NC gyakorlat 1. CNC gépek jellegzetes pozícionálási módjai A CNC gépek talán legfontosabb funkciója a pozícionálás. A hagyományos szerszámgépek előtoló rendszereinek a feladata az előírt illetve beállított előtolási sebességek biztosítása, míg a CNC pozícionáló rendszereknek a programozott pályasebesség mellett a megfelelő, szigorú követelmények szerinti célpont elérés, célpontra állás. Az időben külön, vagy párhuzamosan történő szánmozgások eredőjeként más-más mozgáspályák adódnak, s ennek megfelelően a CNC gépek különféle pozícionálási feladatokat hajthatnak végre. A jellegzetes pozícionálási módok az alábbiak: Pontvezérléssel történő pozícionálás, Szakaszvezérléssel történő pozícionálás, Pályavezérléssel történő pozícionálás, Lineáris pálya mentén, Körpályán, Parabola pályán. a., Pontvezérléssel történő pozicionálás Gyorsmeneti sebességgel történő célpontra állás, megközelítés, eltávolodás. Jellemzői az alábbiak: Gyorsmeneti mozgás, Egyidejűleg több koordináta mentén, A mozgások között nincs kapcsolat, Mozgás közben nincs forgácsolás, Tipikus programmondat: N52 G00 X és/vagy Y és/vagy Z és/vagy A stb, ahol X,Y, Z, A a célpont koordináták, G00 a pontvezérlési utasítás. b., Szakaszvezérléssel történő pozícionálás A szakaszvezérlés sajátosságai az alábbiak: Koordináta párhuzamos mozgások, Egyidejűleg csak egy koordináta mentén van mozgás, A mozgás sebessége a programozott előtolás, Mozgás közben van/lehet forgácsolás. Tipikus programmondat: N51 G73 X vagy Y vagy Z..Fxxx Sxxx Mxx, ahol G73 a szakaszvezérlésre vonatkozó utasítás, X, Y, Z, a célpontok, F az előtolás, S, M a főorsó forgás, hűtés. Megjegyzendő, hogy a szakaszvezérlést, mint önálló funkciót ma már nem használják. A mai korszerű pozicionáló rendszerek alkalmasak 1
pályavezérlésre is, és az egy tengely menti lineáris interpoláció tökéletesen szükségtelenné teszi a szakaszvezérlés önálló alkalmazását. c., Pályavezérléssel történő pozícionálás A pályavezérlési mód ma már a pozícionáló és irányító rendszerek fejlettsége révén minden CNC gépnek lehetséges szolgáltatása. Általános jellemzői az alábbiak: Egyidejűleg több tengely menti mozgás, A mozgások között szigorú kötöttségek vannak, ezt az interpolátor biztosítja (2-5D-s megmunkálások), Mozgás közben van/lehet forgácsolás, A pálya menti sebesség a programozott előtolási sebesség. 2. CNC gépek geometriai információs rendszere Minden CNC gép esetében alapvető, hogy értelmezni tudjuk: a gép szánjainak helyzetét, mozgását, a programban megadandó geometriai adatokat, a munkadarab méreteit, a megmunkáló szerszámok méreteit, fő geometriai jellemzőit. Ezt biztosítja a CNC gép geometriai információs rendszere, melynek részei: a koordináta rendszerek, a vezérlésben az adatokat tároló elemek, az ún. tároló regiszterek. A fenti táblázatban összefoglaltuk a geometriai információs rendszer építőelemeit. A gépi koordinátarendszer, a GKR,- ahogy a nevéből is következik-, a CNC gép saját rendszere, a gép ebben a rendszerben hajt végre minden mozgást. 2
Ebben a rendszerben értelmezi a szánok helyzetét, pozícióit, s ezek értékeit a vezérlésben a <H> gépi helyzet regiszterek tárolják. A szánok pillanatnyi helyzete mindenkor az MF távolság, ahol az M a GKR kezdőpontja, F pedig a szánok vezérelt pontja. A programozói munka megkönnyítését és a CNC géptől való függetlenítést szolgálja a programozói koordinátarendszer, a PKR alkalmazása. A kezdőpontja a W pont, a szerszámpálya értelmezett pontja a P pont. A programozás során ebben a koordinátarendszerben értelmezzük a munkadarab méreteket, valamint a programba írandó célpontok adatait. Általában igaz, hogy a munkadarab kontúrját programozzuk (K-pontot) úgy, hogy a kontúrt a szerszámpályával egybeesőnek tekintjük, de az eltérés számítására a programban szükség szerint megfelelő parancsot adunk (szerszámpálya korrekciózás). A program adataiból számított szerszámpálya adatokat az <A> regiszterek tárolják, ezek a szerszámpálya regiszterek. A CNC gépek is, mint általában az automaták előre beállított szerszámmal dolgoznak, ezért szükség van egy vonatkoztatási rendszerre, amelyben a szerszámok megfelelő adatai értelmezhetőek. Ez a rendszer a szerszám koordinátarendszer, az SKR. Az origója az N pont, amit célszerű az F-fel egyezőnek értelmezni (N=F). Az FP távolság a szerszám hosszméret korrekciója, a P pont a szerszám programozott pontja. Ebben a rendszerben lehet értelmezni a szerszámok típusát is. A szerszámok méreteit és típus-kódjait <T> szerszámadat regiszterek tárolják 3
