Проверка управляющей программы на станке

3.1. Прямоугольная система координат

Прежде чем приступить к созданию первой управляющей программы мы должны вспомнить, что такое прямоугольная система координат. Ведь именно прямоугольная система координат служит математической базой программирования обработки. Более 300 лет назад французский математик Декарт придумал систему, которая позволяет человеку описать положение любой точки в пространстве. В простейшем случае прямоугольная система координат представляет собой две пересекающиеся под прямым углом ли­нии. Эти линии называются осями, а точка их пересечения является началом координат.

Оси обозначаются буквами X и Y. Координатная система с двумя осями X и Y позволяет описать положение точки на плоскости. Расстояние от начала координат до точки А вдоль оси X, является (х) координатой этой точки. Расстояние от начала координат до точки А вдоль оси Y, является (у) координатой этой точки. Координаты точки принято указывать в скобках.

Сначала пишется координата по оси X, а затем по оси Y.

У каждой оси есть положительное и отрицательное направление. Когда координата имеет отрицательное значение, то это означает, что точка лежит либо левее начала координат, либо ниже. Например, точка В имеет следующие координаты: х= -2, у= -5. Если точка лежит на какой-либо оси, то одна из ее координат обязательно равна нулю.

Пересечение трех взаимно перпендикулярных плоскостей образует трехмерную систему координат, которая используется для описания положения точки в пространстве. К двум имеющимся осям X и Y добавляется третья ось Z. Координаты точки также указываются в скобках и идут в алфавитном порядке (x;y;z).

3.2. Написание простой управляющей программы

Детали, обрабатываемые на станке с ЧПУ можно рассматривать как геометрические объекты. Во время обработки вращающийся инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга по некоторой траектории. УП описывает движение определенной точки инструмента - его центра. Траекторию инструмента представляют состоящей из отдельных, переходящих друг в друга участков. Этими участками могут быть прямые линии, дуги окружностей, кривые второго или высших порядков. Точки пересечения этих участков называются опорными или узловыми точками. Как правило, в УП содержатся координаты именно опорных точек.

Попробуем написать небольшую программу для обработки паза Зная координаты опорных точек сделать это будет не трудно. Мы не будем подробно рассматривать код всей УП, а обратим особое внимание на написание строк (кадров УП), непосредственно отвечающих за перемещение через опорные точки паза. Для обработки паза сначала нужно переместить фрезу в точку Т1 и опустить ее на соответствующую глубину Далее необходимо переместить фрезу последовательно через все опорные точки и вывести инструмент вверх из материала заготовки. Найдем координаты всех опорных точек паза и для удобства поместим их в таблицу.

Подведем режущий инструмент к первой опорной точке N50 G00 ХЗ Y8. Следующие два кадра заставляют инструмент опуститься на требуемую глубину в материал заготовки N60 GOO Z0.5 N70 G01 Z-l F25.

Как только инструмент окажется на нужной глубине (1 мм), можно перемещать его через все опорные точки для обработки паза: N80 G01 ХЗ Y3 N90 G01 Х7 Y3 N100G01X7 Y8.

Теперь следует вывести инструмент из материала заготовки - поднять на небольшую высоту : N110G01Z5.

Соберем все кадры вместе, добавим несколько вспомогательных команд и получим окончательный вариант.

3.3. Создание УП на персональном компьютере

Существует два способа для записи (набора) управляющих программ:

1) при помощи стойки ЧПУ станка (цеховое программирование);

2) используя персональный компьютер с последующей передачей в стойку ЧПУ.

Цеховое программирование в настоящее время считается малоэффективным и используется крайне редко. Во-первых, клавиши стойки ЧПУ менее удобны, чем клавиатура ПК. Во-вторых, программное обеспечение СЧПУ предоставляет меньшие возможности по редактированию программ. В-третьих, ручной ввод УП в память СЧПУ физически мешает оператору запустить процесс обработки деталей на этом станке.

Набор текста программы обработки на компьютере с последующей передачей в СЧПУ станка является гораздо более эффективным способом работы.

Код УП можно набирать в любом текстовом редакторе и сохранять в соответствующем формате. Например, использовать всем известный "Блокнот" из стандартного набора операционной системы Windows.

Есть множество различных текстовых редакторов, которые были специально созданы для работы с кодом УП. Эти редакторы (назовем их редакторами УП) предоставляют широкие возможности по написанию и редактированию станочного кода. Например, они позволяют добавлять или удалять пробелы, автоматически нумеровать строки и перемещать курсор к коду смены инструмента. Эти функции не нужны обычному текстовому редактору, но очень полезны при создании и отладке программ обработки. Наиболее продвинутые редакторы УП имеют инструменты для графической проверки кода и трансляции его на станок.

Стоит отметить, что некоторые текстовые редакторы сохраняют файлы в специальном формате, который содержит информацию о размере шрифта, полях, цвете и др. Код УП не содержит таких данных, а состоит исключительно из "чистого" текста в формате Американского стандартного кода для обмена информацией (ASCII). Стандарт ASCII является открытым и может читаться любым текстовым редактором. Файлы такого формата, скорее всего, будут иметь расширение ".txt".

