Laboratorium Systemy wytwarzania Instrukca do ćw nr 5

Laboratorium Systemy wytwarzania Instrukca do ćw nr 5

Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
Interpolacja
Termin ten wszedł juŜ na stałe do naszego codziennego uŜytku. Spotykamy się z nim w
wielu dziedzinach przetwarzania informacji. Bez interpolacji, mielibyśmy problem z
zapisem informacji o programowanej drodze w urządzeniach sterowanych numerycznie.
OtóŜ interpolowanie, to uzupełnienie (w pewien umiejętny sposób) brakujących
elementów, w oparciu o informację jaką niosą elementy sąsiednie.
W obróbce na maszynach sterowanych numerycznie wykorzystanie przez układ
sterowania algorytmów interpolacji umoŜliwia pracę w trybie tzw. sterowania kształtowego.
Sterowanie kształtowe: obejmuje wszystkie te przypadki obróbki, w których droga
narzędzia względem przedmiotu obrabianego musi przechodzić kolejno przez
charakterystyczne punkty toru i pomiędzy tymi punktami jest ona odcinkami linii prostej
bądź krzywej. W obrabiarkach sterowanych numerycznie standardem jest moŜliwość
wybrania przez programistę ruchu po prostej lub po łuku koła. Programista decyduje,
według jakiego równania krzywej mają być interpolowane punkty leŜące pomiędzy
zadanymi punktami ograniczającymi realizowany fragment toru narzędzia. Układ
sterowania uruchamia działanie odpowiednich algorytmów, które pozwalają na
wyznaczenie parametrów tych równań, wyznaczają współrzędne punktów pośrednich czyli właśnie interpolowanych. Na bazie zadanej w programie wartości prędkości ruchu
narzędzia wzdłuŜ programowanego toru, obliczają chwilowe prędkości osi napędowych
realizujących ten ruch. Działanie tych algorytmów odpowiednio nazywa się:
-
interpolacją prostoliniową, jeśli ruch pomiędzy zadanymi punktami ma się
odbywać na odcinku linii prostej,
- interpolacją kołową, jeśli ruch pomiędzy zadanymi punktami ma być realizowany
po łuku koła.
MoŜe być równieŜ interpolacja krzywoliniowa wg innych krzywych.
Przy sterowaniu numerycznym kształtowym w układzie sterowania obrabiarki
wykorzystywane są moŜliwości obliczeniowe układu sterowania, tzw. interpolator.
Zadaniem interpolatora jest obliczanie współrzędnych punktów pośrednich toru narzędzia,
leŜących pomiędzy punktami określonymi w programie oraz chwilowych prędkości osi
umoŜliwiających przemieszczanie się narzędzia po zadanym torze z zadaną prędkością.
Tak więc interpolator przede wszystkim wyznacza współczynniki równania wybranej przez
programistę krzywej. Programista w programie podaje informację:
przemieszczaj się do zadanego punktu po prostej ,
1/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
albo przemieszczaj się do zadanego punktu po łuku
koła.
Taka informacja przy dostarczeniu niezbędnej liczby danych uruchamia działanie
odpowiednich algorytmów,
W przypadku interpolacji liniowej wystarczy podać
informację o połoŜeniu punktu na końcu odcinka prostej.
Wystarczy to do ustalenia, przez interpolator, równania
linii prostej (dwa punkty wyznaczają linię prostą) i na tej
punktów
podstawie obliczenia
współrzędnych
pośrednich. Wystarczy równieŜ do wyznaczenia
prędkości w poszczególnych osiach, która w tym
wypadku jest stała na całej zadanej drodze.
W przypadku interpolacji kołowej oprócz punktu końca
ruchu muszą być równieŜ podane dane pozwalające na wyznaczenie promienia łuku. Jak
równieŜ połoŜenia punktu zaczepienia promienia. Zadawane w programie dane mogą
mięć róŜną postać
Programowanie ruchu po łuku koła – wykorzystanie interpolacji kołowej
Jak juŜ wspomniano programista moŜe zadać, w programie sterującym pracą obrabiarki,
polecenie przemieszczaj się po łuku koła.
