Цикловая методическая комиссия «Технология машиностроения»

 

Автор:

преподаватель ФГОУ СПО «Омский авиационный колледж имени Н.Е. Жуковского

Лангеман С. В.

Рецензент:

доцент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты», преподаватель дисциплин «Информатика в станкостроении», «Программирование станков с ЧПУ» ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

Кольцов А. Г.

Омск 2011

Данное методическое пособие предназначено для студентов четвертого курса.

Цель учебной дисциплины «Программирование для автоматизированного оборудования» на начальном этапе – изучение теоретических основ программирования.

Для достижения указанной цели в пособии рассмотрены разделы программирования, определяющие базовый уровень подготовки современных специалистов: виды информации, представление и кодирование информации, программное обеспечение станков и их разновидности, виды и способы задания информации.

Результатом изучения курса должно стать теоретическое освоение студентом следующих вопросов:

• Основные виды информации, необходимые для программирования;

• Задание, и использование информации, формат управляющих программ;

• Общие методы программирования;

• Виды станочных систем различных групп станков;

• Виды систем координат детали;

• Типы систем числового программного управления и их особенности;

Пособие содержит примеры, что позволит студентам более детально изучить все особенности программирования станков с числовым программным управлением.

Предисловие

В процессе обучения на предприятиях учащиеся все чаще сталкиваются с компьютерными системами ЧПУ (CNC) Из этого следует, что подготовка квалифицированных рабочих должна соответствовать новой технической ситуации. Внедрение в технологический процесс микропроцессоров предъявляет сегодня значительно более высокие требования к абстрактному мышлению учащихся, чем прежде.

Целью данного учебного пособия является последовательное ознакомление начинающего квалифицирован­ного рабочего с комплексной темой "Техника числового управления" и оказание помощи в применении на практике приобретенных теоретических знаний. Предполагается знание основ математики (угловых функций, теоремы Пифагора) и технологии обработки со снятием стружки (определения параметров режима резания, угла режущей кромки инструмента, производительности станка).

Учебное пособие делится на две большие части:

1. Основы техники числового управления

2. Программирование станков с ЧПУ

В первой части излагаются основы, специфические для систем управления и станков.

Вторая часть посвящена исключительно программированию станков с ЧПУ, причем особое внимание уделено соблюдению DIN 66 025.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВЫ ТЕХНИКИ ЧИСЛОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

1. Числовое управление

   1. История развития 7

   2. Агрегатно-блочное числовое управление (NC) 7

   3. Компьютерное числовое управление (CNC) 9

   4. Групповое числовое управление (DNC) 11

   5. Позиционная, контурная прямоугольная и контурная криволинейная

системы управления 13

2. Системы координат

   1. Координаты относительно детали 14

   2. Положение осей 14

   3. Базовые точки 16

3. Системы измерения пути

   1. Принцип измерения 17

   2. Относительный метод измерения 17

   3. Абсолютный метод измерения 17

ПРОГРАММИРОВАНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ

4. Структура программы для станков с ЧПУ

   1. Составление программы 18

   2. Структура программы 19

   3. Структура кадра 19

   4. Структура слова 19

   5. Геометрическая информация 20

   6. Технологическая информация 20

   7. Пример программы 22

5. Методы программирования

   1. Абсолютное программирование 23

   2. Относительное программирование 23

6. Виды интерполяции

   1. Линейная интерполяция 24

   2. Круговая интерополяция 26

7. Простановка размеров на чертеже

   1. Абсолютное задание размеров 28

   2. Относительное задание размеров 28

   3. Задание размеров с помощью таблиц 29

8. Практические задания по программированию

   1. Пластина для гравировки 30

   2. Пластина для сверления 1, 2 31

   3. Контурная плита 1 34

   4. Контурная плита 2 37

   5. Контурная плита 3 39

   6. Общая программа, контурная плита 1-3 41

   7. Программирование токарной обработки деталей 42

Цапфа

1. История развития

Развитие систем числового программного управления (ЧПУ) началось в 1949 году в Массачусетском технологическом институте (MIT) по инициативе ВВС США.

Была поставлена задача по изготовлению из цельных заготовок сложных деталей, таких как лонжероны и части фюзеляжа большегрузных самолетов. Обычными способами изготовления, например, копированием, невозможно было достичь требуемого единообразия. Кроме того, изменения в шаблонах, внесенные задним числом, или срочные изменения были очень дороги либо вообще невозможны.

Таким образом, пришли к мысли о создании станков с соответствующими блоками управления, которые должны были функционировать только на основе числовых параметров. Первый работоспособный фрезерный станок с ЧПУ с перфолентным вводом был представлен в 1952 году.

2. Агрегатно-блочное числовое управление (NC)

1.2.1 Определение

NC = Numerical Control= числовое (программное) управление

При агрегатно-блочном ЧПУ

а) Технологическая последовательность

б) Операции обработки

в) Задачи транспортировки представляются числами и буквами.

Эти числа и буквы вводятся в устройство ЧПУ (УЧПУ) покадрово с перфоленты или магнитной ленты.