CNC geometriai rendszere A fenti ábra jelöléseivel a jellemző elemek az alábbiak: r 0 nullponteltolás vektor r WK a programozott kontúr vektor, a g(x,y,z) kontúrgörbe pontjainak helyvektora r KP a szerszámsugár vagy geometriai korrekciós vektor r WP a szerszámpálya vektor r FP a szerszám hosszkorrekció vektor r MF a vezérelt pont vektor A koordinátarendszerek közötti kapcsolatot az alábbi egyenlet írja le: r MF = r 0 +r WP -r FP, ahol r WP =r WK +r KP tehát r MF =r 0 + r WK +r KP -r FP Fenti egyenletből jól látható, hogy a pozícionálás célpontja a nullponteltolás, a munkadarab aktuális mérete, a geometriai korrekció és a szerszám hosszkorrekció összessége. A koordinátarendszerekkel kapcsolatos általános előírások Az alaprendszerek Descartes-i, jobbsodrású koordinátarendszerek A tengelyek jelei: X Y Z elsődleges tengelyek U V W másodlagos tengelyek A B C szögelfordulások 4
A Z tengely a főorsóval párhuzamos Esztergáknál az X-Z a munkasík Pozitív a tengelyirány, ha a szerszám és a munkadarab távolodásakor a koordinátaérték növekvő. Amennyiben a szerszám végzi a mozgást, akkor a mozgásirányok és a tengelyirányítások egyezőek, ellenkező esetben szembemutatóak. Esztergáknál a pozitív Z tengely a szegnyereg felé, a főorsóból kifelé, maró és fúrógépek esetében a főorsóba befelé mutat. A koordinátarendszerek tengelyei természetesen a szánvezetékekkel párhuzamosak. A gépi GKR és a programozói PKR koordinátarendszerek alapesetben egymáshoz képest eltoltak lehetnek (nullponteltolás!), elforgatás nem lehetséges. A mai korszerű gépeknél gyakran lehetőség van a programozott nullponteltolási funkció segítségével a programozói koordinátarendszer átmeneti elforgatására az alaprendszerhez képest. 5
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 106 A 3-26. ábra és a 3-27. ábra a kontúrleírások speciális eseteit, lehet ségeit mutatják be összesen 12 esetre. A lehet ségekben az a közös, hogy egy-egy geometriai elem az alapleírásokhoz képest más jellemz vel is definiálható (hajlásszöggel, rádiusszal), valamint lekerekítések élletörések illeszthet k be, egymást követ elemek láncolhatók. Az 1-12 ábrákon fel vannak tüntetve a szintaktikai specialitások, ezek betartása kötelez (szórend, megadandó adatok, stb.) 3.1.2. Egyszer programozási mintapélda A következ kben egy egyszer példát mutatunk be az EPA 320 Sinumerik 810T CNC esztergán történ megmunkálás programozására 3-28. ábra A programozandó munkadarab felfogási terve A munkadarab rajzáról látható, hogy a munkadarab megmunkálandó felülete egy egyszer kontúr, a nyersdarab 96 mm átmér j, 30 mm-es átmen furattal, a bal oldalán a felfogásra alkalmas hengeres átmér vel és A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 106
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 107 az ütköztetéshez használható vállal. A megmunkálandó felületek a homlokfelület és a küls kontúr. A felfogási terv elkésztése 3-28. ábra a gépen alkalmazható befogási mód megválasztása, a programozói koordináta-rendszer kijelölése, a CNC programozáshoz illeszked méretláncok megtervezése A munkadarabot a 88 mm átmér j hengeres felületen egy hárompofás esztergatokmányba fogjuk fel, a hosszirányú ütköztetésre a pofák homlokfelületét használjuk. A programozói koordinátarendszer helyének kijelölése is rendkívül egyszer, az X tengelyt célszer en az ütközési síkban kell elhelyezni, ezzel elérhet, hogy a szerkesztési és a technológiai bázisok egybeessenek. A méretláncok átszámítására nincs szükség, az ábrán megadott a programírás céljainak megfelel. A m veletterv elkészítése: 1. A homlokfelület nagyolása 3-29. ábra A homlokfelület nagyoló megmunkálása A megmunkálás technológiai adatai: fogásmélység 1,5 mm, simítási ráhagyás 0,5 mm, el tolás 0,25 mm/ford. F0.25 vágósebesség 80 m/min, G96 S80 szerszám: T02 D2 A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 107
