Materiały stanowiące załączniki do programu nauczania zgodnych z

Mgr inŜ. Janusz Szuba
Materiały stanowiące załączniki do programu nauczania
zgodnych z obowiązującymi przepisami w Centrum
Kształcenia Praktycznego nr 1 w Gdańsku w
ramach realizacji zadań Statutowych placówki:
1. przygotowanie uczniów do egzaminów kwalifikacyjnych,
2. realizacja kursów w ramach dokształcania i doskonalenia
zawodowego dorosłych.
Wprowadzenie do programowania NC
Nazwa programu budowa bloku NC
KaŜdy program na obrabiarkę sterowaną numerycznie musi być
prawidłowo nazwany. Składnia nazwy programu uzaleŜniona jest od rodzaju
sterowania obrabiarki. I tak np. dla sterownika Sinumerik nazwa programu
składa się z symbolu % i cyfry, dla Fanuca z litery O i cyfry. W programie MTS
program moŜna zapisać pod dowolną nazwą, ale przesył programu na
obrabiarkę realizowany jest pod nazwą odpowiadającą sterowaniu obrabiarki.
Obróbka półwyrobu na obrabiarkach posiadających sterowanie NC odbywa
się w cyklu automatycznym. Warunkiem prawidłowej pracy obrabiarki jest
prawidłowo napisany program NC, w języku zrozumiałym przez sterowanie i
opisującym poszczególne fazy obróbki.
KaŜdy program NC składa się z wielu bloków, w których znajdują się
funkcje wykonawcze. Bloki numerowane są na bieŜąco w sposób rosnący.
Numer bloku umieszczony jest na jego początku oraz składa się z adresu „N” i
liczby. KaŜdy blok programu zawiera wiele słów. Słowo składa się z adresu
(litera) i wartości albo kodu (liczba)
Przykład
N0005
G01
X60
M04
Numer bloku
słowo
słowo
słowo
Liczba występująca w słowie moŜe mieć znaczenie kodu, lub znaczenie
wartości. Na przykład w słowie G01, 01 jest kodem przy adresie G, natomiast w
słowie X60, 60 jest konkretną wartością liczbową.
Wszystkie funkcje stosowane w programie NC podzielone zostały na:
−
−
−
−
funkcje przygotowawcze G
funkcje technologiczne S, F
funkcje maszynowe (pomocnicze) M
funkcje narzędziowe T , D
Numer bloku N
Adres N (ang. block Number) jest jedynym słowem, który ma stałe miejsce
w bloku – zawsze musi być pierwszym adresem w bloku. Numer bloku nie
wywołuje Ŝadnej czynności obrabiarki, jest tylko pewną etykietą (opisem)
bloku, w którym się znajduje, dlatego we większości układów sterowania nie
jest obowiązkowy. Mimo to jest zalecane stosowanie numerowania bloków. Jest
to podyktowane kilkoma okolicznościami:
1. Podczas edycji obszernych programów numer bloku informuje
operatora/programistę czy jest na początku, końcu czy w środku
programu.
2. Numer bloku pozwala szybko wyszukać ten blok w edytorze
programów.
3. Przy wystąpieniu błędu na ogół układ sterowania podaje równieŜ
numer bloku, w którym ten błąd wystąpił – szybsza diagnostyka
błędów.
4. Istnieje funkcja rozpoczynania programu nie od początku, ale od
wyszukanego w programie elementu, najczęściej jest nim właśnie
numer bloku.
5. MoŜliwe jest wpływanie na wykonanie bloku przez uczynienie go
blokiem warunkowym, tzn. poprzez poprzedzenie adresu N znakiem
„/”. Blok warunkowy jest wykonywany, jeŜeli z poziomu pulpitu
układu sterowania jest nieaktywna funkcja SKIP BLOCK. JeŜeli
funkcja ta jest aktywna – blok warunkowy nie jest wykonywany.
Daje to prostą metodę na realizację programu wielowariantowego.
Numerowanie bloków moŜe odbywać się na dowolnych, określonych przez
programistę zasadach. Jednak najczęściej numeruje się bloki rosnąco, co
określoną wartość, np. co 5 czy 10. Zawsze istnieje moŜliwość
przenumerowania bloków programu, o ile dodano lub usunięto z programu
jakieś bloki, co zakłóciło istniejącą numerację.