Ошибка в программе обработки может повлечь за собой массу проблем. В лучшем случае ошибка обернется сломанным инструментом или "запоротой" деталью, а в худшем - может привести к повреждению станка или травме оператора. Опытный программист знает, что дешевле и проще проверить программу заранее на компьютере, чем ошибиться при выполнении обработки на станке. Основной метод проверки УП на компьютере заключается в графической симуляции обработки. Такая симуляция может выглядеть как прорисовка траектории центра инструмента или как полная имитация механической обработки на станке с демонстрацией процесса удаления материала.

В первом случае, программист может обнаружить ошибку в УП, просто наблюдая за траекторией перемещения центра инструмента на мониторе компьютера. Такая симуляция называется бэкплотом (Backplot). Бэкплот позволяет легко увидеть ошибку, которую тяжело распознать при простом просмотре кода УП. Сравните два варианта одной и той же программы в таблице2.

Во втором варианте, в кадре N90 можно заметить, что десятичная точка стоит не на своем месте. Программа обработки может иметь достаточно большой объем, и такую маленькую ошибку распознать в коде будет крайне тяжело. Бэкплот моментально покажет, что траектория перемещения инструмента качественно не соответствует тому, что было задумано программистом.

Твердотельная верификация (verification - проверка) является мощным инструментом по проверке УП на компьютере. В отличие от бэкплота. программы твердотельной верификации демонстрируют процесс удаления материала заготовки и позволяют увидеть полный результат работы УП - модель готовой детали.

3.4. Передача управляющей программы на станок

После того, как вы создали и проверили программу обработки при помощи ПК, ее необходимо передать на станок. Для передачи УП с компьютера в СЧПУ станка используется специальное коммуникационное программное обеспечение. В большинстве случаев связь осуществляется в соответствии со стандартом RS-232. При этом СОМ-порт компьютера соединяется кабелем со специальным разъемом на корпусе станка или панели УЧПУ. Для передачи данных необходимо, чтобы УЧПУ станка и коммуникационная программа были синхронизированы. Это достигается соответствующей настройкой параметров СЧПУ и коммуникационной программы. Как правило, коммуникационная программа и кабель поставляются вместе со станком, а информацию о настройке параметров СЧПУ для связи станка и компьютера можно получить из "родной" документации. Стоит отметить, что при передаче данных в соответствии с RS-232 желательно, чтобы длина кабеля не превышала 15 метров.

Для передачи УП, размер которых превышает размер свободной памяти СЧПУ, используется режим DNC. Режим DNC или режим прямого числового управления позволяет выполнять программу обработки прямо из компьютера, не записывая ее в память СЧПУ. УП считывается из компьютера в буфер памяти СЧПУ кадр за кадром (точнее порциями). Как только система определяет, что один кадр выполнен, она его удаляет и загружает следующий, и так далее - до конца программы. Для работы в режиме прямого числового управления необходимо, чтобы СЧПУ станка было соответствующим образом подготовлено производителем, а на персональном компьютере находилась коммуникационная программа с поддержкой DNC режима.

Некоторые станки оборудованы собственными дисководами, что дает возможность передавать УП и другие данные в СЧПУ при помощи традиционных программных носителей - дискет и флэш-карт.

Самые "продвинутые" стойки ЧПУ поддерживают работу в локальной сети, что позволяет передавать данные более быстро и удобно, а некоторые из них позволяют выходить в Интернет и обеспечивают возможность дистанционного мониторинга системы и решения проблем непосредственно производителем станка в режиме реального времени.

3.5. Проверка управляющей программы на станке

После того как вы написали УП, проверили ее на компьютере и передали в память СЧПУ, необходимо провести тест программы обработки прямо на станке. Дело в том, что не все ошибки, содержащиеся в программе, могут быть распознаны инструментами верификации на компьютере. Вы можете легко увидеть, что фреза идет не в ту координату, но можете не заметить, что нет команды на включение вращения шпинделя или на подачу смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ).

Последовательность полной проверки УП:

1) Выполните графическую проверку кода программы на компьютере методами бэкплота и твердотельной верификации.

2) Осуществите дополнительные проверки программы и настройки станка:

- все ускоренные перемещения выполняются над поверхностью заготовки на безопасном расстоянии;

- в УП номера инструментов и номера корректоров совпадают;

- инструмент, установленный в инструментальном магазине станка соответствует инструменту, описанному в УП;

- инструмент надежно закреплен в патроне;

- в стойке ЧПУ находятся правильные значения компенсации длины и радиуса инструментов;

- назначены верные режимы резания;

- шпиндель вращается в правильном направлении;

- в УП присутствует команда на включение СОЖ при необходимости;

- операции обработки выполняются в правильном порядке;

- черновые операции производятся перед чистовыми операциями;

- заготовка надежно закреплена в приспособлении;

- инструмент перемещается от одного обрабатываемого элемента детали к другому на безопасном уровне по оси Z.

3) Выполните графическую проверку программы на стойке ЧПУ, если это возможно.

4) Отработайте УП на холостых ходах:

- включите режим покадровой отработки УП;

- уменьшите скорость рабочей подачи;

- сместите нулевую точку детали на безопасное расстояние над поверхностью заготовки и прогоните программу "по воздуху".

4) Верните нулевую точку из безопасного положения в нормальное положение, отмените режим покадровой отработки УП и выполните обработку детали с уменьшенными рабочими режимами.

Тема 4. СТАНОЧНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