Polecenie to wymaga podania wystarczającej liczby informacji Ŝeby układ sterowania mógł
wyznaczyć równanie dla tego ruchu.
W językach sterowania opartych na normie ISO przywołanie (uruchomienie) interpolatora
ruchu kołowego wywoływane jest jedną z dwóch instrukcji:
G2 – interpolacja kołowa przemieszczaj się
w kierunku zgodnym z ruchem
wskazówek zegara;
G3 – interpolacja kołowa przemieszczaj się
w
kierunku przeciwnym do ruchu
wskazówek
zegara
śeby moŜna było przywołać interpolację kołową
narzędzie musi znajdować się na początku ruchu
po łuku koła czyli w punkcie 1 oraz musi być
podana informacja o punkcie końca łuku, punkt 2.
2/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
Dotychczasowe informacje są jednak
niewystarczające dla wyznaczenia przez układ
sterowania równania programowanego ruchu po łuku
koła. Przez punkty 1 i 2 moŜna przeprowadzić
nieskończoną liczbę łuków.
Dodatkowy parametr w postaci informacji o wartości promienia łuku równieŜ nie wystarcza
jeszcze do jednoznacznego zdefiniowania łuku.
W takiej sytuacji moŜna zbudować dwa okręgi o
róŜnych połoŜeniach środka, które dają cztery róŜne
tory ruchu –dwa dla ruchu wywołanego instrukcją
G2 i dwa dla ruchu wywołanego instrukcją G3.
Interpolacja kołowa z wykorzystaniem promienia łuku.
Jednoznaczne definiowanie danych dla programowania łuku rozwiązano w ten sposób, Ŝe
w danych tych, obok informacji o punkcie końca łuku, podje się wartość promienia łuku,
przy czym dla łuku opartego na kącie
o
środkowym α mniejszym od 180 wartość
promienia jest ze znakiem plus (który,
moŜna pominąć),
Zapis ma postać:
G02(G03) X.... Y..... R.....
G90 G02 X(Pk) Y(Pk) R50
G91 G02 X(Pk) Y(Pk) R50
W przypadku łuku opartego na kącie środkowym α większym od 180
podaje się ze znakiem minus, Zapis ma postać:
o
wartość promienia
3/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
G02(G03) X.... Y..... R- .....
G90 G02 X(Pk) Y(Pk R-50
G91
1 G02 X((Pk)
k) Y((Pk)
k) R-50
Pokazana, powyŜej, forma przywołania interpolacji kołowej jest najprostszą z moŜliwych
do jej zadania. Ograniczeniem w stosowaniu tej metody jest brak moŜliwości
zaprogramowania pełnego koła. Pozwala ona na programowanie łuków opartych na kącie
o
środkowym α mniejszym od 360 . W tym sposobie, na bazie informacji o punkcie
początku i końca łuku, układ sterowania wylicza połoŜenie środka łuku - punktu
zaczepienia promienia.
Programowanie łuku koła z zadaniem instrukcji I,J,K
W sposobie tym informację o środku okręgu podajemy za pomocą niemodalnych
parametrów interpolacji I, J, K określających odległość środka okręgu od punktu
początkowego łuku, odpowiednio: I w osi X; J w osi Y; K w osi Z.
Dla toczenia:
G2 X( ) Z(
) I ( ) K( )
lub
G3 X( ) Z(
) I ( ) K( )
) I ( ) J( )
lub
G3 X( ) Y(
) I ( ) J( )
Dla frezowania:
G2 X( ) Y(
Sposobem, który pozwala na zadanie dowolnego łuku, a więc i ruchu pozwalającego na
wykonanie pełnego koła oraz jednoznacznie definiującego połoŜenie punktu zaczepienia
promienia łuku, jest sposób wywodzący się jeszcze z układów NC.