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 108 2. Küls kontúr nagyolása fogásmélység 3 mm, simítási ráhagyás 1 mm X és Z irányban, el tolás 0,25 mm/ford. F0.25 vágósebesség 80 m/min, G96 S80 szerszám T02 D2 alkalmazott alprogram száma: L95 3-30. ábra Küls kontúr nagyolása 3. Homlokfelület majd küls kontúr simítása 3-31. ábra Simítási m veletek A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 108
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 109 fogásmélység a simítási ráhagyások szerint, el tolás 0,1 mm/ford. F0.1 vágósebesség 100 m/min, G96 S100 szerszám T08 D8 kontúrleíró alprogram száma: SPF110 L110 A szerszámozási terv elkészítése A szerszámozási terv készítése során a gép szerszámozási lehet ségei és a feladat alapján az alkalmazandó szerszámok és szerszámtartók kiválasztása, a szerszámok pontos definiálása, megnevezése (Txx Dxx), a programozott pontok (P) kijelölése, a szerszámtípus és a korrekciók meghatározása a feladat. 3-32. ábra A nagyoló és simító szerszámok vázlata A mozgásciklusok tervezése A szerszámpályák kvalitatív és kvantitatív meghatározását jelentik. Példákban a mozgáspályákat a m veletekhez tartozó ábrákon mutattuk be. A kontúrleíró alprogram tervezése Ezen alprogramot a küls felület nagyolásánál, az L95 alprogramban, majd a küls felület simító megmunkálásához használjuk. A kontúrleírás elkészítéséhez ad segítséget a 3-33. ábra A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 109
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 110.Megjegyezzük, hogy természetesen az X geometriai adatok most is a munkadarab aktuális átmér it jelentik. A kontúrleíró alprogram 3-33. ábra A kontúrleírás vázlata %SPF110 N5 G00 G42 X56 Z58 N10 G01 X72 A135 N15 X72 Z30 B22 N20 X100 A150 N25 M17 (alprogram azonosító) (kezd pontra állás) (45 -os élletörés) (az átmér 72 felület és R22 lekerekítés) (30 -os kúpfelület) (alprogram vége) A f program elkészítéséhez a m veletek tervezésénél bemutatott ábrák adatait használtuk. A f program listája az alábbi: %MPF100 (F program azonosító) N5 G00 G90 G40 G53 D00 X200 Z300 (Szerszámváltási pozícióba mozgás) N10 T02 D02 M06 A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 110
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 111 (Nagyoló szerszám beváltása) N15 G00 G54 G90 G40 G97 X99 Z58.5 S1000 M04 M08 (F mondat) N20 G01 G96 X27 F0.25 S80 (Homlokfelület nagyolása) N25 G00X100 Z65 (Szerszám kiemelés) N30 R20=110 R21=56 R22=58 R24=1 R25=1 R26=3 R27=42 R29=31 (Regiszter értékadás) N35 L95 P1 (Esztergáló alprogram hívás, küls felület nagyolás) N40 G00 G40 G97 X100 Z100 S1000 (Szerszám kiemelés) N45 G53 D00 X200 Z300 (Szerszámváltási pozícióba mozgás) N50 T08 D08 M06 (Simító szerszám beváltása) N55 G00 G54 G90 G40 G97 X62 Z58 S1000 M04 M08 (F mondat) N60 G01 G96 X27 S100 F0.1 (Homlokfelület simítása) N65 G00 X62 Z61 (Szerszám kiemelés) N70 L110 P1 (Kontúrleíró alprogram hívás, küls felület simítás) N75 G00 G40 X110 Z58 (Szerszám kiemelés) N80 G53 D00 X200 Z200 M05 M09 (Hátrafutás munkadarab cserehelyzetbe) N85 M02 (Program vége) Természetesen a fenti feladatnak nem csak ez az általunk bemutatott helyes megoldása van, több helyen van lehet ség más megoldást alkalmazni, s ez a programozó technológus ízlését l függ. A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 111
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 112 3.1.3. A Sinumerik 810 T vezérlés utasításai A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 112
A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 113 3-3. táblázat A dokumentum használata Tartalomjegyzék Vissza 113