2. Ввод данных

Ввод данных осуществляется покадрово, т. е. составляющая единое целое рабочая инструкция (называемая кадром) считывается с перфоленты или с магнитной ленты в ЗУ (запоминающее устройство) данных во время отработки предыдущего кадра

1.2.3 Обработка данных

Вводимая информация расшифровывается (декодируется) в управляющем устройстве с помощью аппаратных средств и делится на геометрические и технологические данные.

Геометрические данные содержат информацию о перемещении (геометрическая информация), технологические данные образуют технологическую информацию станка с ЧПУ.

1.2.4 Геометрическая информация

Геометрическая информация — это управляющая информация, которая определяет движение инструментов или подающих устройств станка (салазок, стола, суппорта и т. п.) и тем самым геометрическую форму детали. Геометрическая информация состоит из:

а) Подготовительной функции (например, функции подачи или ускоренного хода)

б) Заданий координат (например, X, Y, Z).

5. Технологическая информация

Технологическая информация — это функции станка, которые также необходимы для выполнения работы (например, число оборотов, данные подачи, шпиндель ВКЛ-ВЫКЛ, охлаждение ВКЛ-ВЫКЛ).

5. Блок слежения

Технологическая информация обрабатывается блоком слежения станка. Этот блок сравнивает команды переключения с идущими от станка обратными сигналами. Например, после поступления от УЧПУ команды движения (X, Y, Z) блок слежения запрещает подачу, если патрон токарного станка не зажат или подающее устройство станка стоит возле ограничительного концевого выключателя.

1.3.1. Определение

CNC = Computer numerical control

= компьютерное числовое управление

В случае ЧПУ типа CNC управляющее устройство содержит программируемую ЭВМ, которая готовит информацию для обработки детали.

Функциональные признаки этого ЧПУ определяются в основном программированием этой ЭВМ (микроЭВМ).

1.3.2. Функции CNC

Функции, которые при традиционном числовом управлении (NC) осуществляются жестко аппаратными средствами, заменяются для ЧПУ типа CNC так называемой "системной CNC-программой" (программные средства). Благодаря этому стало возможным использование одного типа ЭВМ в разных УЧПУ. В зависимости от назначения, например, токарная обработка или фрезерование, на заводе-изготовителе в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) вводятся различные системные CNC-программы (CNC-"lntelligenz" = "интеллектуальное" CNC).

1.3.3. Ввод данных

Программа обработки считывается только один раз с перфоленты или магнитной ленты и заносится в программную память. В противоположность традиционному УЧПУ также возможен ввод полной программы обработки непосредственно на станке с клавиатуры УЧПУ (цеховое программирование). Программа обработки может вызываться из памяти неограниченное число раз. При изготовлении одинаковых деталей не требуется новое считывание перфолент.

1.3.4. Обработка данных

Вводимая информация обрабатывается микрокомпьютером, который обычно состоит из одного или более микропроцессоров и различных запоминающих элементов.

Ввод и вывод данных выполняет программа ввода и вывода. Контроль четности, распознание кода и деление на геометрические и технологические данные осуществляет программа расшифровки. Интерполяция (расчеты промежуточных точек) при обработке окружностей и наклонных линий проводится специальной программой интерполяции. Управляющая программа для программной памяти ставит кадр на выполнение, указывает подпрограммы и ведет каталог программ обработки, которые в это время находятся в программной памяти.

1.3.5. Система слежения

Система слежения, которая в случае агрегатно-блочного УЧПУ состоит из жесткой аппаратной блокировки, для ЧПУ типа CNC заменяется программируемым блоком (PC = programmable controller), который соединен с микроЭВМ. Благодаря этому становится возможной обработка программными средствами сигналов управления, которые идут от станка, что позволяет, например, выяснить причину останова и источники ошибок.

1.3.6. Программа редактирования

Редактированием называют исправление, модифицирование и оптимизацию заложенной в памяти ЭВМ управляющей программы (УП).

При этом можно вставлять, заменять или изменять программные блоки (кадры). Кроме того, отдельные части программы отображаются на экране. УЧПУ типа CNC позволяет представить графически траекторию инструмента. Изменения программы в случае традиционного ЧПУ были возможны только исправлением и дублированием (требующими больших затрат времени) перфоленты в бюро программирования. Оптимальная программа обработки для CNC может после первого тестового запуска выдаваться на перфоленты или магнитную ленту и заноситься в архив. Возможность редактирования и уменьшение стоимости микрокомпьютеров являются важнейшими причинами, по которым компьютерные УЧПУ пользуются все большим успехом.

1.4.1. Определение

DNC = Direct Numerical Control = прямое цифровое управление = групповое ЧПУ

Групповое числовое управление — это система, в которой несколько станков с ЧПУ управляются непосредственно одной ЭВМ (режим on-line).

2. Характерные признаки группового чпу

Если рабочие программы становятся слишком большими или необходимо эксплуатировать большое число станков, то используется вышестоящий центральный компьютер.

Важнейшим признаком системы группового ЧПУ (DNC) является быстрая обработка центральным компьютером информации для различных управляющих устройств. При этом различные программы обрабатываются компьютером централизованно и сохраняются (обычно на магнитном диске).