Ćwiczenie 5 „Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”

Technologia urządzeń mechatroniki TUM II
- laboratorium
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
Instrukcja laboratoryjna
„Człowiek - najlepsza inwestycja”
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Warszawa 2011
2
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
1.
WSTĘP
1.1.
Cel ćwiczenia
Ćwiczenie jest rozszerzeniem ćwiczenia „Programowanie frezarki sterowanej nume-
rycznie (CNC)”. W ramach ćwiczenia studenci mają wykonać własne zadania na podstawie
otrzymanych rysunków.
1.2.
Zakres wymaganych wiadomości
Poprawne przygotowanie do ćwiczenia wymaga zapoznania się z niniejszą instrukcją,
przypomnienia odpowiednich treści wykładów z Podstaw Technik Wytwarzania oraz Technologii Urządzeń Mechatroniki, a także przestudiowania informacji podanych w literaturze uzupełniającej. Wymagane są informacje z ćwiczenia „Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC)”.
Zakres wymaganych wiadomości jest następujący:
– budowa frezarki konwencjonalnej,
– narzędzia (frezy) stosowane do obróbki,
– parametry technologiczne wymagane do wykonania obróbki danego materiału (prędkość
obrotowa, posuw, głębokość skrawania),
– błędy wykonania wyrobu.
2.
WPROWADZENIE
2.1.
Informacje ogólne
Frezowanie na obrabiarkach numerycznych jest jedną z najczęściej używanych metod
kształtowania wyrobów. Stosowana jest do wytwarzania wyrobów wymagających produkcji
średnio– i wielkoseryjnej, przy bardzo dużej powtarzalności wymiarowej. Zastępuje ona obróbkę na obrabiarkach konwencjonalnych, gdzie powtarzalność zależy od operatora (czynnik
ludzki). Wykorzystywane są tu te same narzędzia i parametry technologiczne obróbki.
Maszyny przemysłowe oprócz ruchów X, Y, Z mają możliwość dodatkowych ruchów
poprzez skręcenie każdej z osi, automatyczną wymianę narzędzia, układ chłodzący, układ
pomiarowy. Są to wyspecjalizowane centra obróbcze przewidziane do wielkoseryjnej pro-
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
3
dukcji, gdzie obsługa jest sprowadzona do zamontowania materiału, usunięcia gotowego wyrobu i wymiany zużytych narzędzi.
Na rysunku 1 przedstawiono schemat rozmieszczenia poszczególnych osi we frezarce
numerycznej.
Rys. 1. Układ osi w frezarce numerycznej
Do prawidłowego programowania frezarki numerycznej wymagana jest znajomość
kodu maszynowego (G – kodu.). Dostępne są na rynku oprogramowania do tworzenia programów w środowisku przyjaznym dla użytkownika, gdzie wykonuje się rysunek wyrobu i
dobiera się poszczególne narzędzia do obróbki oraz ich parametry pracy. Po wykonaniu
całego procesu następuje przekompilowanie całego programu do kodu zrozumiałego dla
maszyny.
Kod wykorzystywany w maszynie pisany jest w instrukcji do ćwiczenia 4: „Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC)”.
2.2.
Literatura źródłowa
1. Wolski P. Podstawy obróbki CNC – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999
2. Wolski P. Programowanie obrabiarek CNC – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999
3. http://www.cnc.info.pl//files/cnc_computer_numerical_control_programmig_basics.pdf
4. http://www.akcesoria.cnc.info.pl/oprogramowanie.htm - oprogramowanie użyte w
ćwiczeniu
5. http://www.machsupport.com/documentation.php - dokumentacja oprogramowania
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
4
3.
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
STANOWISKO LABORATORYJNE
Stanowisko laboratoryjne składa się z frezarki oraz komputera PC.
Rys. 2. Frezarka CNC wykorzystana w ćwiczeniu.
