Symulacja komputero- wa i obróbka części na tokarce sterowanej

LABORATORIUM TECHNOLOGII
4
Symulacja komputerowa i obróbka części
na tokarce sterowanej
numerycznie
Przemysław Siemiński,
Cel ćwiczenia:
o
zapoznanie z budową i działaniem tokarek CNC (2osiowych i 3-osiowych z narzędziami napędzanymi),
o
przegląd noży tokarskich stosowanych na tych maszynach,
o
umieszczenie punktów charakterystycznych na frezarkach CNC,
o
programowanie obróbki części typu wał maszynowy
lub tarcza pod obróbkę na 2-osiowej tokarce CNC w
systemach CAM,
o
edycja programów oraz prowadzenie symulacji obróbki na sterowaniu obrabiarki CNC,
o
uruchamianie prostej obróbki tokarskiej na maszynie
TPS200 firmy CBKO ze sterowaniem Mitsubishi Meldas 500.
Strona
4-1
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 4
Wykaz oznaczeń:
2D
3D
CAD
CAM
NC
CNC
OSN
– ang. Two Dimensional – dwuwymiarowy (płaski)
– ang. Three Dimensional – trójwymiarowy (przestrzenny),
– ang. Computer Aided Design – komputerowe
wspomaganie projektowania
– ang. Computer Aided Manufacturing – komputerowe wspomaganie wytwarzania
– ang. Numerical Control – sterowanie numeryczne
maszyn i urządzeń
– ang. Computer Numerical Control – komputerowe
sterowanie numeryczne maszyn i urządzeń
– Obrabiarki Sterowane Numerycznie
Układ osi sterowanych tokarki CNC (2-osiowej):
W przemyśle maszynowym wśród tokarek CNC najczęściej stosowane są maszyny sterowane w dwóch osiach (Z i X). Stosowane są dwa rozwiązania konstrukcyjne takich tokarek.
Pierwsze wzorowane na maszynach sterowanych ręcznie (tokarkach konwencjonalnych), mają narzędzie zamocowane w
imaku znajduje się przed osią wrzeciona (rysunek 4.1).
Rysunek 4.1 Tokarka CNC „TMK50” firmy WAFO ze sterowaniem FANUC 0i-mate z osią
Strona
4-2
SYMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE
Taki układ osi jest wygodny dla tokarzy doszkalających się na
maszyny sterowane numerycznie. W drugim rozwiązaniu konstrukcji tokarek CNC narzędzie znajduje się za osią wrzeciona
przedmiotowego (tzw. za osią toczenia). Takie maszyny ze
względów sztywności i ergonomii obsługi mają łoŜe pod określonym skosem. Przykład takiej tokarki z suportem za osią toczenia pokazano na rysunek 4.2.
oś X
oś Z
Rysunek 4.2 Układ osi sterowanych 2-osiowej tokarki CNC: „TPS 200”
firmy CBKO ze sterowaniem Mitsubishi Meldas 500
W tokarkach CNC przyjęto, Ŝe oś wrzeciona przedmiotowego obrabiarki wyznacza oś Z, przy czym zwrot dodatni tej
osi jest w kierunku od wrzeciona do konika. Drugą osią sterowaną jest oś X opisująca kierunek prostopadły dojazdu narzędzi do obrabianego przedmiotu. Na typowych 2-osiowych tokarkach CNC nie ma moŜliwości sterowania narzędziami w osi
Y (unoszenia ich ponad lub pod oś wrzeciona), wobec czego w
opisie ruchu narzędzi jest ona pomijana.
Wobec powyŜszego układ osi sterowanych tokarki CNC nazwano układem ZX. W tych osiach jest sterowany ruch suportu z
zamontowanymi narzędziami (noŜami tokarskimi, wiertłami,
itp.), które stosowane są do obróbki przedmiotu obrabianego.
Domyślne początek układu osi jest na końcu wrzeciona, więc
pokazywany jest ona tak jak na rysunek 4.1b.