Przykład programu z numerami bloków:
N05 G54 G71
/N10 T1 D1
blok warunkowy
N15 X90 Y20
Funkcje przygotowawcze G
Adres G (ang. Preparatory function) to jeden z najwaŜniejszych adresów.
ChociaŜ funkcje przygotowawcze nie wywołują Ŝadnych czynności obrabiarki
to ich zadaniem jest interpretowanie znaczenia innych adresów. Np. sam
zapis X10, odnoszący się do współrzędnej w osi X nie jest jednoznaczny, nie
wiadomo dokładnie co powinien spowodować. Wynika to dopiero z uŜytych
funkcji przygotowawczych. Wśród funkcji przygotowawczych są równieŜ takie,
które mają inny adres niŜ G.
Funkcje przygotowawcze mają specyficzne działanie i dlatego teŜ
specyficzna jest ich organizacja. Ogólnie adresy uŜywane w układzie sterowania
(w tym funkcje przygotowawcze) dzielą się na dwie grupy:
1. Adresy modalne (globalne), obowiązujące w programie aŜ do ich
odwołania są aktywne w bloku nawet jeŜeli w tym bloku nie są
wywoływane.
2. Adresy niemodalne (lokalne), obowiązujące tylko dla bloku w
którym zostały wywołane, lub adresu z którym występują – nie ma
konieczności ich odwoływania.
Funkcje przygotowawcze (zarówno modalne jak i niemodalne) zostały
podzielone na grupy funkcji o zbliŜonym działaniu, przy czym dla funkcji
modalnych obowiązują następujące zasady:
1. Tylko jedna funkcja z grupy moŜe być aktywna.
2. Wywołanie jednej funkcji z grupy automatycznie odwołuje
działanie dotychczas aktywnej funkcji.
3. W jednym bloku moŜliwe jest wywołanie tylko jednej funkcji
danej grupy– w jednym bloku moŜna co najwyŜej uŜyć tylu funkcji
G, ile jest grup funkcji przygotowawczych.
4. Zawsze jest aktywna jakaś funkcja danej grupy – w układzie
sterowania producent obrabiarki wstępnie aktywuje domyślne
funkcje z kaŜdej grupy funkcji modalnych. Nie jest zatem konieczne
przywoływanie w programie domyślnej funkcji danej grupy – jest
ona juŜ aktywna w momencie rozpoczęcia działania programu.
Omawiane w dalszych rozdziałach funkcje przygotowawcze będą zawsze w
jednej grupie, przy czym zostanie wskazana funkcja domyślna (za pomocą *).
Nie jest to zawsze spełnione, naleŜy zawsze na układzie sterowania sprawdzić
listę aktywnych funkcji przygotowawczych.
5.3.1. Wykaz funkcji przygotowawczych G
G00
G01
G02
G03
G04
G09
G22
G23
G24
G25
G26
G40
G41
G42
G53
G54, G55,
G56,G57
G59
G90
G91
G31
G33
G36
G57
G75
G76
G78
G79
G80
G81
G82
G83
G84
G85
G86
G87
G88
Toczenie i frezowanie
Sterowanie punktowe ruchem szybkim
Interpolacja prostoliniowa z posuwem roboczym
Interpolacja kołowa zgodna z ruchem wskazówek zegara
Interpolacja kołowa przeciwna do ruchu wskazówek zegara
Czasowy postój (zwłoka czasowa)
Zwolnienie
Wywołanie podprogramu
Powtórzenie części programu
Bezwarunkowa funkcja skoku
Odjazd do punktu wyjściowego obrabiarki (punkt
referencyjny)
Odjazd do punktu wymiany narzędzia
Odwołanie kompensacji narzędzia
Kompensacja promienia narzędzia na lewo od konturu
Kompensacja promienia narzędzia na prawo od konturu
Anulowanie przyrostowego przesunięcia punktu zerowego
Ustalenie punktu zerowego przedmiotu obrabianego w
układzie absolutnym
Przyrostowe programowe przesunięcie punktu zerowego
przedmiotu obrabianego
Wymiarowanie absolutne
Wymiarowanie przyrostowe
Toczenie
Cykl gwintowania
Nacinanie gwintu (Gwint specjalny)
Ograniczenie drogi jałowej przesuwu dla G83
Naddatek na obróbkę wykańczającą dla cykli: G81 - G83