Dostępne na ćwiczeniu urządzenie posiada trzy osie sterowane niezależnie X, Y i Z,
operator ustala również prędkość obrotową wrzeciona. Ruch w płaszczyźnie XY zapewnia
stół frezarki, natomiast ruch w osi Z wykonuje wrzeciono. Na rysunku 2 pokazano podstawowe elementy funkcjonalne frezarki:
1 – stolik krzyżowy wykonujący ruch w płaszczyźnie XY
2 – oś „Z” na której zamocowany jest silnik z uchwytem narzędziowym
3 – wymienny uchwyt narzędziowy
4 – wyłącznik bezpieczeństwa „STOP”
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
5
Rys. 3. Widok ekranu programu sterującego.
Na rysunku 3 przedstawiono widok ekranu programu sterującego. Okno programu
można podzielić na kilka grup:
1 – program kodu maszynowego napisany w G–kodzie
2 – obraz gotowego wyrobu
3 – pozycje narzędzia
4 – funkcje programu.
Kod programu pisany jest w dowolnym edytorze tekstu. Plik odczytywany ma mieć
rozszerzenie txt.
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
6
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
4.
REALIZACJA EKSPERYMENTÓW TECHNOLOGICZNYCH
4.1.
Uwagi bhp
Podczas wykonywania w tym ćwiczeniu prac laboratoryjnych istnieje zagrożenie prą-
dowe – obrabiarki i przyrządy pomiarowe są zasilane prądem przemiennym o napięciu 230 V.
Ponadto wirujące narzędzia powodują rozrzucanie mikroskopijnych wiórów siłą odśrodkową.
Z tego względu obserwacje procesu obróbki należy prowadzić z użyciem mikroskopów lub
okularów ochronnych. Ponieważ frezy posiadają ostre krawędzie to wszelkie czynności pomocnicze, takie jak mocowanie lub wyjmowanie narzędzi oraz elementów próbnych, należy
wykonywać przy wyłączonych ruchach. Sposób przeprowadzania prób technologicznych demonstruje prowadzący ćwiczenie.
4.2.
Program ćwiczenia
Program ćwiczenia składa się z następujących zadań szczegółowych:
1. Praktyczne poznanie budowy frezarki numerycznej.
2. Opracowanie procesu technologicznego zadanej części.
3. Opracowanie programu.
4. Wprowadzenie programu do programu sterującego frezarki.
5. Sprawdzenie programu na ekranie programu sterującego.
6. Dokonanie ustawienia narzędzia.
7. Wykonanie obróbki.
8. Dokonanie pomiaru wykonanej części.
9. Opracowanie sprawozdania.
4.3.
Wykonanie zadań
Manualna obsługa frezarki numerycznej. Proste programy wykonujące poszczególne
etapy programowania frezarki CNC: obróbka powierzchni czołowej, nacięcie rowka, wymiana narzędzi.
Przykładowy program do obróbki powierzchni. Tekst zaznaczony na niebiesko jest
komentarzem i nie jest odczytywany przez program. Program do planowania powierzchni:
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
7
;planowanie 100 mm długości dwukierunkowe w osi x
;98mm szerokości + szerokość freza (nie 100 by nie wyjść poza zakres)
;użyj frezu walcowego min 25mm szerokości
;zacznij od lewego dolnego rogu, obok (po osi x) materiału na docelowej wysokosci, ustaw
tam zero
; tu zaczyna się właściwy program
G90 ; szybki posuw
G21 ; Definicja górnej wartości granicznej zabronionej strefy
F50 ; prędkość posuwu 50% wartości maksymalnej ustawionej w programie
G00 X0. Y0. Z0. ; szybki posuw do punktu x = 0, y = 0, z = 0
M03 ; włączenie prawych obrotów wrzeciona
; ruch jałowy, ze względu na czas potrzebny do ustalenia prędkości obrotowej
G01 Z1 ; Interpolacja liniowa ruch w osi z 1mm do góry
G01 Z0 ; Interpolacja liniowa ruch do materiału o 1 mm chodzi o czas na rozpędzenie wrzeciona
; początek ruchu roboczego
X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x
Y20 ; ruch stołu o 20 mm w osi y
X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny
Y40 ; ruch stołu o 20 mm w osi y
X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x
Y60 ; ruch stołu o 20 mm w osi y
X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny
Y80 ; ruch stołu o 20 mm w osi y
X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x
Y98 ; ruch stołu o 18 mm w osi y
X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny
;koniec ruchu roboczego
M05 ; wyłączenie wrzeciona
M30 ; koniec programu
; koniec programu
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
8
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
Przykład zadania na grawerowanie rysunku:
Rys. 4 . Grawerowanie domku.
