух координатных систем - СКС и СКД.

2.Z1, Z2, ... - вылеты инструментов - величины корректоров на длину инструмента.

3.dф - диаметр фрезы - величину корректора на диаметр.

ВУП указываются опорные точки конечного контура детали - например Rд. УЧПУ обладает свойствами ’’коррекции на диаметр’’, т.е. свойством формировать траекторию перемещения центра фрезы со смещением на величину ее

радиуса Rт = Rд + dф/2, относительно заданного в УП контура детали. Такая траектория называется эквидистантной , т.е. траекторией по линии L1 (рис.6.6) смещенной относительно другой линии L на постоянную величину.

Рис.6.5. Технологическая наладка станка

- 45 -

Рис. 6.10 Определение ИП, функцией G92

После ввода этих данных, можно контролировать все перемещения в СКД, по индикации на дисплее.

Если в начале УП объявлена функция G92, например :

N01 G92 X -80 Y- 70 Z 20

Тогда, при технологической наладке, работая в СКД, отводим подвижные части станка, в исходное положение (ИП) - начало работы по программе, на величины : Xп = -80 Yп = -70 Zп = 20. При считывании функции G92, УЧПУ запоминает Xп, Yп, Zп и отрабатывает перемещения заданные в УП в СКС (с

учетом ∆X+Xп, ∆Y+Yп, ∆Z+Zп) .

Следовательно, функция G92 не инициализирует перемещения, а только определяет точку начала работы по программе (ИП) в СКД. Если в УП несколько G92 , то выполняется переход от одной СКД к другой.

7 Система команд УЧПУ

7.1 Линейная интерполяция GO1.

Предназначена для перемещения инструмента по обрезку прямой, в заданную точку, со скоростью определенной подачи F. Значения F и частота вращения шпинделя S должна быть определена до кадра линейной интерполяции или в кадре где объявлена GO1 (рис.7.1)

Например исходное положение инструмента определено точкой s.p. (15, 20). Кадр N10 инициализирует перемещение в точку е.р. (80, 50) с подачей

F=150 мм/мин

N10 GO1 X80 Y50 F150 S620

В кадре УП задана контурная подача F , вектор которой всегда направлен по касательной к контуру .При движении параллельно оси, контурная подача равна осевой. При движении под углом к оси , контурная подача равна сумме векторов осевых подач Fx и Fy. УЧПУ управляет приводами линейного перемещения, автоматики поддерживает постоянным соотношение

FxFy = tgα

- 48 -

7.2 Позиционирование GOO.

Предназначена для перемещения по прямой в заданную точку со скоростью быстрого хода. УЧПУ предполагает программирование перемещений в абсолютной и относительной системах отсчета.

G90 - обуславливает задание координат относительно начала СКД. УЧПУ устанавливает эту систему отсчета при включении электропитания (режим по умолчанию).

G91 - определяет относительную систему отсчета при которой координаты каждой последующей точки задаются относительно предыдущей запрограммированной точки.

G91 отменяет G90 и наоборот. Рассмотрим пример на рис.7.2 Перемещение с точки s.p.(5,30) в точку е.р. (50,10) на скорости быстрого хода , можно инициализировать кадрам :

N10 G90 G00 X50 Y10

или кадрам

N10 G91 G00 X45 Y-20

Рис.7.2 Позиционирование G00

Следует отметить, что некоторые УЧПУ не выполняют синхронизацию осевых подач при перемещении на быстром ходу. Например, если кадр УП имеет вид :

N15 G00 X80 Y25

то траектория перемещения, представляет ломанную из двух отрезков прямых

(рис.7.3).

Рис.7.3. Траектория перемещения при позиционировании

- 49 -

G60 - функция точного позиционирования. Любая механическая передача имеет люфты, причем накопленная погрешность в следствии этого явления, может быть различная при выходе в точку позиционирования с положительного или отрицательного направлений. Функция G60 обеспечивает быстрое перемещение в заданную точку, со стороны положительного или отрицательного направлений, в зависимости от значения параметра, в памяти УЧПУ. На рис.7.4 программное перемещение в точку (80,5) выполняется со стороны положительного направления координатных осей.

Рис. 7.4 Точное позиционирование G60

Поэтому кадр УП

N10 G60 X80 Y5

автоматически формирует траекторию перемещения, вначале в точку (80+∆, 5+∆), а затем уже в точку (80, 5). Величина и знак ( + или -) ∆=1÷2мм определяется параметром УЧПУ.

7.3Программирование движения по дуге окружности.

Всистемах ЧПУ перемещение по дуге окружности в направлении по часовой стрелке, программируется функцией GO2, против - GO3.

Для систем с возможностью трех координатной обработки задается плоскость

круговой интерполяции: XY-G17, XZ-G18, YZ-G19. При определении направления движения (по часовой или против часовой стрелке) взгляд наблюдается на плоскость интерполяции (XY, XZ , YZ) направлен со стороны положительного направления третьей координатной оси.

Геометрически дуга окружности задается координатами конечной точки дуги (при условии , что в предыдущем кадре УП, определен выход в начальную точку дуги) и проекциями радиуса вектора на координатные оси (I - X , J - Y, K - Z) направленного из начальной точки дуги к ее центру. Например перемещение по дуге окружности (рис7.5), в направлении “по часовой стрелке”, с центром в точке (X0, Y0) è радиуса R, из точки s.p. (X1, Y1) в точку е.р. ( X2, Y2), в

абсолютной системе отсчета , определяется кадром УП: N{n} G90 G01 X{X1} Y{Y1}

N{n+1} G17 G02 X{X2} Y{Y2} I{X0-X1} J{Y0-Y1}

Запишем это же перемещение в относительной системе отсчета: N{n+1} G91 G17 G02 X{X2 -X1} Y{Y2 -Y1} I{X0-X1} J{Y0-Y1}

- 50 -