Cykl toczenia wzdłuŜnego zgrubnego
Cykl toczenia poprzecznego
Cykl podcięcia wg. DIN 76
Cykl podtaczania (toczenie rowka)
Wywołanie cyklu
Cykl toczenia wzdłuŜnego zgrubnego dowolnego konturu
Cykl toczenia poprzecznego zgrubnego dowolnego konturu
Cykl wielokrotny
Cykl głębokiego wiercenia
Cykl podcięcia wg. DIN 509
Cykl toczenia rowka
Cykl obróbki matryc
Cykl promienia, fazy
G89
G92
G94/G95
G95
G96
G97
Toczenie
Cykl toczenia zgrubnego konturu stoŜkowego
Ograniczenie prędkości obrotowej
mm 
Ustawienie jednostki posuwu 
,
 min 
mm 
Ustawienie jednostki posuwu 

 obr 
m 
Stała prędkość skrawania 

 min 
obr 
Stała prędkość obrotowa 

 min 
Funkcje technologiczne S, F
Podstawowe znaczenie adresu S (ang. Speed) odnosi się do programowania
prędkości głównego ruchu skrawania, którego zadaniem jest umoŜliwienie
skrawania. Nie ma on natomiast Ŝadnego wpływu na tor ruchu narzędzia i nie
jest wymagany przy jego programowaniu. Domyślny sposób określania
prędkości odbywa się przez zadanie liczby obrotów wrzeciona głównego
(narzędziowego lub przedmiotowego) w jednostce czasu [obr/min]. Inne
sposoby programowania tej prędkości wymagają stosowania funkcji
przygotowawczych, co omówiono w następnych rozdziałach. Dotyczy to
równieŜ drugiego znaczenia adresu S – programowanie postoju czasowego.
Drugi z adresów technologicznych – F (ang. Feed) – w swoim
podstawowym znaczeniu odnosi się do programowania prędkości posuwu.
Posuw w znaczący sposób związany jest z kształtowaniem przedmiotu
obrabianego i jest w związku z tym wymagany przy programowaniu toru
narzędzia. W zaleŜności od rodzaju obrabiarki posuw jest programowany w
[mm/obr] – tokarka lub [mm/min] – frezarka. Inne sposoby wyraŜania posuwu
(oraz programowanie postoju czasowego), podobnie jak prędkość skrawania
wymagają stosowania odpowiednich funkcji przygotowawczych.
.
Funkcje pomocnicze (maszynowe) M
Funkcje pomocnicze M (ang. Miscellaneous function) czasami nazywane
funkcjami maszynowymi, w starszych układach sterowania były przeznaczone
do bezpośredniej obsługi urządzeń obrabiarki – najczęściej do sterowania osi
dyskretnych. Część z tych funkcji jest standardowa, większość jednak (w
połączeniu takŜe z adresem H) słuŜy do obsługi specyficznych dla danej
obrabiarki urządzeń. Stąd dokładnego ich opisu naleŜy poszukiwać w
dokumentacji techniczno-ruchowej danej obrabiarki. Istnieje ograniczenie liczby
funkcji pomocniczych w jednym bloku.
Do najczęściej stosowanych standardowych funkcji maszynowych naleŜą:
M0 – bezwarunkowe zatrzymanie wykonania programu;
M1 – warunkowe zatrzymanie wykonania programu. Zatrzymanie wykonania
programu oznacza, Ŝe następuje wyłączenie posuwu i obrotów wrzeciona, po
czym moŜliwa jest ingerencja operatora w przestrzeń roboczą obrabiarki (np. w
celu wykonania pomiarów). Ponowne uruchomienie programu powoduje
wykonywanie bloków po bloku z funkcją zatrzymania. RóŜnica pomiędzy
zatrzymaniem warunkowym a bezwarunkowym polega na tym, iŜ dla
bezwarunkowego zatrzymanie wykonania programu jest respektowane zawsze,
natomiast dla warunkowego jest zaleŜne od dodatkowej funkcji sterującej
(OptM1), ustawianej z pulpitu operatorskiego.
M2 – zakończenie wykonywania programu głównego;
M17 – zakończenie wykonywania podprogramu;
M30 – zakończenie wykonywania programu głównego.