Program
; 50mm szerokości 40mm wysokości
; użyj nawiertaka, ustaw go 2,5 - 2,8 mm nad powierzchnia dla głębokości 0,5-0,2mm
; zacznij od lewego dolnego rogu
G90
G21
F50
G00 X0. Y0. Z0.
M03
X30
G01 Z-3
X45
Y25
X5
Y0
X30
Y20
X40
Y0
Z0
G00 X15 Y10
G01 Z-3
X20
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
Y20
X10
Y10
X15
Y20
Z0
G00 X20 Y15
G01 Z-3
X10
Z0
G00 X5 Y25
G01 Z-3
X0
X10 Y37
X30
Y30
X35
Y40
X30
Y37
Z0
G00 X35 Y37
G01 Z-3
X40
X50 Y25
X45
Z0
G00 X38.5 Y10
G01 Z-3
X37
Z0
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
9
10
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
G00 X35 Y15
G01 Z-3
Z3
;KONIEC
M05
M30
Koniec programu grawerowani domku.
Przykład liter z alfabetu:
A
B
C
D
E
G01 Z-3
G01 Z-3
X15 Y7.5
G01 Z-3
X12
X10 Y30
Y30
G01 Z-3
Y30
G01 Z-3
X10 Y-30
X5
G02 X-15 R7.5
G02 X10 Y-10 X-12
Z3
G02 Y-15 R7.5
G01 Y15
R10
Y15
G00 X-5 Y15
G02 Y-15 R7.5
G02 X15 R7.5
G01 Y-10
X10
G01 Z-3
G01 Z3
G01 Z3
G02 X-10 Y-10 X-10
X-10
G00 X18
G00 Y-22.5 X10 R10
Y15
Z3
G01 Z3
X12
G00 Y-15 X25
G00 X20
Z3
G00 Y-30 X10
Każdy student na zajęcia ma przynieść program, który na materiale o powierzchni X =
100 mm i Y = 60 mm, będzie zawierał imię i nazwisko do wygrawerowania. Głębokość skrawania maksymalnie 1 mm. Przykład na rysunku 3.
Na podstawie otrzymanego rysunku napisać program. Wykonać symulację ruchów narzędzia w programie MACH 3. Wykonać frezowanie w materiale.
5.
SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II
Ćwiczenie 5
„Obróbka na frezarce sterowanej numerycznie (CNC)”
11
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: uwagi bhp, program ćwiczenia, czyli
treść zadań, opracowanie zadań w postaci szkiców, podanie zastosowanych wartości parametrów i warunków technologicznych eksperymentów, wyniki eksperymentów, ilustracje
wyników wykresami, oszacowania błędów pomiarów oraz wnioski dotyczące przeprowadzonych doświadczeń.
6.
LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA
1. Wolski P. Podstawy obróbki CNC – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999
2. Wolski P. Programowanie obrabiarek CNC – tłumaczenie z niemieckiego, REA, 1999
3. http://www.cnc.info.pl//files/cnc_computer_numerical_control_programmig_basics.pdf
4. http://www.akcesoria.cnc.info.pl/oprogramowanie.htm - oprogramowanie użyte w
ćwiczeniu
5. http://www.machsupport.com/documentation.php - dokumentacja oprogramowania
Technologia urządzeń mechatroniki
TUM II