Strona
4-3
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 4
Punkty charakterystyczne pionowej frezarki CNC (3 osiowej):
PUNKT ZEROWY OBRABIARKI –początek układu
współrzędnych obrabiarki (ustalony przez producenta,
PUNKT WYJŚCIOWY OBRABIARKI (REFERENCYJNY, BAZA) – słuŜy do kalibracji połoŜenia układu
pomiarowego,
PUNKT ODNIESIENIA NARZĘDZIA – do tego punktu sterowanie odnosi wszystkie ruchy narzędzia,
PUNKT ZEROWY PRZEDMIOTU OBRABIANEGO –
definiuje połoŜenie przedmiotu obrabianego w przestrzeni obrabiarki,
Umiejscowieniem punktów charakterystycznych w przestrzeni
tokarki CNC:
oprawka narzędziowa
narzędzie (nóż tokarski)
przedmiot obrabiany
uchwyt tokarski
głowica narzędziowa
Strona
4-4
SYMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE
Wymiarowanie w programowaniu tokarek CNC
a) wymiarowanie absolutne - polega na przyjęciu bazy od której określamy wszystkie wymiary.
b) Wymiarowanie inkrementalne (przyrostowe) – polega na
tym iŜ koniec wymiaru poprzedniego jest początkiem następnego.
Obydwie metody są dobre, jednak wymiarowanie absolutne posiada więcej zalet do których moŜna zaliczyć:
−
−
−
tolerancje wymiarów nie sumują się,
zmiany wymiarów nie mają wpływu na następne wymiary,
błędy jednych wymiarów nie prowadzą do błędów kolejnych
wymiarów.
Strona
4-5
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 4
Podstawowe (najważniejsze) funkcje programowania brabiarek
CNC:
G code - (kod ISO) to język zapisu poleceń dla urządzeń CNC.
Definiuje operacje, które naleŜy wykonać, aby obrobić detal na
obrabiarce CNC.
Taki kod moŜna edytować samodzielnie lub otrzymać w wyniku
przetworzenia przez postprocesor, na podstawie ścieŜek ruchu
narzędzia wygenerowanych w programie CAM.
Przykładowe funkcje przygotowawcze:
G00 - ruch szybki narzędzia bez obróbki (szybki dojazd),
G01 - ruch narzędzia wg interpolacji liniowej,
G02 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej zgodnie z ruchami
wskazówek zegara,
G03 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej przeciwnie do
ruchu wskazówek zegara,
G54 - G59 - przesunięcie układu współrzędnych (punktu
zerowego) przedmiotu obrabianego,
G90 - pozycjonowanie absolutne,
G91 - pozycjonowanie przyrostowe (inkrementalne).
Przykładowe funkcje pomocnicze:
M00 - stop programu bezwarunkowy (zawsze),
M01 - stop programu warunkowy (zaleŜy od wybrabego trybu
pracy),
M03 - włączenie prawych obrotów wrzeciona,
M04 - włączenie lewych obrotów wrzeciona,
M05 - wyłączenie obrotów wrzeciona,
M06 - zmiana narzędzia (polecenie "zmień"),
M30 - koniec programu i przewinięcie do początku.
Strona
4-6
SYMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE
Dodatkowe funkcje:
T – kompensacja wymiarów narzędzia (wybór narzędzia,
symbol T oraz numer narzędzia, np. T24),
D – rejestr narzędzowy zawierający opis geometryczny
narzędzia (długość, średnica),
S – wybór prędkości obrotowej wrzeciona (symbol "S" oraz
podana wartość, np. S1500),
F – wybór posuwu (symbol "F" oraz podana wartość, np. F800),
X – połoŜenie w osi "X" (po adresie występuje wartość
bezwzględna lub względna, np. X200),
N – numer danego boku programu. (np. N35).
Przykład programu w wymiarowaniu absolutnym:
Strona
4-7
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 4
Przykład programu w wymiarowaniu przyrostowym:
Literatura:
1. Praca zbiorowa pod red. Sobolewskiego J.: Projektowanie
technologii maszyn Oficyna Wydawnicza PW, 2007, Warszawa.
2. Stach B.: Podstawy programowania obrabiarek sterowanych numerycznie. Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa
1999.
3. Brejnak A.: Programowanie obrabiarek CNC. Frezowanie. konsultacja merytoryczna. Wyd. REA. Warszawa, 2002.
Strona
4-8