I - Odległość między punktem
startowym i środkiem koła w
kierunku osi X
J - Odległość między punktem
startowym i środkiem koła w
kierunku osi Y
K - Odległość między punktem
startowym i środkiem koła w
kierunku osi Z
1 – punkt początku łuku PPŁ
2 - punkt końca łuku
PKŁ
3 - Punkt środka łuku PSŁ
4/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
G2 Włącz interpolację kołową łuk zgodnie z ruchem wskazówek zegara
G3 Włącz interpolację kołową łuk przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
Znak (+) lub (-) przy parametrze interpolacji kołowej I ,J, K określa się z zaleŜności:
I ; J ; K = PSŁ X;Y;Z - PPŁ X;Y;Z
Współrzędne punktu docelowego X Y i Z mogą być programowane w sposób absolutny
(G90) lub przyrostowy (G91).
NiezaleŜnie od tego, wartości I, J i K standardowo podawane są w sposób przyrostowy
względem punktu początku łuku PPŁ
W tej metodzie promień okręgu jest
wyznaczany przez układ sterowania z
algorytmu zgodnego z twierdzeniem
Pitagorasa, z dokładnością zadaną dla
układu. Dokładność ta to na ogół 0,001 ( trzy
miejsca po przecinku).
W pokazanym, na rysunku powyŜej , przykładzie I= (20), J=(60)
2
2
R12 = I + J
2
2
R1= 20 + 60 = 63.2456
A więc:
śeby moŜliwe było wykonanie programowanego łuku. RównieŜ odległość R2 pomiędzy
końcem łuku, a punktem 3 - punktem zaczepienia promienia, musi być równa
wyliczonemu przez układ promieniowi R1, z podana wyŜej dokładnością. JeŜeli tak nie jest
to dla układu sterowania punkt 2 nie leŜy na łuku, którego równanie wyznaczone zostało
przez interpolator, W takim przypadku układ sterowania zasygnalizuje błąd interpolacji
kołowej. Oznacza to, Ŝe do punktu 2 nie moŜna przeprowadzić łuku o zadanych
parametrach.
W naszym przykładzie współrzędne punktów początku i końca łuku zdefiniowano z
dokładnością jednego miejsca po przecinku.
Na tej podstawie wyliczona odległość R2=63.2273
czyli
R1 = R2 !!!
układ sterowania nie wykona łuku na podstawie zadanych w instrukcji wartości.*
* Zakładając, Ŝe współrzędna X punktu 2 jest prawidłowa to I2=50,
a więc J2 =
2
2
(R1) – (I2) = 38.7299 czyli Y2 = Y3 - J2 = 31.2700
5/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
Obok tych przedstawionych wyŜej sposobów programowania łuków, układy sterowania
oferują jeszcze inne moŜliwości zadawania danych niezbędnych do pracy interpolatora
kołowego. Na przykład w układzie sterowania Sinumerik naleŜą do nich:
Programowanie końca łuku – punkt 2 i
kąta środkowego na którym oparty jest
programowany łuk
G02 X10 Y50 AR=90
Programowanie środka łuku i kąta
środkowego na którym oparty jest
programowany łuk
instrukcje: I , J, K ,
AR – kąt środkowy
G02 I20 J60 AR=90
Wykorzystanie punktu pośredniego na
łuku - punkt 3
N50 CIP X10 Y50 I1=50 J1=10
Programowanie przemieszczeń po łuku
stycznym do linii z bloku wcześniejszego
CT- łuk styczny
N05 G1 X90 Y10
N10 CT X10 Y50
6/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
Programowanie zaokrąglenia naroŜa
Kolejną moŜliwość uruchomieniu interpolacji kołowej daje instrukcja zaokrąglij naroŜnik.
Instrukcja ta powoduje zaokrąglenie naroŜnika łukiem stycznym do toru przed i za
zaokrągleniem. Jej działanie jest zbliŜone do instrukcji CT.
Programowanie zaokrąglenia naroŜnika składa się z dwóch bloków. W pierwszym
podajemy : jedź do punktu wirtualnego przecięcia torów z aktualnie programowanego
bloku i bloku następnego (punkt 2) i zaokrąglij promieniem z instrukcji RND.
W kolejnym bloku podajemy tor przemieszczania się narzędzia po zaokrągleniu po
zaokrągleniu. W przykładzie poniŜej – jedź do punktu 3.