Funkcje M2 lub M30 (o identycznym działaniu) powodują, Ŝe zostaje
zakończona analiza i wykonywanie bloków programu głównego, nawet jeŜeli po
bloku z tymi funkcjami są jeszcze jakieś bloki w programie sterującym. Na ogół
jednak funkcje te znajdują się w ostatnim bloku programu. Podobne działanie
ma funkcja M17.
M3 – włączenie prawych obrotów wrzeciona;
M4 – włączenie lewych obrotów wrzeciona;
M5 – wyłączenie obrotów wrzeciona.
Przed zaprogramowaniem włączenia obrotów naleŜy zadać wartość
prędkości obrotowej (patrz adres S). Prawe obroty wrzeciona oznaczają, iŜ
patrząc w kierunku dodatnim osi Z (od tyłu wrzeciennika) wrzeciono obraca się
zgodnie z ruchem wskazówek zegara (stąd często na pulpicie operatorskim ten
kierunek obrotów jest oznaczony jako CW, (ang. ClockWise). Dla obrotów
lewych jest odwrotny kierunek (oznaczenie na pulpicie CCW, (ang.
CounterClockWise). Konieczność włączenia lewych bądź prawych obrotów
wynika z usytuowania narzędzia względem przedmiotu obrabianego i rodzaju
tego narzędzia.
M6 – wymiana narzędzia. Efektem działania tej funkcji jest pobranie narzędzia
z magazynu narzędziowego i zamocowanie go w gnieździe narzędziowym, w
którym znajduje się podczas obróbki tym narzędziem (patrz opis funkcji T).
Jednocześnie narzędzie dotychczas tam się znajdujące zostaje przeniesione do
magazynu narzędziowego (sterowanie zmieniaczem narzędzi). Czasami
procedura wymiany narzędzi jest zapisana w postaci podprogramu (opis w
dokumentacji techniczno-ruchowej).
M8 – włączenie pompki chłodziwa;
M9 – wyłączenie pompki chłodziwa.
Funkcje narzędziowe T , D
Adres T (ang. Tool) wywołuje zmianę połoŜenia magazynu
narzędziowego. Zadanie konkretnej wartości (która musi być typu naturalnego)
powoduje ustawienie się magazynu narzędziowego w ten sposób, Ŝe na jego
aktywnej pozycji znajdzie się narzędzie kodowane poprzez zadany numer.
Rozumienie aktywnej pozycji zaleŜy od sposobu realizacji przechowywania
narzędzi i ich uczestnictwa w obróbce.
W obrabiarkach typu tokarka magazyn narzędziowy (np. w postaci
obrotowej tarczy narzędziowej) jednocześnie pełni rolę imaka narzędziowego
dla narzędzia w trakcie obróbki, co oznacza, Ŝe po przywołaniu adresu T
narzędzie o podanym numerze jest gotowe do obróbki.
We frezarkach narzędzia na ogół są przechowywane w magazynie typu
łańcuchowego, tarczowego itp. a przed obróbką za pomocą dodatkowego
urządzenia (nazywanego zmieniaczem) przenoszone do wrzeciona
narzędziowego. Dla ułatwienia rozróŜniania narzędzi przez układ sterowania
często wyposaŜa się je w specjalne wkładki identyfikacyjne (Rys. 2.6.1), w
których przechowywane są informacje o numerze narzędzia, jego parametrach,
czasie pracy itp. Po przywołaniu adresu T narzędzie o podanym numerze jest
gotowe do wymiany (jednak nadal znajduje się w magazynie). Do wywołania
zmiany narzędzia słuŜą inne funkcje, moŜe to być naleŜące do grupy funkcji
pomocniczych słowo M6.
Wkładki identyfikacyjne dla narzędzi skrawających (f. Sandvik Coromant)
Spis literatury:
1. M. Bednarek: Obrabiarki sterowane numerycznie.
Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1985
2. M. Feld: Projektowanie i automatyzacja procesów
technologicznych części maszyn. Wydawnictwo Naukowo
Techniczne Warszawa 1994.
3. Z. Weiss, R. Konieczny, M. Rojek, D Stępniak: Projektowanie
technologii maszyn w systemach CAD/CAM. Wydawnictwo
Politechniki Poznańskiej Poznań 1996.