Programowanie zaokrąglenia naroŜa
pomiędzy dwoma odcinkami linii prostej
- funkcja RND (Sinumerik)
N30
N35
Programowanie bezwzględne
N30 G1 X40 Y25 RND=5
N35 X10 Y5
Programowanie przyrostowe
N30 G1 X35 Y-15 RND=5
N35 X-30 Y-20
Programowanie zaokrąglenia naroŜa
pomiędzy łukiem i odcinkiem prostej
Programowanie bezwzględne
N30 G90 G2 X50 Y40 CR=30 RND=8
N35 G1 X10 Y45
Programowanie przyrostowe
N30 G91 G2 X-60 Y25 CR=30 RND=8
N35 G1 X-40 Y5
Cel ćwiczenia:
Sprawdzenie czasu wymiany narzędzia na centrum frezarskim typu MINI MILL firmy Haas.
Cel dodatkowy : Zapoznanie się z obsługą obrabiarki i wdraŜaniem programu
technologicznego.
Przebieg ćwiczenia
Obrabiarka ta to pionowe centrum frezarskie wyposaŜone w 10 pozycyjny talerzowy
magazyn narzędziowy o pionowej osi obrotu.
W trakcie ćwiczenia wykorzystywane będą narzędzia z pozycji 1 i 3 magazynu.
Zadaniem ćwiczących jest przeanalizowanie działania programu sterującego pracą
obrabiarki podczas wykonania konturów, w których wykorzystywane jest programowanie
interpolacji kołowej.
7/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
Rysunek obrabianego przedmiotu :
8/9
Laboratorium z Systemów Wytwarzania
Instrukcja do ćw. nr 5
Programy sterujące:
%
O03020 (CW NR5 PROGRAM GLOWNY)
(Program GLOWNY)
N5 G56 G90 G94
N10 T1 M06
N15 S2500 M03
N20 G00 X-80. Y-42.
N25 G43 H01 Z0 D01
N30 G01 X80. F1000.
N35 G00 Y-9.
N40 G01 X-80.
N45 G00 Y33.
N50 G01 X80.
N55 Z0.
N60 G65 P3021 L2
N65 G28 G91 Z0
N70 G28 G91 Y0
N75 G90 M00
N80 S2500 M03
N85 G00 X80. Y32.
N87 Z1.
N89 Z-1. F1000.
N90 G65 P3022 L2
N95 G28 G91 Z0
N100 G28 G91 Y0
N105 G90 M00
N110 T3 M06
N115 S5000 M03
N120 G00 X0 Y0
N125 G43 H03 Z2. D03
N130 G01 Z0 F1000.
N135 G65 P3023 L2
N140 G28 G91 Z0
N145 G28 G91 Y0
N150 G90
N155 M30
%
%
O03021 (CW5 PODPROGRAM KONTUR
ZEWNETRZNY KOLO D=70)
N100
N110 G91 G01 Z-0.5
N115 G90
N120 G01 G41 X35.
N124 Y0.
N125 G02 X35. Y0. I-35. J0
N130 G03 X65. Y-30. I30. J0.
N140 G01 G40 X80. Y3.
N145 M99
%
%
O03022
N100 (PODPROGRAM KONTUR
ZEWNETRZNY DO CW5)
N105 (KWADRAT O BOKU 90 MM I
ZAOKRAGLENIU 15 MM)
N110 (FREZ D50)
N115 G00 Y32.
N115 G91 Z-0.5
N120 G90 G41 G01 X45.
N125 Y-45. ,R15.
N130 X-45. ,R15.
N135 G01 Y30.
N140 G02 X-30. Y45. I15. J0
N145 G01 X30.
N150 G02 Y30. X45. R15.
N155 G03 X75. Y0 I30. J0
N160 G01 G40 X80. Y32.
N165 M99
%
%
O03023 (PODPROGRAM KONTUR
WEWNETRZNY DO CW NR5)
N200 (KOLO O PROMIENIU 23MM)
(FREZ d 25)
N205 G01 G41 G91 Z-0.5 X-8. Y15. F1000.
N210 G90 G03 X-23. Y0 R15. F2000.
N215 G03 X-23. Y0 I23. J0
N220 G03 X-8. Y-15. I15. J0
N225 G01 G40 X0 Y0
N235 M99
%
9/9